长距离输水工程施工供水方案的确定

(新疆汇通水利电力工程建设有限公司, 新疆 乌鲁木齐 830000)

我国是一个水资源较为短缺的国家，人均占有水资源量仅相当于世界人均的1/4，而且呈现南多北少、东多西少的态势。水资源短缺已经成为中国尤其是西北地区社会经济发展的严重制约因素，特别是1999年以来的连续干旱，造成北方地区大面积缺水，城市缺水问题尤为突出。新中国成立以来，特别是改革开放以来，为解决水资源分配不均及城市供水问题，我国先后兴建了广东东深引水工程、天津引滦工程、山东引黄济青工程、甘肃引大入秦工程和新疆引额洛克工程等，这些工程的建设，都成为当地农业、工业、城市和人民生活的命脉。长距离调水输水工程往往由于施工线长，控制站点多，分布面广，地形地质条件复杂[1-4]。对于新疆沙漠干旱地区的引水工程的施工则更为困难，本文针对新疆某长距离输水工程施工供水方案的选择问题进行了技术经济比较，所得结论可供类似工程借鉴。

1 工程概况

某长距离调水工程引水渠线全长379.714 km，设计引水流量30.5 m3/s，施工期为5年,沿渠线主要建筑物有:①顶山分水枢纽，②顶山隧洞工程，③小洼槽倒虹吸工程，④ 顶山至3个泉明渠工程，⑤3个泉倒虹吸工程，⑥沙漠明渠工程，⑦ 尾部平原明渠工程。

工程建设区多为荒漠、戈壁、人烟希少、干旱少雨、交通不便，沿线施工缺乏水源，可供工程利用的水源点分布在工程的首部和尾部，工程施工用水已成为工程成败的制约性因素。而从工程建设工期安排来看，年内可利用的施工期为7个月。因此，施工用水成为工程建设主要技术问题之一。经分析计算本工程各建筑物施工用水量统计见表1。

由表1可见，该工程不仅规模巨大，项目繁多，而且工程施工供水强度很大，为保证工程按期完工，对工程施工供水方案进行优化分析有着十分重要的意义。

2 供水方案

根据本工程的施工条件，施工供水可选择的方案有3种，即就近打井取水方案、汽车拉运供水方案和管道供水与汽车拉水组合方案。

表1 各建筑物施工用水量统计表

2.1 打井供水方案

根据地质勘察资料分析，渠道沿线地下水埋藏较深，水质矿化度较高，且根据石油部在该地区作业的经验，沙漠明渠段打井成井工艺复杂，成本及运行费用较高，供水保证率较低，因此，沙漠段明渠供水采用打井有较大的难度。

2.2 汽车拉运供水方案

汽车拉运供水方案水源点有：乌伦古河、顶山182团一连水库，总干渠、彩南油田、小泉农牧团场、平原明渠附近居民区。汽车拉水到各施工点的运距计算(见表2)。

表2 汽车拉水到各施工点的运距计算表

汽车拉运供水方案交通运输道路可利用场内已建的伴行施工道路、阜彩公路、石彩公路、乡村便道等道路，不会增加较多工程投资，易于实施。

2.3 管道与汽车运输组合供水方案

本方案考虑在顶山附近、小泉农场附近分别建扬水泵站，用管道向渠中部供水，由顶山方向输水到3个泉倒虹吸施工现场，由小泉农场方向输水到平原明渠，再由3个泉用汽车拉水供应沙漠明渠，具体设计方案如下。

(1) 在顶山管理处设扬水泵站，水源点为顶山农十师182团一连水库，沿渠线方向铺设供水管道全长144 km，由高位水池引水自流输送至渠道126+000 m桩号处，供水设计流量384 m3/h，日最大供水能力9 200 m3/d，再建二级扬水泵站扬水15 km供到3个泉管理处。经供水量分析计算输水管径取DN350～DN400。

(2) 在小泉村附近选择合适位置建设水源地，按供水量计算需打井3眼，井深约120～140 m，供水设计流量384 m3/h，日最大供水能力9 200 m3/d，铺设供水管道全长41 km。水源地距平原明渠13+000 m桩号处约17 km。在水源点修建高位水池，铺设供水管道，沿阜北农场、阜彩路靠自流方式输送至沙漠管理处，并且向平原渠沿线供水至0+000 m处，输水管径为DN400。

