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对青要山水库供水工程来说,管道输水方式的选择需要充分考虑各种影响因素,并在具体建设过程中将相关影响严格控制。工程质量和环保标准不但要得到根本保证,在工程成本控制等方面,也需要加强管理,使得工程建设更加完善合理,达到经济效益和社会效益最大化的效果。
1工程概述
青要山水库工程位于河南省新安县曹村乡,项目建设目标是提高上游综合防洪能力,改善两岸生态环境,并解决石寺、曹村两乡镇2.7万人生活用水和下游3000亩耕地灌溉用水问题。为保证青要山水库工程效益得到发挥,弥补引畛济涧工程在小浪底水库调水调沙期间110天不能向涧河自流供水的缺陷,便于工程运行管理,方便沿线群众出行,新安县青要山水库引水管线及防汛路工程建设。其中,引水管线工程所涉及的引水管线自新安县青要山水库输水洞出口引水,末端接至新安县引畛济涧引水口下游预留口,设计引水流量0.56m3/s,引水线路总长度21.326km[1]。
2青要山水库供水工程管道输水方式的选择和确定
2.1工程自然条件和设计标准
2.1.1工程自然条件项目建设地区属暖温带大陆性季风气候,季风环流影响明显,春季干旱风沙多,夏季炎热雨量集中,秋季睛和日照长,冬季寒冷雨雪少。受季风、太阳辐射和地形、地势的影响,其突出特点是光热资源丰富、降雨时空分配不均匀。工程区出露地层主要为古生界寒武系上统白云质灰岩(∈3)及二迭系下统上盒子组石英砂岩(PX)、上统上盒子组长石石英砂岩(Ps2)和中更新统重粉质壤土、上更新统中粉质壤土(Q3alpl)、第四系全新统卵石、中粉质壤土(Q42alpl)、人工填筑卵石(Q4s)、人工填土(Q2ml)组成[2]。2.1.2工程设计标准该项目引水规模为0.56m3/s,年供水535万m3。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2017)规定,本次工程等级定为Ⅳ等。抗震设计标准严格按照《中国地震动参数区划图》(GB18306-2015)及“地震动参数加速度分区与地震基本烈度对照表”要求,项目区地震动峰值加速度值为0.05g,地震动反应谱特征周期值为0.40s,地震基本烈度为Ⅵ度。工程中主要建筑物设计参数的设置,混凝土、钢筋强度和弹模根据《水工混凝土结构设计规范》(SL191-2008)取用。
2.2引水方案选择及其确定
根据本工程项目的实际情况,本工程可供选择的拟建方案有三种引水方案,最终方案及线路选择就是在这三种方案中进行比选[3]。2.2.1对直接自畛河河道引水方案的分析分析该引水方案,其设计和建设思路是将库水直接泄放至畛河河道内,自畛河河道引水。根据青要山水库输水洞出口至引畛济涧引水口之间地形条件,若将库水直接泄放至畛河河道内,由于畛河河床主要为砂卵石地层,下放库水基本下渗至地下,在距青要山水库21.326km的下游基本无法引到库水。2.2.2对渠道引水方案的分析对渠道引水方案进行分析,若将引水渠道沿畛河岸顶布置,渠道沿线大部分布置在耕地上,涉及征地拆迁问题。另外,由于线路较长地形起伏较大,需要布置渡槽、隧洞等建筑物,工程投资及征地协调难度较大。若将渠道布置在畛河河道内,由于工程主要引水时间为每年6月~10月,引水时间正好跨越汛期,渠道引水安全、引水质量无法保证。综合考虑,该方案也是不可行的选择[4]。2.2.3对管线引水方案的分析对管线引水方案进行分析,本工程自青要山水库输水洞出口引水,从技术实现方面考虑,目前长距离引水工程大多采用管线引水。沿畛河河道及管理路布置供水管线,供水管线末端接至引畛济涧引水口下游预留口,供水管线前段主要沿管理路敷设,供水管线后段主要沿畛河河道滩地敷设。如果采用供水管线的设计方案,不仅能保证引水工程安全及引水质量,而且不需要大规模永久占地,无论从降低工程投资,还是从工程的协调难度来说,都是比较合适的。基于对上述3种设计方案进行全面衡量,对比各建设方案优劣,本次新安县青要山水库引水管线及防汛路工程项目,最终选定管线引水方式建设方案[5]。
2.3青要山水库供水管道工程确定方案建设项目
2.3.1供水管线工程青要山水库引水管线工程起点位于青要山水库输水洞出口处,工程终点位于引畛济涧引水口下游预留口,线路总长21.326km,桩号范围:0-66.2~21+600,为减少占地、降低工程投资,引水管线上段基本沿本次新建防汛管理路布置,长度5475m,桩号范围:0-66.2~5+409,该段管道敷设在青要山水库防汛管理路下部;引水管线下段管线沿畛河河道一侧滩地布置,长度15851m,桩号范围:5+409~21+326,该段管道敷设在畛河河道一侧滩地下部。工程设计引水流量0.56m3/s,引水管道采用DN800球墨铸铁管(K9)。2.3.2分水口工程青要山水库兴建后,可解决青要山镇、石寺镇2.7万人口吃水问题和两岸乡镇灌溉面积3000亩。故本次工程为满足沿岸村镇农业灌溉用水及居民用水等需求,供水主管线沿线设9个分水口,采用DN100钢管引水,其中灌溉分水口7处,设计引水流量为0.12m3/s;为水厂供水分水口2处,设计引水流量0.022m3/s,敷设供水支线17.8km。2.3.3水厂就本工程项目来说,采用管道方式引水需要新建两个水厂,才能满足供水设计需要,两个新建水厂就是青要山镇水厂和石寺镇水厂。青要山镇水厂设计规模为1000t/d,占地面积2.7亩,厂址位于青要山镇北侧,东侧紧邻畛河右岸,北侧紧邻005县道。石寺镇水厂设计规模为1800t/d,占地面积4.2亩,厂址位于石寺镇北侧,畛河左岸,西侧紧邻246县道。水厂厂区主要生产构筑物包括清水池、一体化净水设备、配电室及厂区内配套各类管网;净水厂附属建筑物有办公室、化验室、值班室、厂区围墙,及厂区各项配套设施。2.3.4建筑物工程根据工程布置,本次引水管线沿线设置附属建筑物140座,其中排气阀门井36座,检修排水阀门井4座,流量计阀门井3座,减压阀门井3座,镇墩89座,调节池5座[6]。
2.4生态环境保护措施
生态环境保护是输水管道工程建设必须重点考虑的一个基本指标,生态环境保护设计主要是为了保护工程区周围生态环境的连续性、完整性。重点保护内容是项目区范围内的陆生植被和水生动物等,目标是保证工程建设前后生态环境有所改进或保持原有状态。具体来说,施工期生态保护主要是生态影响的预防和消减措施,主要包括:①加强生态保护宣传教育,树立生态环境的全民保护意识;②主体工程施工须安排在水生生态系统相对不活跃的非汛期,以减小施工过程对水生生态系统的扰动;③合理安排施工机械的运行方式,施工机械车辆尽量避免直接穿越河道或穿越植被覆盖区,以消减施工对动植物的惊扰和破坏;④施工中涉及的植被尽可能地保留,必须占压的植被,尽量对其进行移栽,以减轻对现状植被的破坏和较少生物量损失。此外,对项目占地破坏的植被也需要进行补偿,主要考虑采取的措施是对施工中产生的裸地、创面等进行绿化和修复,以最大限度减小对周围生态环境造成的负面影响。
3结语
青要山水库供水工程整个项目建设不但要评估工程本身的功能实现,还需要考虑各种影响因素。而管道输水方式的选择和确定,就是充分考虑各种情况后作出的决定,这些影响因素包括自然条件、工程需求、环境影响等,都是不可或缺的评估和衡量标准,管道方式供水的优势因为更切合实际情况而得以体现,并得到设计和施工方的认可。通过对水库输水方式选择过程进行分析,可以总结相关经验,为工程建设奠定更坚实基础。
参考文献
[1]王文国,祝其丽.四川省农村饮水安全现状与环境治理对策[J].中国农村水利水电,2019(1):109-111.
