桑干河流域怀仁市关井压采项目工程设计分析

车 岳

（山西省水利水电勘测设计研究院有限公司，山西 太原 030024）

2016 年，国家发展改革委员会同水利部、国家林业局以及京、津、冀、晋四省（市），启动了永定河综合治理与生态修复工作，并发布了《永定河综合治理与生态修复总体方案》（以下简称“总体方案”），旨在打造沿河流域的绿色生态廊道，为改善区域生态环境起到引领示范作用，并在生态领域作为京津冀协同发展率先突破的着力点。山西省共涉及六大类项目，分别是农业节水工程、灌区高效节水改造工程、河道综合治理工程、河道防护林建设工程、水源涵养工程、水源地保护及地下水压采工程。

关井压采项目，是永定河综合治理与生态修复项目山西段，桑干河两岸生态农业示范园区的一部分，目的是为全面启动种植结构调整，实施农业节水，为节约区域用水、遏制地下水超采、提升水源涵养能力和带动区域经济转型发展，起到积极的推动作用。

1 工程概况

1.1 项目区概述

桑干河流域怀仁市关井压采项目，是永定河流域综合治理山西省的一项工程，工程涉及怀仁市云中镇、何家堡、新家园乡3 个乡（镇）的何家堡、全福寨、赵庄、跃进村、西小寨、庄头6 个村庄，位于朔州市怀仁市中型浅层孔隙地下水超采区内。朔州市怀仁市浅层孔隙地下水限采区范围，为朔州市怀仁中型浅层孔隙地下水超采区的全部区域，分布于怀仁市城区以西，北起北信庄、南至北辛村、西起盆地边界、东至怀仁城东，面积约111 km2，严重超采区面积为86 km2。

何家堡、全福寨、赵庄、跃进村、西小寨、庄头等6 个村庄主要种植作物是玉米，用水量约209 万m3，控制灌溉面积856.67 hm2。现状灌溉为地下水，水源井有49 眼，田间采用低压管灌，地下水开采压力过大。

1.2 工程任务和规模

根据《万家寨引黄北干初步设计报告（近期工程实施方案）》，设计引水量29 576 万m3，怀仁市配置水量3 826 万m3，根据《山西省发展和改革委员会关于怀仁县黄河供水工程初步设计的批复》（晋发改设计发[2011]861 号）的建设规模，日供黄河水12 万m3。现利用引黄水总量约1 400 万m3，远未达到规划用水规模。本次设计利用部分引黄水量，置换超采区范围内井灌区的灌溉用水，实现地下水压采的目标。

根据确定的灌溉制度，统计机井出水量情况、灌溉面积，计算出灌区压采地下水水量为209 万m3。

2 工程布置及建筑物

2.1 工程等级和标准

依据《灌溉与排水工程设计规范》（SL 50288-2018），设计总引水流量0.521 m3/s，灌溉工程等别为Ⅴ等，工程规模属小（二）型，主要建筑物级别为5 级，防洪标准为10 年一遇洪水设计。根据《灌溉与排水工程设计标准》（GB 50288-2018）结合当地水资源条件、技术发展状况等综合考虑，本工程灌溉设计保证率采用75%。根据《中国地震动峰值加速度区划图》（GB 18306-2015 图A1）和《中国地震动反应谱特征周期区划图》（GB 18306-2015 图B1），区内地震动峰值加速度值为0.20 g。地震动反应谱特征周期为0.40 s，抗震设防烈度为7°。

2.2 水源置换工程

本工程置换水源，为引黄北干线所引的黄河水。引水线路共采用两个取水点，第一个取水点位于引黄北干怀仁1 号分水口流量调节阀室引出的压力管道上，第二个取水点位于引黄北干线39 号排水阀井后接的DN 400 压力钢管上。引黄北干线怀仁1 号分水口引水至庄头村；引黄北干线39 号排水阀井后引水至赵庄、跃进、何家堡、全福寨、西小寨等村。根据引水线路平面布置，引水主线路分庄头西线、庄头北线、赵庄西线、跃进村线、赵庄北线、何家堡北线和何家堡东线等，共7 条主线路。

