天镇县城供水改扩建工程简析

孙春桃

（山西省水利水电勘测设计研究院，山西 太原 030024）

1 工程概况

天镇县位于山西省东北部，全县辖5镇6乡，总人口21.6万人，城区人口6.8万人。根据天镇县总体规划，2020年天镇县城人口将达到10.0万人。目前，天镇县县城供水仅0.88万m3/d，远不能满足县城城镇人口的需水要求，更不能满足城市发展需求，因此扩大水厂供水规模迫在眉睫。

为满足2020年建设规模要求，供水量需达到2.2万m3/d，需新建水源地2处，分别为十里铺水源地、孤峰山水源地。十里铺水源地设计引水量0.84万m3/d，孤峰山水源地设计引水量0.48万m3/d，可满足规划需求。该工程十里铺引水管线长度4.63km，孤峰山供水管线长度7.359km。

2 工程布置

2.1 工程等别

本工程引水流量为0.1532m3/s，其中十里铺水源地引水流量0.0972m3/s，孤峰山水源地引水流量0.0560m3/s。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》，本工程等别为Ⅴ等，取水渠首及输水管道等主要建筑物为5级，其他次要建筑物级别为5级。

根据《建筑抗震设计规范》，天镇县抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.15g。

2.2 工程总体布置及方案比选

2.2.1 输水管线选线原则

输水管道选线应遵循以下原则：第一，充分利用地形高差，采用有压重力流输水，以节省能耗，降低工程运行成本；第二，管线布置尽量取直，减少转折，以减少水头损失及控制性工程的规模，降低工程造价；第三，管线尽量靠近现有道路敷设，方便施工和运行维护管理；第四，尽量减少管线穿越公路及河道（沟渠）次数，尽量避开不良土质地带；第五，管线布置时尽量避免穿越村庄和大片林地，以保护环境，方便群众生产生活，避免造成水土流失，并减少工程投资。2.2.2 工程总体布置

天镇县共有2座自来水厂，分别为南水厂、北水厂。南水厂为规划水厂，从孤峰山水源地取水；北水厂为现有水厂，根据城市需水规模将对其进行扩建，扩建采用水源为十里铺水源地。

十里铺水源地位于天镇县城东侧3.5km的水桶寺、十里铺、二十里铺、西马坊一带，呈东西走向条带状分布；东西长约5.67km，南北宽约1.85km，面积约10.5km2。根据对水源地可供水能力的论证，十里铺水源地供水量为8400m3/d，布置水源井7眼，包括备用井1眼。为满足管道重力输水要求，水井出水管道串联后向北汇入调蓄水池。调蓄水池地面高程1027.0m。供水管线由调蓄水池向东穿过高速公路辅路、天走路向北汇入北水厂。水源地部分（调蓄池以上）管线总长度3.53km，供水管线长度4.63km。根据检修、计量、排水、进气、排气等要求，工程设置管阀建筑物16座，其中检修阀井6座，排气阀井6座，流量计井1座，排水阀井3座。

孤峰山水源地位于县城南部约7.0km，孤峰山水库下游1.5km处季冯窑附近的三沙河两岸。水源地东西长约1.304km，南北宽约0.4km，面积约0.53km2。根据对该地区的水文地质勘察，该水源地可供水量为4800m3/d，水源井5眼，包括备用井1眼。为满足管道重力输水的要求，水井出水管道串联后向东汇入调蓄水池，调蓄水池地面高程1070.44m。供水管线由调蓄水池向东北沿现有灌溉渠道布置，管线在桩号G3+260.8处转向北，沿天走路方向布置，在桩号G7+359.0处进入规划南水厂。水源地部分（调蓄池以上）管线总长度1.63km，供水管线长度7.38km。根据检修、计量、排水、进气、排气等要求，工程设置管阀建筑物23座，其中检修阀井10座，排气阀井8座，流量计井1座，排水阀井4座。

2.3 引水方式及输水管材选择

2.3.1 引水方式

引水方式主要有管道、明渠、箱涵等。本工程取水经管道串联后汇入调蓄池，调蓄池均设置在管线周围地形较高处，满足自流要求，因此，采用明渠、箱涵及管线均可达到输水功能。但箱涵、明渠存在永久占用大量耕地、输水损失大，水质易被污染、施工较为复杂、施工工期长等特点。与明渠、箱涵相比，管道供水具有承压性能好、供水保证率高、水量损失少、运行管理方便、维护工作量小及防污染性强等优点。因此本工程采用管道输水。

2.3.2 管材确定

从目前国内管材生产的成熟程度来看，球墨铸铁管、PE管、钢管、预应力钢筒混凝土管（PCCP）、玻璃纤维增强塑料加砂管（RPMP）均可满足工程要求。结合国内管材生产和工程实际情况，重点对球墨铸铁管、PE管、钢管、预应力钢筒混凝土管和玻璃钢管进行综合比较，以确定推荐管材。

玻璃钢管造价较低，但施工较为复杂，对回填土要求较高，从已建工程来看运行过程中发生爆管几率较高；钢管抗腐蚀性能弱，后期维修工作量大；球墨铸铁管安装较复杂，运行过程中有少量的漏水，因此本工程管材选用PE管。PE管具有以下优点：高耐腐蚀性、摩擦系数小；对水质无污染，环刚强度、抗拉强度高，能承受较高的内水压力；管道重量轻，施工方便；对施工回填要求较低，施工快，后期维修工作量小，过河穿越公路、铁路等交叉工程处可用钢管或套管等代替；使用年限为20～30年。

2.3.3 管径确定

本工程管径确定主要分为水源地部分和输水主管线部分。水源地部分管径主要考虑管道经济流速、管道输水损失及对选泵的影响。输水主管线采用重力流输水，主要考虑上下游地形落差、沿程测压管水头线满足规范要求等。十里铺管道进水口与水厂接水口之间的地形落差为16.2m，管道长4629m，管道输水流量为0.0972m3/s；孤峰山管道进水口与水厂接水口之间的地形落差为48.01m，管道长4554m，管道输水流量为0.0560m3/s。水源地各段管径见表1。

表1 水源地各段管径计算成果表

经计算，十里铺输水管线管径为328mm。孤峰山输水管线桩号G0+000.0—G1+879.2段地形落差为9.13m，桩号G1+879.2—G4+553.6段地形高差为38.97m，管径计算时，上半段考虑管道内最小测压管水头不小于规范要求，下半段使剩余水头消耗在管道输水过程中。计算得各段管径分别为：G0+000.0—G1+879.2段259mm，G1+879.2—G7+359.0段208mm。

2.3.4 管道规格确定

本工程采用PE管，直径100mm，管道设计压力为0.6MPa，根据有关规定，确定管道壁厚，从而确定管道规格（通径）。管道规格见表2。

表2 各段管道通径表

3 结论

目前，天镇县北部新城的建设工作已相继开展，县城规模不断扩大，加快供水工程建设步伐，使其与北部新城道路等基础设施建设同步进行，将有效发挥工程建设的协同作用，有利于县城基础设施建设的良性发展。工程的建设实施是提高人民生活质量、促进县城经济社会发展的重要举措和必要环节。