[2]冉红涛.阎良供水安全提升改造工程输水管道穿越方式浅析[J].陕西水利,2019,22(8):92-96.
[3]贾燕南,胡孟,丁昆仑.农村供水工程水质检测模式研究[J].中国农村水利水电,2020(7):98-101.
[4]李天宏.东山供水工程某输水隧洞主支洞交叉段施工[J].山西水利科技,2020(3):25-27,37.
1.莱阳市沐浴水库管理局 山东烟台 265200;2.莱阳市水利勘察设计院 山东烟台 265200
摘 要:介绍沐浴水库供水工程的地形地貌、水文气象、水土流失情况,确定了供水工程水土流失防治责任范围,对造成的水土流失因素进
行了分析、预测,提出了流失的防治措施和建议,有效制止新增水土流失,促进地表修复和生态建设。
关键词:供水工程;水土流失;措施建议
1.项目区概况
1.1项目的地理位置
项目的建设地点位于莱阳市沐浴水库至莱阳市经济开发区,途
径河洛、柏林庄和冯格庄三个乡镇,全长28.48km,在神山后村西设
加压泵站。
1.2地形地貌
莱阳市沐浴水库供水工程的水源地为沐浴水库,管线主要穿越
河洛、柏林庄及冯格庄三个镇处,其中河洛、柏林庄地形属于低山
丘陵区,其北部山脉近似东西,西部山脉走向近似南北。北部的旌
旗山,海拔高度315.6m,马崖口山,海拔高程101m,南部莱阳
盆地,海拔高程40-50m左右,冯格庄属于山前堆积平原,海拔高度
70-100m左右。
1.3水文气象及水土流失
项目区地处山东丘陵,地貌类型为胶东低山与丘陵,属暖温
带大陆性气候,四季分明,年平均气温11.4℃,≥10℃有效积温
4296℃,多年平均降水量686mm,多年平均风速14.6m/s、最大风速
18m/s,最大冻土深度0.5m,土壤主要为棕壤褐土、潮土,天然植被
多为野生的草皮及野生的灌木类植物,林草覆盖率30.9%,水土流失
以水力侵蚀为主兼有少量的风力侵蚀,属于轻度侵蚀,土壤侵蚀模
数2070t(km2·a),土壤侵蚀容许值200t(km2·a),为山东省公告的
水土流失重点治理区。
1.4工程任务和规模
(1)工程任务
优先保障莱阳市开发区城镇居民、农村人畜饮水及农业用水的
前提下,把富余的水供至开发区用于工业用水,解决工业厂区大量
用水问题。
(2)工程规模
莱阳市沐浴水库供水工程设计规模为4万m3/d。计划到设计水平
年2015年解决莱阳市开发区的工业用水。
2.规划范围和内容
根据《开发建设项目水土保持方案技术规范》的具体要求和本
工程的特点,本工程水土流失防治责任范围分为项目建设区和直接
影响区,总面积86.86hm2。其中建设区面积为66.86hm2,直接影响
区面积为20hm2。
2.1项目建设区
项目建设区位于供水工程项目的征地、占地、用地及其管理范
围,包括管道敷设开挖后沿管沟一侧或两侧堆放土区域、机械沿管
线作业区域和施工道路、闸阀井、泵站、管道固定支墩、穿跨越两
侧支架等,所必需占用的土地,该工程管道敷设在农田、荒地(草
地)地段作业带宽度为17.26m,河道及冲沟地段作业带宽度为10m,
特殊地段如高陡坡面、困难地段施工,施工作业带需要适当的加宽,
施工作业带面积和道路施工占地面积即项目建设区面积。
2.2直接影响区
根据本工程特点,直接影响区为:施工作业带以外水土流失所
影响的区域、临时施工道路和房屋新增的侵蚀区域。管道敷设影响
区,根据现场调查和实地勘测的数据,按照作业带两侧各5m范围计
算。检查井、阀门井、泵站、管道固定支墩、穿跨越两侧支架用地
由于建设过程扰动比较小,不再计算影响区面积。
3.可能造成的水土流失因素分析
本项目为线形工程,管道工程采用沟埋敷设方式,管线全长
28.48km,输水管道主要敷设在河谷阶地上,输水管道全线20次穿越
河道,23次穿越冲沟,30处通过穿越村路、管路(渠)、电缆等,经
过的地貌类型多,并与公路形成交叉穿越,施工条件复杂,可能造
成的水土流失因素较多
3.1管道开挖
输水管道开挖的大量土方,作为填筑料回填管沟,在开挖边线
2~3m就近堆放,堆放时间较长,堆弃物结构疏散,降水易于入渗,
抗蚀抗冲性变差,易于发生强度水力侵蚀,裸露面风蚀现象也非常
严重。
3.2枢纽工程建设
泵站扬水工程枢纽工程占地面积大,地形西高东低,场地需要
进行平整,修建交通道路,对地表土扰动范围大,雨季极易造成较
大的水土流失。
3.3施工机具和施工活动
管沟开挖、回填和管道敷设施工过程中,由于施工机具和施工
活动都会使管道沿线地表受到破坏,雨季极易造成较大的水土流失,
同时,剩余土方如不能及时整理、清除,必将造成较大的渣土流失。
3.4穿越河道冲沟
输水管道穿越河道和冲沟时,采取的施工工艺会产生废弃泥浆、
废渣,这些废弃泥浆、废渣若堆置于河道沟道不及时清理,遇洪水
可能全部或部分冲走,抬高下游河床,加剧防洪压力。
3.5弃渣堆放
工程弃渣场占用荒草地,且堆积物多是无序堆放,弃渣的堆放
再塑了原地貌,形成了较陡的边坡,改变了原地表坡面的产、汇流
条件,若不妥善处理排水问题,不仅会造成弃渣、弃土本身的流失,
而且可能使渣堆附近区域的水土流失由原来的面蚀逐渐改变为沟蚀,
加剧局部地域的水土流失,甚至遇到降雨等诱因,可明显降低堆弃
物的稳定性,有发生地质灾害的可能。
4.水土流失预测
4.1土壤流失量预测
土壤流失主要指土壤及其母质在外营力作用下(包括自然作用
和人为作用)发生的多种破坏、移动和堆积过程。预测本工程施工
开挖产生的弃潭渣量和地貌形态、土壤结构及地表植被破坏后的侵
蚀量。即工程土壤流失量为3.5万t。
4.2水损失量的预测
本工程大面积占压农地、道路,施工活动扰动原地貌,改变原
沐浴水库供水工程水土流失影响分析与措施
于建超1 曹君东2
1.莱阳市沐浴水库管理局 山东烟台 265200;2.莱阳市水利勘察设计院 山东烟台 265200
摘 要:介绍沐浴水库供水工程的地形地貌、水文气象、水土流失情况,确定了供水工程水土流失防治责任范围,对造成的水土流失因素进
行了分析、预测,提出了流失的防治措施和建议,有效制止新增水土流失,促进地表修复和生态建设。
关键词:供水工程;水土流失;措施建议
中图分类号:TU731.5
文献标识码:A
第4卷 第12期
2014年4月
CONSTRUCTION
水利水电工程
地貌下垫面性质,使项目区原有的入渗或蒸发特性发生变化,进而
引起地表径流的数量和特性发生改变,破坏了项目区原有的水平衡
状态。
5.水土流失危害预测
