三交镇黄河抗旱应急提水工程实施方案简述

于青义

（柳林县水利局，山西 柳林 033300）

为了全面提高柳林县乡镇抗旱应急能力，保障严重干旱年城乡用水安全，推进构建与经济社会可持续发展相适应的抗旱减灾体系，为全县经济转型发展、跨越发展、和谐发展打造良好用水环境，提供有力水资源支撑，根据国家水利部组织编制的《抗旱规划实施方案（2013—2017年）》大纲和省、市水利部门统一安排，结合柳林县实际，县水利局制定了《柳林县抗旱规划实施方案》。

柳林县地处吕梁山西麓，黄河东岸，隔黄河与陕西省吴堡、绥德、清涧等县相望，全县国土面积1 288 km2，耕地2.41万hm2。柳林属典型的黄土高原丘陵沟壑区，县境东北部的王老婆山海拔最高为1 522 m，西南部三交镇下塔村的黄河滩海拔最低为607 m，相对高程为915 m。县境属温带大陆性季风气候，年平均降雨468.26mm，平均气温10.7℃，无霜期200d。县境有黄河、三川河、屈产河三大河系，其中黄河境内流长56.7 km，三川河境内流长66.7 km，屈产河境内流长12.8 km。三川河进入县境上青龙、寨东村后，注入含硫量大的柳林温泉，水温常年保持在18℃～20℃之间，故寒冬腊月20 km2内不结冰凌，热气蒸腾，白雾缭绕，被誉为“四十里抖气河”，为柳林的一大景观。

1 工程概况

1.1 应急提水工程概况

三交镇黄河抗旱应急提水工程在三交镇西700 m处黄河左岸，修建水源大口井取水。主要任务是修建提水工程，为三交镇11 120人提供抗旱应急用水。柳林县三交镇黄河抗旱应急提水工程主要由水源取水工程、提水工程、供水工程和调蓄水池工程组成。

提水泵站从水源大口井提水，通过0.98 km输水管线将水送到山上2 000 m3调蓄水池，通过1.86 km重力流供水管线将水送入三交镇。根据抗旱供水规划，提水泵站设计流量60 m3/h，装机1台30 kW水泵；根据《村镇供水工程技术规范》（SL 310-2004）及《防洪标准》（GB 50210-94），供水工程规模属Ⅳ型，主要建筑物级别为5级，相应防洪标准为10年一遇设计，30年一遇校核。根据《中国地震动峰值加速度区划图》（GB 18306-2001）及《中国地震动反应谱特征周期区划图》（GB 18306-2001），工程区地震动峰值加速度为0.05 g，反应谱特征周期为0.45 s，相应地震基本烈度为VI度。

1.2 工程任务和规模

本工程的主要任务是解决柳林县三交镇11 120人在严重干旱年份下的抗旱应急用水，日供水量为500m3/d，年供水总量18万m3，供水保证率为97%。根据工程任务确定工程主要规模为提水工程，修建水源透河大口井一座9.2 m×5.2 m×8 m（长×宽×高），容积231 m3，为矩形C 25钢筋混凝土结构；泵站工程建设泵站一座，装机1台，总容量30 kW，设计提水流量60 m3/h，设计扬程100 m；提水泵站设10/0.4 kV，容量50 kVA变压器一台，架设10 kV输电线路0.6 km；管道工程铺设管道2.84 km，提水管线全长0.98 km，为DN 250钢管；供水管线全长1.86 km，为DN 250 PE管；蓄水池工程，修建2 000 m3封闭式圆形钢筋混凝土调蓄水池一座。

2 工程总布置及主要建筑物设计

柳林县三交镇黄河抗旱应急提水工程主要由水源取水工程、提水工程、供水工程和调蓄水池工程四部分组成。

2.1 工程抗旱需水量计算

本抗旱应急提水工程是保障解决柳林县三交镇11 120人的抗旱应急用水。

2.1.1 设计人口

根据《山西省抗旱应急水源工程实施方案编制有关技术要求（试行）》的要求，本次抗旱应急水源工程基准年为2013年，规划水平年为2025年。2013年项目区人口为10 350人，人口自然增长率为6‰，设计用水居民人数按下式计算：

式中：P1——设计人口；

P0——现状人口；

n——设计年限，n=12年；

R——设计年限内人口的自然增长率，6‰。

2.1.2 需水量预测

居民生活用水量W1：

式中：q1——居民最高日用水定额，根据《山西省抗旱应急水源工程实施方案》的要求，按40 L/（人·d）计算；

P1——设计人口（人）。

经计算，居民生活用水量为445 m3/d。

牲畜用水量W2：

项目区内共有大牲畜13头，小牲畜200头，大牲畜最高日用水定额为60 L/（头·d），小牲畜最高日用水定额为10 L/（头·d）。经计算，牲畜日用水量为2.8 m3/d。

管网漏失水量和其它未预见水量W3：

根据规范，管网漏失水量和未预见水量之和，按上述用水量之和的10%取值，则上述W1和W2加上未预见水量后，分别为489 m3/d、3.1 m3/d，共492.1 m3/d，最终确定本次工程日用水总量为500 m3/d。为了控制工程规模同时结合调蓄水池的调节作用，确定供水时长为10 h。同时日变化系数取1.2，最终计算得设计流量为60 m3/h。供水衔接工程为向三交镇供水，日用水量为500 m3/d，取时变化系数为3，供水时长16 h，则供水衔接工程设计流量为93.8 m3/h。

2.2 水源大口井

泵站水源为“矩形透河大口井”，9.2 m×5.2 m×8 m（长×宽×深），容积231 m3，为C 25钢筋混凝土结构。为“半封闭、淹没式透河井”，黄河汛期最高洪水从该井顶部流过。

