太中银铁路隧道弃水利用及工程布设

2017-01-20李文强

山西水利 2016年6期

关键词：吕梁山汾阳市中银

李文强

（汾阳市水务局，山西汾阳 032200）

太中银铁路隧道弃水利用及工程布设

李文强

（汾阳市水务局，山西汾阳 032200）

太中银铁路是连接我国东西部省份的重要通道，太中银铁路吕梁山隧道位于吕梁市离石区吴城镇与汾阳市交界处。通过对该隧道弃水流量分析，阐述了弃水灌溉利用的可行性，并对工程主要建筑物进行了设计布设，工程实施将为沿线核桃林灌溉用水提供水源保障。

铁路隧道；弃水利用；工程布设

太中银铁路是连接我国东西部的重要通道，太中银铁路吕梁山隧道位于吕梁市离石区吴城镇与汾阳市的交界处，隧道横穿吕梁山脉。水文地质属岩溶自流盆地，岩溶水分别自吴城泉、峡口泉、上林舍泉等泉眼排出。隧道施工改变了地下水流场，形成以隧道为中心的排泄点，并通过隧道排水沟排至汾阳。随着2009年9月吕梁山隧道全线贯通，隧道排水量基本趋于稳定，根据吕梁市水资源研究所2010—2011年对太中银铁路吕梁山隧道渗水监测的数据，确定太中银铁路吕梁山隧洞弃水流量为0.3m3/s。为充分利用隧洞弃水，汾阳市政府决定对弃水流经沟道沿岸农田修建灌溉引水工程，发展农业生产，同时解决部分村庄的人畜饮水困难问题。

1 工程建设必要性与可行性

1.1 工程建设必要性

根据《太中银铁路吕梁山隧道工程对水文地质环境影响评估报告》及现场勘察，由于太中银铁路吕梁山隧道的施工，对汾阳市峡口泉（又名向阳泉）和上林舍泉（以下简称“两泉”）影响较为严重，目前已经断流，造成两泉控制区内人畜饮水及农业灌溉困难。

因此，充分利用隧洞弃水，尽快对弃水流经沟道沿岸农田修建灌溉引水工程，发展农业生产，同时解决部分村庄的饮水困难成为当务之急。

1.2 工程建设可行性

为彻底解决两泉控制区内村民的生产生活用水，太中银铁路公司、山西省政府、山西省水利厅及当地政府以解决民生为重点，对本工程予以高度重视和大力支持，曾多次开会协商补偿供水量和供水方案，为做好本工程提供了良好的外部条件。此外，受影响区群众对于尽快修复水源，解决饮水困难和灌溉水源问题的迫切要求，是做好供水工程的坚强后盾。

本项目利用水源为隧洞弃水，随着吕梁山隧道的全线贯通，隧道排水量基本趋于稳定，本次引水流量为0.15m3/s，隧洞弃水量可完全满足需要。该水源经化验，各项指标符合农业灌溉用水标准，为供水工程实施提供了基本条件。

该供水工程位于汾阳市西北部，距离城区较近，交通便利。水、电、通讯均可由沿途村庄解决，施工所用钢材、木材、水泥等建筑材料，均可从市区购买，施工条件便利。

2 工程布设

2.1 供需水量平衡分析

根据《土壤水分状况对核桃生长和发育的影响》，并结合当地现有实施节水滴灌的核桃灌水定额，在萌芽及开花期、果实膨大期、硬核期及成熟期，核桃平均日耗水强度3～5mm/d，核桃每公顷产量为270～300kg，灌水定额为150～180m3/hm2，灌水周期约4～5d，灌溉定额为675m3/hm2左右，0.133万hm2核桃林年需水量为90万m3。

太中银铁路吕梁山隧洞弃水流量为0.3m3/s，考虑其他用水，本次工程设计引水流量为0.15m3/s（日供水1.3万m3/d），核桃单位面积灌水定额为10～12m3，灌水高峰期内可最大灌溉核桃433.33hm2。

项目区地形起伏大，地面高程765～1200m之间，地貌属山前倾斜平原区和低中山区，上下高差430m左右，气温相差3～4℃，作物生长发育时间相差将近一个节气，故采取轮灌方式，设计引水流量0.15m3/s，可满足两泉控制区内上林舍村、安家庄村、张家堡等12村0.133万hm2的核桃林农业灌溉用水和生活用水，剩余水量可补充下游董寺河的生态用水。