沐浴水库供水工程涉及面积大部分是耕地,工程建设因开挖、
排弃等活动破坏了区域的原地表植被,这些人为因素使项目区内水
土流失呈增加趋势,如不采取有效的防治措施,将在一定程度上加
剧水土流失,有必要对造成的水土流失危害进行预测
5.1损坏水保设施
工程建设占用和损坏了水土保持设施,破坏、降低了其水土保
持功能,要恢复原有的水土保持功能和原有植被需要一段时间,地
面裸露容易遭受水蚀和风蚀,更易造成水土流失。
5.2对生态环境产生负面影响
工程建设扰动原地貌、占压土地、损坏土壤结构及地表植被,
使具有一定植被的荒地变成裸地,减少了地表的覆盖度;同时破坏
了土壤结构和水循环路径,造成局部土地资源破坏和土地生产力下
降,项目改变了生物的生存环境,阻碍生态系统交流,环境抗逆能
力和环境容量下降,对生态环境造成一定的负面影响。
5.3降低土壤保水性能
工程大量侵占和破坏耕地,造成耕地表层熟土流失,破坏土壤
中抗侵蚀颗粒的物理特性,使土壤的有机质发生迁移,使土壤易遭
受侵蚀,还会降低土壤保水性能,并增加土壤容重,进而会使部分
土地在短期内沙化、退化。
5.4穿越河沟、增加防洪压力
输水管道穿越河道,穿越冲沟时,采取的施工工艺会产生废弃
泥浆、废渣,这些废弃泥浆、废渣堆置于河道沟道如果得不到及时
清理,遇洪水可能全部或部分冲走,抬高下游河床,加剧防洪压力。
6.水土流失防治措施
水土流失防治措施体系分为农果地、穿越沟河道、穿越构筑物
和厂站四个防治区。
6.1农果地防治区
(1)总体设计
管道主要在农果地防治区敷设,管顶覆土1.5m,下部夯实防止
沉降。包括管线作业带、施工便道、弃渣场等,农地,主体工程施
工结束后必须及时恢复为农田。
(2)防治措施
①表土剥离措施。管道开挖时土方放置在管线一侧,将地表
30cm ~ 50cm的熟土与下层生土剥离后分开集中堆放保护,在后期
进行地貌恢复时仍然覆于地表,为复耕、复植创造条件。
②土地平整措施。管道安装后将开挖的土石方按先生土后熟土
的顺序回填并压实,回填土需填至超过自然地面约20cm。在恢复的
农田布设全面整地措施,机械耕深30cm。需全面整地43.91hm2。
③植物措施。种草7.72hm2,植树造林5.45hm2,苗木2180株。
④临时遮盖措施。管道工程管沟开挖后大量临时堆土极易造成
水土流失,工程管线长且工期短,雨季、风季施工不可避免,可采
用塑料薄膜临时遮盖措施,从根本上杜绝此类水土流失的发生。工
程建设过程中分段施工,塑料薄膜可重复使用,确定遮盖面积为4
万m2。
⑤规范施工。对施工人员和机械操作人员行为进行规范教育,
施工设备及拉运物资的车辆和施工人员等必须在专用施工作业带内
行走,避免大面积碾压地表,有效地保护原地貌。
6.2穿越沟河道防治区
(1)总体设计
穿越沟河道防治区工程施工部位为河道、沟道及其两侧,共穿
越沟河道2450m。输水管道在穿越河流、冲沟采用护砌工程,降低
开挖土方量,从而减少了水土流失。管道开挖穿越河流、冲沟时,
主体工程已设计了浆砌石护岸、护坡、排水沟等具有水土保持功能
的措施,需要补充完善弃渣场设置、治理措施,共设置弃渣场73
处、挡土墙450m、弃渣场种草2.5hm2;植树220株。
(2)典型设计
①弃渣场整治
弃渣前将表层0.5m熟土剥离集中堆放,然后在弃渣场周围修筑
挡渣墙,再从墙角开始逐层向后延伸(每层厚0.5m),堆渣高度至
2.0米时,将渣场表面平整后,先铺一层粘土并碾压密实作为防渗
层,然后再覆表层熟土0.5m,进行种草,在渣场周边开挖排水沟排
水防冲。
②拦渣墙典型设计
拦渣墙高2.0m,墙顶宽0.5m,墙面坡比1 ∶ 0.4,墙背直立,底
宽2.0m,基础开挖至原状土上,每10 ~ 15m设置沉降缝。
③排水沟典型设计
为防止雨水冲蚀渣体,拟在渣体边沿开挖土渠排水沟排水,采
用梯形断面,底宽0.3m,深0.4m,口宽1.1m,边坡比1:1。
④植物措施典型设计
在弃渣场清理平整后种草。整地时等高耕作,采用条播,播幅
5cm,行距20cm,每公顷播种量为30kg。播种时间选在在每年的春、
夏2季。
6.3穿越建筑物防治区
工程穿越砼村路、拦河坝、涵洞、渠道后按原形式恢复建筑物,
局部公路段,采用专业地下穿越技术施工;主要是针对穿越后对同
边环境的治理,减少管道开挖敷设对周边地表植被的大面积扰动,
减少水土流失。
6.4厂站防治区
该区内主要为厂区绿化、硬化措施、排水设施。场区及道路
绿化采用植苗造林,树种选用油松、柳树等美化树种,造林500株
(场区300株,道路200株);草皮0.5hm2。
7.结论与建议
7.1结论
通过采取以上水土保持措施,可以充分利用工程措施的控制性
和速效性,植物措施的长效性,有效制止供水工程建设新增水土流
失,促进项目区地表修复和生态建设,为工程建设、生产运营和莱
阳市的经济发展创造良好的条件。
7.2建议
(1)施工组织设计中土石方施工规划,避开汛期大范围施工
(2)注重植物种类的选择,本着适地适树、因地制宜的原则进
行设计和布置植物措施,确保植物正常生长。
Boye mouth Reservoir Water Supply Project siphon wear line Highway ancient Wu Jacking Quality Control
Ma Liang-zhu
(Shanxi North Dragon Engineering Supervision Co., Ltd. Shanxi Taiyuan)
Abstract: the Baiyekou reservoir water supply project construction bid I inverted siphon in ancient Wu Road Take the pipe jacking construction, this paper describes the pipe jacking construction process quality control, production safety, including measuring and positioning, casing, pipe jacking, welding joint between sleeve and pipe irrigation mud, sand backfill, backfill construction town pier, aspect etc.
