八角水库输水管线设计要点简述

(四川省水利水电勘测设计研究院规划设计分院，四川 德阳，618000)

1 工程概况

八角水库位于什邡市冰川镇爆竹园村，最大坝高63.5m，总库容1531×104m3，为中型水利枢纽工程。大坝距冰川镇约6.5km，距什邡市约35km。位于八角水库下游平原地区的什邡城区供需水矛盾日趋尖锐，现有地下水水源已不能满足国民经济发展的需要。随着国民经济持续发展，用水需求将进一步增大，未来什邡城区的供水压力将愈来愈大，迫切需要新增水源工程。八角水库位于什邡市平原区西北侧，上游山区来水水质好，满足城市饮用水Ⅱ类水质标准要求，且离城区较近，是什邡城区的理想水源。输水管道工程被列入八角水库建设的重要组成部分。

鉴于什邡城区用水急切程度，经过管材经济技术施工等综合比较，选用PE管，施工工艺简单，无需防腐处理，适用于本工程选用。八角水库并非什邡市用水单一水源地，工程选用单管输水。

2 线路选择

2.1 管道布置基本原则

(1)沿现有或规划道路敷设、缩短管线长度，避开毒害物污染区以及地质断层、活泼、泥石流等不良地质构造处；

(2)减少拆迁、少占良田、保护环境；

(3)施工、维护方便，节省造价，运行安全可靠；

(4)在规划和建有综合管廊的区域，优先将输配水管道纳入管廊。

2.2 管线比较及确定

输水管线大致走向由西北向东南，按照线路布置基本原则，可选择线路大方案有两条，分别为方案一和方案二(管线平面示意见图1)。

图1 输水管线线路方案

(1)方案一

该方案输水管线全长12.336km。输水管线从前池沿龙居路南侧向东南行到龙居镇；出镇后继续向东南经双磨子、新店子至周家庙；然后管线折向东至火车站；最后管线沿铁路西侧一直往南至第三水厂取水点。该方案特点：管道主要沿乡村道路一侧埋设，线路较短。存在难点：有500m管道穿越龙居场镇，需要破坏硬化道路并恢复，协调难度较大。

(2)方案二

该方案引水管线全长13.137km。输水管线从前池引出后向东南经双磨子梁家碾；然后管线折向南行至红岩渠，穿越红岩渠，过渠后管线折向东南行经刘家院子、再折向东经袁家巷、苏家桥；然后继续向东行至柿子树院子，折向东南行经天灵村、雷打洞、任家碾至人民渠；过人民渠沿渠向东北行经至第三水厂取水点。该方案特点：管道主要埋设于基本农田，线路较方案一长约800m。存在难点：管线穿过的平原区基本农田种植经济作物，工程施工期内占地赔偿较大、协调难度较大。

2.3 方案选择

两方案综合比较后，两方案均无绝对优势。鉴于方案一有500m管道需经过场镇，且拆除道路可能导致周边交通不畅，居民生活不便导致施工工期边界条件复杂等综合因素；方案二临时占用基本农田引起的困难可通过加大协调力度、增加施工班组等方式有效解决，最终推荐方案二线路。

3 水力计算

3.1 计算公式

采用PE管，其水力计算公式采用GB 50013-2018《室外给水设计规范》中公式7.2.2-1，为：hf=λ×L/dj×(v2/2g)

式中：λ——沿程阻力系数；

L——管段长度(m)；

dj——管道计算内径(m)；

v——流速(m/s)；

g——重力加速度。

3.2 计算结果

本输水管线流量为0.60m3/s，管线长度13137m，前池水位高程652.0m，管道末端水厂所需水位高程566.5m，可利用高差为83.5m。根据允许流速范围选取三个管径进行水力计算，确定选用PE管dn800，压力规格选用1.25MPa，局部水头损失按沿程损失的10%计。计算结果见表2。

表2水力计算结果

4 附属构筑物设计

4.1 排气设计

输水管道建成后管道内部充满空气，通水时，管道内空气会被水流逐渐带出管外，若管道存在高差起伏，空气势必会向局部凸点汇拢聚集，气体聚集减小了过水断面、阻碍水流、增加水头损失，不利于管道运行，因此，要求在管道局部高点处安装自动进气排气装置，排气阀口径一般取主管管径的1/8～1/12。主管管径dn800，本工程选用排气阀口径为DN75。

本工程管线纵向布置平缓，局部隆起不明显段应按照规范间隔1000m左右设置一处通气设施。

4.2 放空设计

管道敷设后，验收通水前还有诸多程序，比如：清除管道内遗留的工具、材料及杂物，排除施工时管道内积水及淤积泥沙、对管道进行清洗及消毒、水压试验等，确保输水管道输送水质达到卫生标准并达到设计压力要求。为此，输水管道必须在各段局部低洼处设置进人孔及排水闸阀，并在附近寻找河渠设置排水出口。本工程输水管道位于大成都平原区，管道沿线埋设高程差较小，无法直接向周边河道排水达到放空管道的目的，这种情况下，为满足排空要求，采用了排水阀井与集水湿井相结合的放空措施(如图2)，同时为输水管道管理所配备两套拖车带抽水设备。

图2 排水阀井+集水湿井结构

4.3 穿障碍物结构设计

管线穿越红岩渠、大寨渠、人民渠等三处大型渠道，穿越洛小路一处等级公路以及若干处乡村道路。由于管线大部分位于基本农田区，施工工期需严格控制于经济作物种植间隙期，鉴于穿农田段和穿障碍物段施工难度不同，大管径PE管的现场焊接操作难度等问题，本工程于穿公路、穿渠道段的管材选用PCCP管，与PE管法兰连接，穿障碍物段可独立施工，不受前后段施工时间限制，有效解决公路断道、渠道断水等难题。

人民渠输水流量大，常年不断流，若采取下穿方式，需对人民渠进行施工期导流措施，投资较大，工期较长，因此，选择管道上跨人民渠的布置方式，本段管材选用钢管，耐长期暴晒、管道自重较PCCP管轻，适用于架空布置。

5 结语

八角水库向什邡市城区输水管道目前已施工完成，经过建设单位有力协调，顺利穿过长距离基本农田区，管道集中敷设施工工期控制在5个月，未耽搁农村经济作物正常种植，下穿渠道及公路的换管材独立施工措施发挥了极好的辅助效果，工程已于2018年1月通过压水试验检测，于2月份完工验收。