2.2 工程规模及建设内容

根据供水水源的位置及工程总体布置，本工程设计引水流量为0.15m3/s。建设内容为：铺设输水线路18.61km。管线附属建筑物包括：节制分水阀井14座，排水井4座，排气阀井11座，减压调蓄池1座。

2.3 工程设计

本工程主要建设内容为引水管道铺设及相关管道附属建筑物建设。

2.3.1 管材选择

项目区各灌溉片区分散，自然地形高程相差较大，可选输水管材为钢管、PE管和玻璃钢管等。

钢管：强度较高，耐工作压力高，施工敷设方便，适应性强，接口形式灵活，管道渗漏较少，单位管长重量较轻，适合用于地形复杂地段和穿越各种障碍，但价格相对较高，并需对管道进行防腐处理。

聚乙烯（PE）管：接口稳定可靠、抗冲击、抗开裂、耐老化、耐腐蚀能力强，但压力等级略低。

夹砂玻璃钢管（FRPM）：抗腐蚀性能优良，重量轻，单根管道长度长，少接头，易安装，价格低，但压力等级略低。

经过沿线管道水力计算，根据管材规格、压力、价格的综合比较，本工程按照不同高程分别选择压力为1.0MPa，1.2MPa，1.6MPa，2.0MPa，2.5MPa，管径为500mm，300mm和250mm的夹砂玻璃钢管。

2.3.2 管道敷设

管线纵断设计：根据《室外给水设计规范》，本工程地处北方寒冷地区，最大冻土深度0.87m。因管线靠近公路、并穿越河沟，为保证工程输水管线安全，经综合考虑防冻、防冲和其他上部荷载，确定输水管线的管顶最小覆土深度为不小于1.2m，另外管线穿越公路段管道外包钢筋混凝土厚300mm。

管道横断设计：根据管线埋置深度，结合沿线地质条件，管槽开挖断面采用梯形或复式断面，底宽为1.0～1.2m，以满足管道施工安装要求。梯形或复式断面边坡为1∶0.3～1∶0.75。

管道连接：管件主要有三通、弯头、异径接头等。玻璃钢管道连接采用承插连接，橡胶圈止水，玻璃钢管与钢制管件及阀件设备采用法兰盘连接。

2.3.3 附属工程设计

管道附属设施主要有节制分水阀井、排气阀井、排水阀井、减压调蓄池等。

节制分水阀井：位于每个支管的进水口处。阀井采用矩形钢筋混凝土结构，长2m，宽2m，井深1.8m，底板厚200mm，壁厚250mm。地基处理采取在原状土开挖夯实后，铺设300mm厚三七灰土垫层及100mm厚的混凝土垫层。排气阀井内设直径300mm的集水坑和爬梯。井盖采用200mm厚钢筋混凝土盖板。阀井内布置节制阀及分水阀各1个，分水时严禁将主管道上节制阀关闭严实。

排气阀井：采用矩形钢筋混凝土结构，长1.2m，宽1.2m，井深1.8m，底板厚200mm，壁厚250mm，地基处理采取在原状土开挖夯实后，铺设300mm厚的三七灰土垫层及100mm厚的混凝土垫层。排气阀井内设直径300mm的集水坑和爬梯，井盖采用150mm厚钢筋混凝土盖板。阀井内布置同口径的闸阀及排气阀各1个。

排水阀井：为了在管道检修时及时排出管内的积水，在管线低凹处设置排水井。排水阀井规格要求参照节制分水阀井设计，阀井内布置闸阀1个。

减压调蓄池：为消减输水管道内剩余的内水压力水头，减小后续管道内水压力，同时为保证坡地灌溉要求，在相关分水口后布置减压调蓄池座。减压调蓄池采用100m3圆形钢筋混凝土水池。

3 结语

太中银铁路弃水隧洞弃水工程实施后，不仅可以充分利用隧洞弃水，解决弃水流经沿岸核桃林农业灌溉用水，使项目区核桃得到适时供水，增产丰收。同时能解决部分村庄的人畜饮水问题，剩余水量可为下游城区董寺河生态综合治理工程提供蓄水水源。该工程的实施，有利于逐步实现水资源的优化配置和可持续利用，为项目区内农业经济发展提供有利的水利支撑和保障。