Keywords: Boye mouth Reservoir Water Supply Project; pipe jacking; Quality Control
1.基本情况
由山东水利工程总公司承建的山西省吕梁市交城县的柏叶口水库供水工程土建Ⅰ标的倒虹吸工程需要横穿古吴公路,该路原况为沥青砼路面,路面高程为863.60 m,路面宽9m,两侧路肩宽2m。由于该公路为文水、交城、吴城去古交的省级干道,车流量较大,原设计方案为大开挖埋管方案,施工时需要断路,施工便道拆迁难度大,公路部门及当地政府不同意该方案,施工单位本着技术可行,安全可靠,和不影响交通的原则,提出设计变更申请,由原设计大开挖施工方案改为顶管施工方案,监理、设计、业主各方经仔细审核从安全、经济、科学几方面考虑同意该方案。
2.施工过程控制
倒虹吸1#穿公路段顶管起止桩号为3+090.67至3+114.67,总长度为24米,倒虹吸轴线与公路夹角为77度,其中公路及路肩宽度为13.34米,两侧边坡坡比约为1:0.7,具体布置见附图1和附图2。采用DN1600混凝土套管顶进,然后DN1200钢管边焊接边顶进的施工方案。顶进工作坑设置在桩号3+114.67处,顶进坑内靠背采用C25钢筋砼,底板采用C20素砼,具体尺寸见附图2。钢管与PCCP管焊口处各设C20钢筋砼镇墩1个,镇墩具体尺寸按设计图纸施工。
施工程序为:测量工作坑的设置设备安装混凝土管顶进钢管铺设镇墩浇筑场地恢复。
2.1测量放线控制
通过全站仪准确地测定管道的中心线,设立标高控制点,并建立地面与地下测量控制系统,控制点应设在不易扰动、视线清楚、方便校核、易于保护处。在钢筋砼管顶进过程中,实施测量全过程监控,前两节管是关键,保持30cm测一次,根据测量结果调整顶进方向,前2节管入土后,保持50cm测一次,保证砼管中心平面和高程偏差在施工规范允许范围内。
2.2工作坑施工
工作坑设置在公路一侧,工作坑采用机械配合人工进行开挖。工作坑内作素砼底板,砼底板尺寸为长5.5米,宽4.5米,厚0.3米。靠背采用C25钢筋砼结构,靠背尺寸为高4.5米,宽2.5米,厚0.3米。靠背紧靠土体,并且与管道顶进方向垂直,工作坑的支撑形成封闭式框架,矩形工作坑的四角应设置剪力支撑,防止塌方。
具体顶管法布置图示见附图1。
2.3设备安装
2.3.1顶管所需机械设备清单
序 号 设备名称 规 格 单 位 数 量 用 途 备 注
1 汽车起重机 50T 台 1 下管与垂直吊土
2 千 斤 顶 500t 台 1 顶 进
3 导 轨 24M 根 2 导 向
4 顶 铁 15×40×200mm 块 4 前、后横向用
5 顶 铁 20×30×200mm 块 2 后坐立向
6 顶 铁 20×30×100mm 块 1 后坐立向
7 顶 铁 20×30×120mm 块 2 前纵向用
8 顶 铁 20×30×60mm 块 6 前纵向用
9 顶 铁 20×30×30mm 块 4 前纵向用
10 顶 铁 20×30×15mm 块 4 前纵向用
11 顶 铁 20×30×10mm 块 4 前纵向用
12 顶 铁 20×30×5mm 块 4 前纵向用
13 顶 铁 20×30×2mm 块 6 前纵向用
14 顶 铁 20×30×1mm 块 1 前纵向用
15 照 明 24~32V 套 1 照 明
(图1 、图2)
2.3.2设备安装质量控制
设备安装时应达到以下要求:
(1)两导轨应平行、垂直等高,其纵向坡度与管道设计坡度一致,且安装后的导轨应牢固,防止在使用中产生位移,并应经常检查校核。
(2)千斤顶应固定在支架上,并与管道中心的垂线对称,其合力的作用点应在管道中心的垂直线上;
(3)油泵应设置在千斤顶附近,油管应顺直,转角少,且油泵应与千斤顶相匹配,并应有备用油泵。油泵安装完毕,应进行试运转。
(4)顶铁应有足够的刚度,采用型钢焊接成型,焊缝不得高出表面。
(5)顶铁与管口之间应采用缓冲材料衬垫。顶铁拼装后应牢固锁定。
2.4砼管道顶进施工
2.4.1顶进前全部设备必须经过检查合格,并调试正常,具备正式施工的条件。
2.4.2将一节套管先置于导轨上,用全站仪、水准仪校正其平面与高程位置,使其达到设计要求。
(3)派工人进入管内,一人在工作面挖土,一人用小车将土运至工作坑,再用起重设备将土运往地面。
(4)启动千斤顶,将套管顶进,千斤顶行程结束,再复位千斤顶,加塞垫块后复顶。
(5)顶进中,及时用水准仪监测管道是否偏离中心位置,否则应进行纠偏后再行顶进。
(6)顶进时在顶管外侧涂刷泥浆减少阻力,对于砼管与顶进土层间空隙采用从砼管注浆孔中注泥浆进行填充。
2.5钢管的铺设
采用50t汽车吊将钢管吊入工作坑内,然后用葫芦拉至套管内部,每节钢管均在工作坑内进行焊接。根据规范要求进行管底垫层处理。钢管与砼管间孔隙采用砂进行填充,即能保证间孔隙密实度,又能保证钢管外面的柔性。
2.6管道安装就位后,做好管道两端的封闭施工。
2.7顶管完成后在进出口工作坑和接受坑。与PCCP管连接处各设镇墩一个,确保管线安全固定不偏移。
2.8场地修复
顶管段施工完毕后,进行现场清理,拆除工作坑和顶管设备,镇墩施工完毕后分层回填,进行场地修复,质量达到设计要求。
3.施工安全保证措施
3.1顶管工作坑采用机械挖土方时,现场应有专人指挥装车,堆土应符合有关规定,不得损坏任何构筑物和预埋立撑;工作坑如果采用混凝土灌注桩连续壁,应严格执行有关的安全技术规程操作;工作坑四周或坑底必须有排水设备及措施;工作坑内应设符合规定并固定牢固的安全梯,下管作业的全过程中工作坑内严禁有人作业。
3.2吊装顶铁或管材时,严禁把杆回转半径内人员停留;往工作坑内下管时,应穿保险钢丝绳,并缓慢的将管子送入轨道就位,以便防止滑脱坠落或冲击轨道,同时坑下人员应站在安全角落。
3.3垂直运输设备的操作人员,在作业前对设备各部分进行安全检查,确认无异常后方可作业,作业时精力集中,服从指挥,严格执行起重设备作业有关的安全操作规程。
3.4安装后的轨道应牢固,不得在使用中产生位移,并应经常检查校核;两导轨应顺直、平行、等高,其纵坡应与管道设计坡度一致。
