陇县段家峡水库供水工程取水枢纽方式选取探讨

2015-09-05王小永

地下水 2015年4期

关键词：段家水洞启闭机

王小永

(陕西水环境工程勘测设计研究院，陕西西安 710018)

陇县段家峡水库供水工程取水枢纽方式选取探讨

王小永

(陕西水环境工程勘测设计研究院，陕西西安 710018)

取水枢纽是供水工程最重要的组成部分，形式多样。研究陇县供水工程段家峡水库取水枢纽的取水方式及选取问题，通过对总干渠取水、放水洞取水、泵站取水等方案进行分析论证，确定合理的取水方案，认为由坝后灌溉总干渠取水方案最合理。为其它由水库供水的类似工程设计和建设提供参考。

供水;水库;取水枢纽

陇县位于宝鸡市西北、渭北高原西部边缘地区，属暖温带半干旱半湿润季风气候区，由于受地形及气候影响，降雨地域分布及年季分布很不均匀，春旱夏涝、晚秋又旱、旱涝交替、旱涝不均是旱情的总体特点。建国60多年来，发生大干旱60多次，严重干旱21次，平均两年一次，一般性区域干旱年年发生，有“十年九旱”之说，并且连年荒旱在历史上屡见不鲜。近几年受全球气候变暖影响，旱灾发生更加没有规律，连年大旱大涝相间情况接连发生，旱情的预防造成很大困难。

现状供水水源为泉水、浅井，受气候影响明显，且不具备调节能力，干旱时期供水能力明显下降，不能满足需要。由于村镇不断发展，人民生活水平不断提高，需水量不断增加，同时工业、农业等也不断发展，需水量增加迅速，现有水源开发利用率接近极限，为满足需水要求，村镇无序、过度开采水资源，造成可供水量大幅下降，由于地下水位下降，现有供水水源供水能力明显降低。

基于现状情况，正常年份定时供水尚可保证群众生活用水，若遇干旱年份水量严重不足，不能满足群众的基本生活用水，2014年抗旱期间组织抗旱服务队为项目区群众送水解困，因此，陇县规划由段家峡水库取水，向县城及沿线村庄供水。

1 段家峡水库概况

段家峡水库是一座以灌溉、防洪为主，兼顾水力发电、水产养殖等综合利用的中型水利工程。水库枢纽包括大坝、溢洪道、放水洞等三部分。大坝为土石坝，坝高43 m，坝长187.5 m，坝顶宽12 m，设计坝顶高程1 090 m，设计死水位1 065 m，设计正常蓄水位1 083 m，设计洪水位1 085.3 m，校核洪水位1 086.6 m，死库容145万 m3，正常蓄水位以下库容1 030万 m3，调节库容410万 m3，总库容1 440万 m3。溢洪道布置在右岸，为侧槽式，设计泄洪流量490 m3/s，设计泄洪流量490 m3/s，校核泄洪流量1 070 m3/s。放水洞布置在左岸，放水洞进口高程1 065 m，洞内径2 m，为壁厚0.4 m的钢筋混凝土圆形埋管，洞长162.65 m，为圆形压力洞，最大流量36 m3/s，进口为放水塔，检修闸门为平板钢闸门，1扇，宽×高=2 m×1.8 m，启闭机为螺杆启闭机，1台，放水洞出口设置工作闸门，为1扇弧形闸门，2 m×1.8 m，启闭机为摇摆液压式启闭机，放水洞出口高程1 064.07 m。

总干渠位于水库与配水枢纽之间，全长6 km，其中砼U型衬砌817 m，隧洞2 987 m，矩形浆砌石衬砌2 196 m，设计流量 7.7 m3/s，校核流量 10 m3/s。

2 工程区地形地质条件

水库枢纽区千河河谷呈“U”型发育，河谷底部宽度100～150 m，坝顶处河谷宽210～260 m。发育有一、二级基座阶地。一级阶地分布于左坝基及坝址下游左岸，阶面高程1 063～1 069 m，基座高出河床13 m左右。

大坝左坝肩粒状灰岩为块状结构，裂隙切割强烈，强风化带厚度1～3 m，弱风化带厚度大于20 m;泥质页岩加薄层灰岩受断层影响，岩体揉皱强烈，强风化带厚度10～40 m，弱风化带厚度大于40 m。

大坝右坝肩主要受侵入体影响，岩体构造裂隙切割强烈，强风化带一般厚度3～5 m，局部厚度6～14 m，弱风化带厚度30～60 m，微风化厚度大于60 m。

河床由于受河水的冲蚀作用，基岩以弱风化为主，灰岩及页岩弱风化带厚度15～40 m，在断层附近风化带要厚一些。

3 取水枢纽选址、取水方案

根据水库枢纽区地形地质条件，取水枢纽及方式有3种方案，分别为:总干渠取水方案，放水洞取水方案，泵站取水方案(见表1)。

1)方案一:总干渠取水方案

由放水洞下游灌溉渠道总干渠桩号0+470处取水，该处渠顶右侧为一处狭长平台，长55 m，宽13 m，现状为耕地，平台右侧坎底部为耕地，耕地宽度50 m，其右侧为千河河道，根据现场查勘及实测地形成果，该平台具有修建取水枢纽的地形条件。