(3) 沙漠明渠供水由于铺设管道较困难，经分析比较确定采用利用3个泉蓄水池水源点，汽车拉水供应沙漠明渠段的施工用水。管道供水和汽车运水供水量统计见表3。

表3 管道供水和汽车运输供水统计表

本方案管道输水供水量约为266.8万t，其余约446.5万t先用管道输送到3个泉，然后从3个泉用汽车拉运向沙漠明渠方向供应，汽车运输量为17 860万t.km，该方案的最大优点是充分利用了地形地理条件，既方便施工又经济可行。

3 供水方案技术经济分析

在以上3个方案中，从气象、地理、水文地质条件及成井工艺等方面看，打井方案在客观上存在一定的风险，可行性差，而汽车拉运供水方案和管道与汽车拉水组合方案较为可行[5-8]，其技术经济比较如下：

汽车拉运供水方案从水源地取水，供应水量713.8万m3，总运输量52 512万t·km，按每0.35元/t·km运费计算，拉水运输费用为18 379.2万元，道路维修费用600万元，总费用18 979.2万元。根据供水强度分析，要满足日供水量8 151.9 m3/d的要求，按平均运距80 km计算，需要拉水运输设备280辆15 t拉水汽车。

管道输水与汽车运输组合供水方案，由管道将水从水源地输送到3个泉管理处和沙漠明渠管理处，然后由汽车转运部分水到沙漠明渠段。经分析计算，从渠首到3个泉管理处管道铺设长度为160 km，从小泉到沙漠管理处管道铺设长度41 km。扬水设备需要3台230 m3/h离心泵、1台183 m3/h离心泵、3台150 m3/h潜水泵。管道输水量为713.8万m3，其中管道直接供水266.7 775万m3，汽车转运446.5 195万m3，汽车运输量为17 860万 t·km。根据供水强度分析，要满足日供水量5 103 m3/d的要求，按平均运距40 km计算，需要拉水运输设备85辆15 t拉水汽车。经计算管道输水系统设备及土建安装费用为6 100万元，系统运行费用1 000万元，汽车拉水费用6 251万元，道路维修费用200万元，总费用13 551万元。

从上述比较可见，在投资总额上两方案相差5 428.2万元，管道输水与汽车运输组合供水方案经济性较好。另外，从运行条件看，管道输水方案保证率较高，水量损失较小，水质受污染的可能性也较小，相对汽车拉运供水方案供水质量有很大改善，而且能大大缓解汽车拉水的施工交通运输量，可为工程施工提供一个良好的条件。综合多种因素分析比较最后确定本工程施工供水方案采用管道与汽车运输组合供水方案。

4 结 语

某长距离调水工程位于干旱、沙漠地区，其施工供水条件相对较差。本文对其可能采用的3个施工供水方案进行了分析和技术经济比较。从气象、地理、水文地质条件及成井工艺等方面看，打井方案在客观上存在一定的风险，可行性差，而汽车拉运供水方案和管道与汽车拉水组合方案较为可行；从投资费用来看，管道输水与汽车运输组合供水方案比汽车拉运供水方案少投资5428.2万元；在运行条件上，管道与汽车拉运供水组合方案保证率较高，水量损失较小，水质受污染的可能性也较小，相对汽车拉运供水方案供水质量有很大改善，并且大大缓解了汽车拉水的施工交通运输量，能为工程施工提供了一个良好的条件。因此选择管道与汽车拉水组合方案作为该工程的施工供水方案是合理可行的，同时也具有较好的经济性。

参考文献：

[1] 陈学光，雷正龙，何卫军.某供水工程小断面长距离引水隧洞的设计与实践[J].中国水运，2010,10(11)：171-172.

[2] 许韧初.小断面长距离水工隧洞施工通风的设计与布置[J].吉林水利，2012，(11)：20-23.

[3] 何远通.长距离输水工程的有关问题探讨[J]. 浙江水利科技，2008, (3)：29-30.

[4] 王念慎，郑大琼，任钟淳，等.长距离明渠输水工程实时控制研究[J]. 河海大学学报,1998,26(3)：50-56.

[5] GBJ50013-2006，室外给水设计规范[S].

[6] GB50014-2006，室外排水设计规范[S].

[7] GB/T50265-97，泵站设计规范[S].

[8] 水利电力部水利水电建设总局.水利水电施工组织设计手册[M]. 北京：中国水利水电出版社,1990.