大口井尺寸：大口井为无压非完全井，采用大开挖法进行施工。井设计总深8 m，井壁厚0.6 m，井盖厚0.2 m。井中部沿长度方向设隔墙，高度与边壁齐平，壁厚0.6 m，以增加井结构的整体稳定性。隔墙将井室分为两室，每室为4 m×3.7 m（净长×净宽），隔墙上开孔，以连通两室水流。井盖设横梁两根，用以支撑水泵，断面尺寸为0.4 m×0.3 m。

渗水管：水源大口井主要作用是过滤黄河汛期浑水中泥沙，并收集上游渗入河床的地下水。井底为开敞式，在黄河滩面3 m以下设6根DN 800无砂混凝土滤水管，沿四周对称布置，滤水管一端穿透井壁，另一端垂直于井壁布置，单根总长15 m。滤水管进水侧管口采用浆砌石封堵。采用大开挖法进行施工后，回填土料均采用5～30 mm砂砾料。

2.3 提水泵站工程

提水泵站位于三交镇西700 m处，从新建水源大口井取水，设计提水流量60 m3/h，设计取水位612.4 m，出水池（2000 m3调蓄水池）设计水位710.1 m，地形扬程97.7 m，设计扬程100 m。装机1台30 kW水泵。提水泵站新设10/0.4 kV，容量50 kVA变压器。

提水泵站是在新建水源大口井中取水，将水泵置于井内，水泵底端距井底0.8 m，水泵出口接DN 75出水管，出水管用夹板卡住支撑在盖板上。

配电房修建在三交镇原供水工程副厂房旁边，长7.7 m，宽6.5 m，高度4.8 m，外墙厚0.37 m，内墙厚0.24 m，占地面积50 m2。分为两间，一间为副厂房，一间为管理房。屋面为混凝土平屋面，基础为墙下条形基础。

2.4 管线及管线建筑物工程

管道平面设计原则：一要线路短、起伏小、土石方工程量小、造价经济；二要考虑拐点数量、角度、过路、过沟，同时考虑避让村庄、房屋、田地、输电线路杆塔、坟地，减少拆迁及附着物赔偿费用；三要尽量避免穿越河谷、山脊、沼泽和泄洪地区；四要考虑近远期结合和分期实施的可能。

提水工程使用压力管道居多，因复杂的运行工况、多变的地形条件，要求选用的管材，应具有很好的可靠性和较好的经济性。结合国内管材生产及使用情况，在高工压、长距离输水工程中使用较多的主要有钢管（SP）、球墨铸铁管（DIP）、玻璃钢夹砂管（FRPM）、PE管四种管材。

通过对四种管材价格、施工工艺、输水能力、压力等级、卫生性能、维护费用等进行比较，确定钢管和PE管易搬运、施工安装方便，压力适用于较复杂的山区地形条件，价格相对较低，所以适用于本工程。提水管线全长0.98 km，由提水泵站至调蓄水池为DN 250钢管；供水管线全长1.86 km，由调蓄水池至三交镇，为DN 250 PE管。

管道埋深按照《室外给水设计规范》第5.0.17条规定，“管道的埋设深度，应根据冰冻情况、外部荷载、管材强度及与其它管道交叉等因素确定”。本工程管道的管顶覆土深度为1.2 m。按照管道基槽开挖断面满足安装作业的空间要求，管径DN 250管道的槽底宽度为0.85 m。双管共槽段，槽底宽度为1.8 m，槽顶宽度为3 m，槽深1.4 m。管顶500 mm以下采用土料回填，土质地基采用原土回填。

3 调蓄水池工程

考虑供水的安全性，设计2 000 m3调蓄水池一座，主要起调蓄作用，并作为事故发生时的备用水源。

3.1 调蓄水池容积的确定

调蓄水池的主要作用，是用来调节供水量与用水量的不平衡情况，以及发生事故检修时的备用水量。由于工程规模较小，并且选择水泵、管材均易于检修，所以水池容积按检修4 d考虑。项目区共11 120人，标准为40 L/（人·d），共计需水量2 000 m3，最终确定蓄水池容积为2 000 m3。

3.2 调蓄水池设计

调蓄水池采用标准水池设计，为封闭式圆形钢筋混凝土结构，总容量为2 000 m3，水池直径26.7 m，高4.5 m，设计水深3.8 m。调蓄水池由底板、池壁、顶板、支撑柱、吸水坑等组成。

水池底板和池壁厚度均为0.25m，顶板厚度0.15m，均为C 25钢筋混凝土材料，底板下设0.1 m厚C 10素混凝土垫层。水池中设32根支撑柱，柱中心间距为3.8 m，柱子尺寸为0.3 m×0.3 m。水池边设圆形吸水坑，尺寸为直径1.2 m，深1.5 m，主要用于出水管路的接出，便于检修时水池的放空。

调蓄水池顶，设2个检查孔和6个通风管。检修孔直径0.7 m，孔下设钢爬梯，便于水池的检修与清理。通风管直径90 mm，高出地面0.9 m。调蓄水池设进水管、出水管各一条，为了防止水池中出现短流形成死水区，将进出水池对角设置。

蓄水池地基为Ⅱ级自重湿陷性黄土地基，根据《湿陷性黄土地区建筑规范》，地基处理采用1.5 m厚三七灰土换填，处理范围为基础外1 m以内。

表1 调蓄水池技术参数表

4 结语

三交镇黄河抗旱应急提水工程的实施，能很大限度地减轻旱灾造成的影响和损失，提高了干旱时期人饮应急供水能力，改善城乡居民生活质量，改变现有的被动应急抗旱方式，增强抗旱减灾保障能力，对促进经济社会全面、协调、可持续发展具有重要的现实意义。