3.5在拼接管段前或因故障停顿时,应加强联系及时通知管头操作人员停止挖进,防止因超挖造成塌方,并应在长距离顶进过程中加强通风。
3.6顶进过程中,油泵操作工应严格注意观察油泵压力是否均匀渐增,若发现压力骤然上升,应立即停止顶进,待查明原因后方能继续顶进。
3.7管子的顶进或停止,应以管头发出信号为准。遇到顶进系统发生故障或在拼管子前20min,即应发出信号给管头操作人员,引起注意。
3.8在工作坑及接受坑上方周围设警示标志,加设防护栏;顶进作业时,一切人员在护栏外,不得在顶铁上方、两侧站立操作,严禁穿行。对顶铁要有专人观察,以防发生崩铁伤人事故。
3.9管道内的照明电信系统应采用安全电压宜采用12V,每班顶管前电工要仔细检查各种线路是否正常,确保安全施工。
4.结语
柏叶口水库供水工程土建Ⅰ标倒虹吸穿古吴线公路采取顶管施工,避免了大开挖断路施工对公路交通的影响,又减少因修施工便道对民房的拆迁费用,施工单位针对施工特点和难点,提高施工工艺,配置合理施工设备,注重安全生产,监理人员全过程旁站,对安全生产、测量定位、套管顶进、钢管接头焊接、灌泥浆、套管和钢管之间砂土回填、镇墩施工,土方回填等方面重点控制,完工后经闭水试验,质量达到了设计及规范要求。
大伙房水库输水一期工程是从浑江桓仁水库坝下的凤鸣水电站库区引水,将水引至新宾县境内的苏子河并入浑河,进入大伙房水库,主要建筑物由进、出口建筑物、输水隧洞、支洞组成。
大伙房水库输水二期工程自大伙房水库引水,通过隧洞和管道,采取封闭供水方式,向抚顺、沈阳、辽阳、鞍山、营口、盘锦六城市供水。输水管道总长度为259.13km,沿途设抚顺取水头部、鞍山加压泵站(含配水站)和抚顺、沈阳1、沈阳2、辽阳、营盘等5个配水站。
本期工程为输水一期工程,主要建筑物为输水隧洞,全长85.3km,布设10条永久支洞。在输水隧洞进口设有取水头部,出口设有消能工。凤鸣水库至取水头部监控分中心的距离大约6km,隧洞出口至大伙房水库之间是天然河道,没有通讯设施,需要自建通信系统,隧洞出口至三块石中继站直线距离16.6km,三块石中继站距二期取水头部直线距离32.5km。
本单项(合同)工程为大伙房输水工程信息自动化系统集成,单项(合同)工程编号:DSSG LC-22。 本单项(合同)工程共分为7个分部工程,分别为:
凤鸣水库自动化调度系统,分部工程编号为:XXZDH-1
输水隧洞视频监控系统,分部工程编号为:XXZDH-2
安全监测中心,分部工程编号为:XXZDH-3
安全监测数据采集系统,分部工程编号为:XXZDH-4
监测设备安装,分部工程编号为:XXZDH-5
大屏幕显示系统,分部工程编号为:XXZDH-6
通讯系统,分部工程编号为:XXZDH-7
(二)工程建设任务及施工依据
大伙房输水工程管理信息系统建设的目标,是建立一个能够适应大伙房输水工程特点的管理信息综合型业务应用的广域测控、信息管理网络。初步完成大伙房输水工程水利信息现代化建设,实现大伙房输水工程信息采集规范化、自动化和数字化,实现工程管理自动化。贯彻安全输水、量水、工程实时安全监测、科学及时有效调度的指导思想,使该系统高效可靠、先进实用,从而实现大伙房输水工程管理的现代化。
建成后的系统应实现两大功能:一是为供水工程的运行管理提供安全、可靠、经济、科学、先进的技术手段。二是为科学、合理的输水、配水、防洪、发电、工程的安全运行提供实时数据和专家决策支持功能。
本工程为输水一期工程信息自动化集成,系统建设包括如下内容:
(1)凤鸣水库自动化调度系统:包括发电机自动控制系统、机组供水、排水、压油等辅助控制系统、继电保护系统、室外开关站、公用系统、闸门控制系统以及厂区的视频监控系统等。
(2)输水隧洞视频监控系统:包括前端摄像设备、前端编码器、RS485分配器、视频矩阵、监控相关软件及视频管理服务器、视频存储管理服务器等。
(3)隧洞安全监测自动化系统:包括超声波流量计、水位计、数据采集单元、通信光缆、控制主机和管理软件等设备。
(4)大屏幕显示系统:包括显示屏、切换矩阵及控制软件及设备等。
(5)通信系统:包括隧洞内的光缆敷设、凤鸣水库~取水头部监控中心的光缆架设、隧洞出口~大伙房水库取水塔的无线通信系统的端站设备、中继接入设备、UPS电源系统等。
(6)管理机构沈阳调度中心也可以实时掌握支洞出口、隧洞进出口等监控点的图像信息、隧洞工程安全监测信息、隧洞水位流量数据、凤鸣电厂的视频图像、机组运行数据、闸门运行数据,从而达到科学调度、安全生产的目的。
大伙房水库输水工程信息自动化系统集成工程施工依据包括如下内容:
(1) 南京南瑞集团公司与辽宁润中供水公司签订的《大伙房水库输水工程信息自动化系统集成》合同文件及《大伙房水库输水工程信息自动化系统集成实施技术方案》;
(2)《电力通信光缆工程施工规范》;
(3)《大坝安全监测自动化技术规范》;
(4)GB/T50314-2000《智能建筑设计标准》
(5)JGJ/TL6-92《民用建筑电气设计规范》
(6)GB50198-94《民用闭路监视电视系统工程技术规范》
(7)GA/T75-94《安全防范工程程序与要求》
(8)GB/T 19001-2000 《大屏幕拼接显示系统的生产和服务》
(9) CE欧洲统一标准机芯、多屏幕拼接墙电磁兼容性等认证
(10)GB/9313--95数字电子计算机用显示设备通用技术条件等
(11)《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》
(12)GB/T13159-90《数字微波接力通信系统进网技术要求》
(13)GB/T13857-92《微波通信系统远程监控设备技术条件》
(14)YD2021-94《微波接力通信设备安装工程施工及验收规范》
(15)YD5004-94《数字微波(PDH部分)接力通信设计规范》
Scale of the impact of the proposed new water reservoir upstream engineering analysis after
Han Gang
(Hydro and Power Design Institute of Xinjiang Urumqi Xinjiang 830000)