拟建取水平台向上游段渠道均为开挖山坡修建渠道，左岸为开挖渠道形成的陡峭山坡，渠道右侧岸坎以下山坡坡比1:1，坡脚即为千河河道。由于岸坡滑塌等原因，渠首段修建了200 m长的涵洞。根据现场查勘，该段不具备修建取水枢纽的地形条件。

拟建取水平台向下游段渠道左岸为开挖渠道形成的陡峭山坡，渠道右侧为平均宽约5 m的平台，右侧岸坎以下山坡坡比1:1。拟建取水平台向下游170 m处为公路爬山S段穿渠道处，其下游为段家峡村，根据现场查勘，该段不具备修建取水枢纽的地形条件。

取水口选择在灌溉渠道总干渠桩号0+470处，取水枢纽布置在右岸平台。取水枢纽段总干渠底宽3.3 m，顶宽8.0 m，渠高2.7 m，设计水深2.2 m。本次设计在总干渠桩号0+480处修建节制闸，采用PGZ3.5×2.5 m型平面拱形铸铁闸门，闸孔宽 3.5 m，高 2.5 m，启闭机选用 QL—200—SD 型手电两用启闭机。由总干渠采用引水管道侧向引水，采用DN400钢管，为减少泥沙进入管道，取水口高于渠底10 cm，管道长12 m，按纵比降1%设计。引水管道采用闸阀控制，闸阀型号为DN400，闸阀设置在闸阀井内。压力前池按100 m3清水池设计，中间采用混凝土墙分隔为两座50 m3清水池，分两组独立运行。

表1 取水枢纽方案比较表

2)方案二:放水洞取水方案

放水洞布置在左岸，放水洞进口高程1 065 m，洞内径2 m，为壁厚0.4 m的钢筋混凝土圆形埋管，洞长162.65 m，为圆形压力洞，最大流量36 m3/s，进口为放水塔，检修闸门为平板钢闸门，1扇，宽×高=2 m×1.8 m，启闭机为螺杆启闭机，1台，放水洞出口设置工作闸门，为1扇弧形闸门，2 m×1.8 m，启闭机为摇摆液压式启闭机，放水洞出口高程1 064.07 m。

放水洞出口处修建有坝后电站，电站引水管道由放水洞工作闸门前接引，由放水洞工作闸门控制流量水位，放水洞出口下游消力池与电站尾水池合建，均为开挖山体岩石修建，右侧即为山坡陡坎，消力池末端左岸修建有灌溉渠道总干渠引水闸，闸门尺寸3.6×3.6 m。

根据放水洞等建筑物布置情况，由放水洞中段的坝后电站平台处前引水，首先开挖坝体、放水洞埋设管道，由放水洞侧面引水，管道沿电站平台上沿铺设，沿坝坡铺至千河河道，之后沿千河河道左岸山坡脚埋设管道，避免穿消力池、总干渠进水闸、总干渠等建筑物。

放水洞及上下游建筑物较多，且处于坝体范围，同时山体陡峭，施工困难对放水洞、下游坝坡影响大。

3)方案三:泵站取水方案

在大坝迎水坡左侧修建浮船泵站，由泵站抽水，提水至坝顶高程，之后为重力输水，水库设计死水位1 065 m，设计正常蓄水位1 083 m，设计洪水位1 085.3 m，校核洪水位1 086.6 m，设计坝顶高程1 090 m，设计扬程10 m，最大扬程30 m。

浮船泵站选用DFSS200－13/2型卧式单级双吸泵，共3台，2用1备，设计单泵流量280 m3/h，扬程34 m，配用电机型号200L2－2，电机功率37 kw，轴功率30.6 kw，效率84%。抗旱应急年运行电费21.31万元。

浮船总长度为23 m，水线长为23.0 m;型宽为8.0 m，总长度为 9.5 m;浮船型深为1.5 m，结构吃水深度为0.8 m，设计吃水深度为0.7 m，保证水泵抽水的需要。浮船采用CCSA船用钢板。机组单列式布置，厂房总长度为17 m，宽度为6.0 m，主要由值班区域和机组区域两部分组成。整体机组采用上承式安装方式，共同安装在甲板上。浮船式泵站三根压力管道在水泵仓内并为一根管道，出仓后经过球形万向转动接头、托管浮坞、支墩将管道输送到坝顶，根据地形及水流条件，浮船的锚固形式采用系泊。在浮船首尾各设电动绞盘底座、简易导缆器，同时为满足水流流速较大时对浮船的推力和船搁浅时能牵引的要求，在岸边设置钢筋混凝土系缆桩，导缆桩与浮船之间采用钢丝绳连接。

输水管道埋设在坝体内，埋设管道需开挖大坝迎水坡、坝顶道路、背水坝坡，在坝顶需设置镇墩和排气阀，在背水坡脚需采取防冲措施，沿左岸山坡脚埋设管道。

根据现场查勘及分析计算，该取水方案取水枢纽建筑物多、对坝体影响大、施工复杂、运行费高、管理麻烦、投资大。