主线通过支管与每个井点的现有农田灌溉管道连接，每条支管末尾均设置1 座控制阀井，井内安装控制阀和水表。支管采用UPVC 压力管道，管径为DN 250 和DN 160。本工程采用DIP 和UPVC 两种管道，全长约25.6 km。UPVC 采用DN 400、DN 250 和DN 160 的管道，DIP 采用DN 700、DN 600 和DN 500的管道。在阀室段前后采用钢管，线路压力管道工作压力最大为0.6 MPa。

2.3 关井工程

地下水关井工程按以下两种情况进行处理。

第一类为永久关闭。将拟关停井中成井质量差的机电井予以封盖，永久停止抽取地下水；工程方案是采用C20 混凝土井盖包封机井出水口使其完全密封，以达到不能使用的目的，永久关闭机井共39 眼。

第二类为封存备用。将拟关停井中永久封盖井以外，成井质量好且还可以继续利用一定时期的取水井，作为应急备用水源井。在一般年份不开采，只做日常维护；在出现突发性供水安全事件或极端干旱年份时，按照规定的程序启用，发挥应急供水作用。工程措施是切断电源，移除机电设备等，封存备用机井10 眼。封存备用的井可以作为整个工程的观察井，在井口设地下水水位计可监测出相应位置的地下水位，由此可知压采区地下水恢复情况，本工程共设10 个地下水水位计。

2.4 主要建筑物

根据工程布置和运行管理等要求，本工程在引黄北干线39 号排水阀井后，设1 座流量调节阀室。沿线附属建筑物，主要包括控制（检修）阀井、排气阀（检查）井、流量计井、排水阀井等。

2.4.1 控制（检修）阀室

控制阀室设置原则：支线末端与原来管网对接处设置；各有压管道分水口后的主管上设置；管线长度较长时，在适宜位置设置，使检修段长度按5 km 左右考虑，并尽量与管线穿越（沟）、铁路的位置结合。

按以上原则，结合输水管线的布置，沿线共布置了9 座控制（检修）阀室。

2.4.2 排气阀（检查）井

控制阀室设置原则：排气阀井结合流量调节阀室、检修阀室位置进行设置，除管线的相对高点、管线纵坡变化处（特别是逆坡变平坡或顺坡点）必须设置外，一般地段的排气阀间距按不大于0.8 km 考虑。按以上设置原则，全线共设29 座排气（检查）阀井。

2.4.3 排水阀井

排水阀井主要是事故检修时，放空管道，以便进行管道维修，其位置一般布设在管线的相对低点，并与管线穿越的（沟）结合，沿线共布置了17 座排水阀井。

2.4.4 流量计井

流量计井是分水口控制阀室来布置的。其目的是在管线正常运行期随时测报各段的过流量是否正常，以判断全线是否有漏水，以及发生漏水的区段，以便及时抢修；沿线共设置7 座流量计井。

2.4.5 支管控制阀

为了控制出水流量和计量水量，在每条支管末端设1 控制阀和水表，支管总共设56 个末端控制阀。

2.5 工程投资

工程总投资包括工程部分、建设及施工场地征用费、环保、水保部分，总投资为3 376.27 万元。

3 结语

桑干河流域怀仁市关井压采项目的实施，启动了全面实施农业节水与种植结构调整工程，为节约区域用水、遏制地下水超采、提升水源涵养能力、带动区域经济转型发展，起到了积极的推动作用。

项目的实施，应将关井压采与新建节水设施同步实施，同期达效。建议加快建设节约用水管理体制机制，明确节水主体，出台健全的节水法规体系。加大全社会节约用水投入力度，拓宽投资融资渠道，鼓励、吸纳多种资本投入节水项目。