【Abstract】Through specific engineering design work will be given the task of building the project affect downstream and upstream reservoir engineering analysis of new water were compared before and after, were analyzed from rivers and reservoirs integrated planning of both the impact of the project itself, and add upstream Effect of different water requirements of the water were analyzed. Presents various aspects of the impact analysis conclusions for similar engineering design.
【Key words】Reservoir engineering;Water configuration;Scale;Impact
1. 概述
(1)某水库枢纽工程位于新疆塔城地区沙湾县境内,工程位于金沟河出山口处,河谷形态呈“U”型,是金沟河流域规划推荐的近期工程。该工程是一座具有灌溉、防洪、工业供水和水力发电综合效益的水利枢纽工程。水库总库容为5363万m3;正常蓄水位887m,相应库容4737万m3;死水位860m,死库容1166万m3;调节库容3571万m3。设计水平年工程可控制灌溉面积共58.61万亩,为其提供灌溉用水保证,其中可改善13.8万亩中低产田;将金沟河下游防护对象的防洪标准从10年一遇提高到30年一遇;可每年向下游新增工业供水量2523.25万m3;水库电站装机容量10MW,每年可向沙湾县电网输送2948万KW·h的电量。
(2)该工程作为金沟河的龙头水库,2008年8月完成了项目建议书阶段的设计工作;2009年4月完成的《新疆金沟河流域规划报告》(送审稿)将其推荐为近期重点建设工程。独山子大石化工程是关系到国家能源安全及国民经济平稳较快发展的重要工程之一,是国家和自治区具有战略性的重点工程,由于它的快速发展,需要紧急解决缺水问题,因此考虑从金沟河流域拟建水库上游新增取水工程向其供水。
2. 流域规划报告中新增供水工程的结论
根据已完成的《金沟河流域规划报告》成果,金沟河流域在2007~2020年期间通过逐步实施高效节水农业,在当地工业发展尚未达到一定规模的前提下,可有约0.30亿m3左右的水量用于外调。但可外调水量主要为汛期洪水和冬季未控制的下泄河道结冰水量,调水过程将受到金沟河渠首断面下泄水量过程的严格限制,同时对渠首断面以下的地下水补给量将产生一定的影响。因此,独山子区工业发展在2020年以前以金沟河地表水作为应急供水水源,除需进一步研究可外调水量的过程和水量之外,还需认真研究和落实调水对其它用水户的影响和补偿等相关问题。2020年以后调水工程应作为独山子区工业供水的备用水源工程,仅在外流域调水管道工程出现意外事故时临时启用。
3. 新增供水工程对流域水资源配置及水库工程规模的影响分析
根据流域水资源配置成果,金沟河在满足流域设计水平年发展用水的基础上,几无水量可外调,不能满足独石化工业区调水要求。因此,对设计水平年该水库枢纽工程向独石化调水的影响进行如下分析:
3.1 独石化供水工程应急调水3000万m3影响分析。
向独石化工业区应急增加调水3000万m3,势必挤占金沟河流域内的工业生产、城镇发展、农业灌溉等生产生活用水,流域内生产、生态将遭到破坏。
(1)若独石化调水工程从红山水库库区上游均匀取水3000万m3/年,为保障流域内城镇、工业、农业灌溉用水,红山水库工程所需调节库容将由原来的3571万m3增加到6774万m3,正常蓄水位将从887m提高到899.6m,较原设计增加12.6m,即便如此,限于水量的极度缺乏,仍不能满足下游柳树沟水库蓄水量及河道生态用水要求。
(2)若独石化调水工程经红山水库调节后均匀供水3000万m3,为保障流域内城镇、工业、农业灌溉用水,红山水库工程所需调节库容将由原来的3571万m3增加到6895.5万m3,正常蓄水位将从887m提高到900m,较原设计增加13m,即便如此,限于水量的极度缺乏,也不能满足下游柳树沟水库蓄水量及河道生态用水要求。
3.2 独石化供水工程应急调水2500万m3影响分析。
根据《金沟河流域规划》和《某水库枢纽工程项目建议书》设计成果,2020年金沟河流域工业发展需水量为4914.2万m3,需要地表水增加的供水水量为2523.24万m3。若在不增加金沟河流域水资源承载负担,且在流域工业未达到发展用水规模时,在独石化工业需应急供水时,考虑将流域内工业发展用水暂时应急调配给独石化工业区使用。为此,对流域内工业发展配置的水量2500万m3暂时应急调入独石化工业区的影响作如下分析。
(1)若独石化调水工程不经红山水库调节,从库区上游暂时应急均匀取水2500万m3/年,水库电站设计保证出力将减少为0.09MW,电站年发电量由2948万KW·h减少到2643万KW·h,减少305万KW·h,对红山水库工程有一定影响。
(2)若独石化工业区调水经某水库枢纽工程调节暂时应急均匀供水2500万m3/年,仅临时改变了某水库枢纽工程的工业供水对象,而不会对某水库枢纽工程的规模产生影响,某水库枢纽工程农业供水量、发电及下游河道下泄水量将不会受到影响。但启动独石化工业区暂时应急供水方案是以牺牲金沟河流域自身工业发展为代价的,应急供水的实施将给金沟河流域的经济发展带来多方面的影响。因此,在实施应急供水前,应充分考虑应急供水时对金沟河流域生产、生态可能造成的影响,需要企业与当地政府及各部门共同协商对取水影响的补偿事宜。
4. 结论
由于压力管路中流速的突然变化,引起管中水流压力急剧上升或降低的现象称为水锤或水击。水流是具有惯性的,在供水工程中,当突然启动、停止或为调节流量而起用阀门,都将使水流速度发生变化而产生惯性力,惯性力的大小等于水流质量m与加速度的乘积,方向与加速度方向相反。在出水管路中,这个惯性力就表现为水锤压力。突然启动、停止或为调节流量而起用阀门所产生的水锤压力往往较大,一般可达正常压力的1.5~4倍或更大,破坏性强,常造成意外损失。所以对关阀水锤必须进行认真分析,并做出较精确的计算,以便采取必要的防护措施。
重力流水锤是在突然停电或者在阀门关闭太快时,由于压力水流的惯性,产生水流冲击波,就像锤子敲打一样,所以叫水锤。水流冲击波来回震荡产生的力,有时会很大,从而破坏阀门。当打开的阀门突然关闭,水流对阀门及管壁,主要是阀门会产生一个压力,由于管壁光滑,后续水流在惯性的作用下,压力迅速达到最大,并产生破坏作用,这就是水力学当中的“水锤效应”,也就是正水锤。在长距离供水工程中必须考虑这一因素。相反,关闭的阀门在突然打开后,也会产生水锤,叫负水锤,也有一定的破坏力,但没有前者大。wwW.133229.cOm水锤效应具有很强的破坏作用,可导致管子的破裂或疮陷、损坏阀门和紧固件,为了消除水锤效应的严重后果,在管路中需要设置一系列缓冲措施和设备。
通过计算机数值计算方法来模拟各种工况条件下输水管路系统的水锤状况,包括压力、流量等,进而分析超常水锤压力可能出现的情况,校核阀门和压力管路的承受压力,针对计算分析结果采用必要的水锤防护措施,寻求阀门的最优关闭 规律 ,来确保整个供水工程的安全运行,为供水工程的安全运行和供水工程的优化设计提供技术依据,因此意义重大。
1 重力流水力过渡过程计算原理
1.1 水锤基本方程
水锤基本特性方程包括运动方程和连续性方程[1]
(1)运动方程:
式中:v、h:分别为产生水锤时管中的流速和测压管水头;
f、d、g:分别为管道摩阻系数、管径、重力加速度;
x、t:分别为水锤波传播的距离、时间。
(2)连续性方程:
1.2 水锤特征线方程及其解法
根据流量和流速的关系q=av,用v=q/a代替方程式(1)和(2)中的v值,经推导得水锤基本方程的另一种形式:
从公式(5)、(6)、(7)的对比中可以看出,如果令c2=dx/dt,则式(5)中前一括号内可写成dq/dt,如令1/=dx/dt,则后一括号内的值可写成dx/dt,即令:
ap和bp直线,并交于p点。
如果把式(10)写成下列形式:dx=±c•dt
则dx是表示在dt时段内水锤波面以波速c沿管路移动的距离,例如,在t0时,管路a处生产或传出一正水锤波+c,在t0+t时移动了x距离而到达p点(即对应+1/c线上的p点),如下图所示:
同理在管路b点生产或传出一反向水锤波-c,在t0+t时也到达p点。所以我们把这种斜率为±1/c的直线分别称之为正水锤特征线和负水锤特征线,它们实质上反映了水锤波的传播过程,把+1/c值分别带入公式(9)和(10)中。
两组方程式说明:式(11)是(12)成立的条件;而式(13)是式(14)成立的条件,即对正特征线方程式(12)成立,对负特征线方程式(14)成立。由此可见,特征线即反映了水锤波面沿管路传播过程,也确定了管路中流量和水头的关系。
1.3 重力流水锤波速的计算
本段重力流采用玻璃钢管,管径dn800 mm,计算可得水锤波波速c=929.49 m/s。
2 张峰水库输水二干管线工程重力流水锤计算机数值模拟
2.1 张峰水库二干管线计算主要技术资料
2.1.1 张峰水库输水工程简介
张峰水库位于山西省晋城市沁水县郑庄镇张峰村沁河干流上,距晋城市城区90 km,水库总库容3.94亿m3,是以城市生活和 工业 供水、 农村 人畜饮水为主,兼顾防洪、发电等综合利用的大(2)型水库枢纽工程。
2.1.2 二干重力流段供水工程简介
(1)工程规模:二干起点为总干末端调蓄水池,输水线路全长18.28 km(总干末端蓄水池至二干末端蓄水池),向南供巴公地区工业用水,设计流量1.11 m3/s,管道及其建筑物的级别为3级,采用20年一遇洪水设计、50年一遇洪水校核。
(2)重力流工程组成;二干起点为总干末端调蓄水池,向正南方向在唐庄西约1 km处穿s331公路,经北陈、窑则头(在桩号r4+249穿铁路,在桩号r6+777处穿过许河)在桩号r9+350到达界牌岭,然后向南(在桩号r10+216.69穿s227公路,在桩号r10+567.22穿铁路)经莒山煤矿、双王庄、南庄、东、西板桥村至渠头村西南侧的二干末端蓄水池。输水线路全长约18.1km(总干末端蓄水池至二干末端蓄水池),向南供巴公地区工业用水,设计流量1.11 m3/s。重力流系统布置图见图2,供水管道采用玻璃钢管,管径dn800 mm,糙率率选用0.009。供水管道水锤计算的基本资料见表1。
总干末端调蓄水池水位(920.5 m)~二干末端蓄水池水位771.0 m,其中的管道长度18.1km,管道采用dn800 mm玻璃钢管,该区段静水头为149.5 m,设计流量q=1.11 m3/s。
重力流最终的削能减压措施为网孔套筒式减压阀。
2.1.3 本研究的主要内容及工况
计算流量为设计流量q=1.11 m3/s,摩阻系数分别取f=0.0089、f=0.0090、f=0.0095计算。本课题研究的主要水力过渡过程的数值模拟即:阀前输水管道压力控制在1.3倍的工作压力以下,确定套筒阀阀的关闭规律;模拟计算分析压力管线的压力分布情况。
2.2 张峰水库二干管线重力流水锤计算机数值模拟结果分析
本研究在设计流量工况、不同摩阻系数、调流调压阀不同关阀规律(时间)条件下,根据重力流供水工程水锤计算的有关技术要求,模拟计算整个供水系统的水锤压力。在本工程重力流的相关技术资料已经提出的基础上,通过模拟计算提供重力流最大水锤压力分布状况,提供最大水锤压力的包络线及对应的时间过程,校核该供水工程的设计方案的合理性。
2.2.1 模拟 计算 的工况优化和计算结果分析
管材为玻璃钢管,管径dn=800 mm,水击波速c0=929.49m3/s,设计流量q设=1.11 m3/s,分20段计算。静水头h0=149.5 m,计算中取摩阻系数f=0.0089、f=0.0090和f=0.0095,分别在调流调压阀不同关阀 规律 (时间)和不同摩阻系数下计算关阀时间分别为200 s、350 s、400 s时的关阀水锤压力特征值。
为避免阀门使用中出现震动和超常的噪声,阀门的最小进口水头与阀门最大出口水头之差控制在规范运行的条件下,在供水系统稳态运行研究的基础上,以关阀指数不同进行模拟计算的工况优化,通过模拟计算提供重力流最大水锤压力分布状况,提供最大水锤压力的包络线及对应的时间过程,校核该供水工程的设计方案的合理性,计算结果见表2。
鉴于以上计算结果,现列出设计流量q设=1.11 m3/s,摩阻为0.0 095、关阀指数为1、关阀时间为400时的个参数关系图:
分析本段重力流的计算结果,关阀指数为2时,各个摩阻系数计算下的最大压力值均超过稳态工况压力的1.3倍,但均在稳态工况压力的1.5倍范围内。其他工况下计算的最大压力均在稳态工况压力的1.3倍以内。计算中关阀时间小于200 s时,最大压力均超出稳态工况压力的1.5倍范围,因此关阀时间设置在350以上。计算关阀时间超出400 s后,最大压力值变幅较小,结果表明关阀时间在400 s以内即可满足供水系统的运行要求,因此建议关阀指数取y=1,关阀时间取350 s~400 s。在满足供水系统安全运行的基础上,通过上述的分析,在大量的计算方案比较研究的基础上,建议调流调压阀阀门开度与流阻系数满足下列要求,调节阀特性曲线图见图6,建议调节阀特性数据表见表3。
在上图和上表中,y表示调节阀开度相对值,当y=0.0时,表示阀门全关;当y=1.0,表示阀门全开。表示阀门局部阻力系数。
2.2.2 模拟计算结果分析
(1)从调流调压阀防护下的水锤模拟计算的压力管路最大压力的分布结果可以看出,该阀作为压力管路的主要安全防护手段,效果较好.但该阀门在供水工程的运行中,要经过调节阀门的合理现场调试,才能真正实现水锤的消除。
(2)模拟计算结果(见前面的分析)提出了调流调压阀防护下对于该系统压力管路安全防护的最优关闭行程;供水工程利用调流调压阀防护下作为压力管路的主要安全防护手段,满足系统的水力过渡过程情况下的特殊安全要求。
(3)压力管路最大及最小水锤压力包络情况的分析,为压力管路的合理设计提供了技术支持。
Abstract: Jiaohe Township street serious water shortage has become the constraints of each villages and towns Street Economic and social development of the main factors, over mining of groundwater resource, surface water runoff is uneven, water supply and demand contradictions increasingly prominent, in order to advance construction of Baishishan Township small reservoir water source project effectively solves the township water supply effective experience as example. Elaborated in the hilly areas of new small reservoir water source project is the solution to the township of Jiaohe city street water supply efficient way point.
Key words:Small reservoir water sourceCharacteristic Water supplyWay
中图分类号:S275 文献标识码:A 文章编号:
概述:蛟河市各乡镇街所在地是其政府的政治、经济、文化中心。随着国家对小城镇建设投资力度的加大,小城镇范围内的工业、城镇建设和人民生活都有很大改善和提高。同时,人口逐年增加,用水量大幅度上升,各个乡镇街又面临着缺水问题,如何解决好供水水源问题,为当地政府提出了一个新课题。下面以白石山镇修建小型蓄水工程来解决镇区供水的成功经验。为在丘陵山区所在地的乡镇街供水水源形式提供了可参考的资料。
1 蛟河市各乡镇街所在地供水水源情况见下表:
各类水源特点:(1)深井水源,动力提升,单井出水量少,供水保证率低,地下水水质容易发生变化,使用年限为15年,投资省,管理费用高,维修难,使用年限短;(2)引泉水源,重力水,丰水年水量有保证,枯水年泉源枯干,供水保证率差,地表水水质良好,使用年限长,水量基本固定,很难满足镇区扩容的需求,投资省,管理简单,使用年限长短与水源地的保护有直接关系;(3)渗渠水源,河道地表径流水,水量多少与季节密切相关,受自然因素影响较大,丰枯不均,维修间隔时间短,2-3年一次,对滤料需更新,面源污染严重,与上游河道水源保护措施有关,使用年限与费用成正比;(4)水库-蓄水工程水源,其主要经济技术指标,能满足工程建设需要,来水、蓄水、供水由工程控制调节,供水水源、水量有保证,使用年限长,一次投资大,能满足长期发展的要求,是乡镇街供水水源的发展方向。
2 蛟河市白石山镇水资源现状
2.1白石山镇企业的发展和人口增长情况
2004年白石山镇工业企业数量为13家,2011年工业企业数量为25家,增加52%;工业总产值增加7倍;镇区人口由1.3万人增至2.61万人,人口增长49.81%。现在已经是全国百强镇。工业用水、公共用水、城镇居民生活等用水量急剧增加,如果没有提前建设好的永青水库作为镇区供水水源,增加镇区供水量,完善镇区功能、促进经济和社会发展、保障市区居民生产生活用水将无从谈起。
2.2 白石山镇河流状况
白石山镇地处丘陵山区,工程性缺水、季节性缺水的矛盾十分突出。本区域内有两条河流:南河发源于炮台山,由东向西在白石山镇区北侧流过,但由于河流走向基本与铁路平行,地势平坦,无理想的水库坝址;永青河发源于平顶山,由南向北贯穿镇区,在镇区西北部与南河相汇,永青河河长13km,河流上游由于未受污染,且汇水区域内植被良好,水质优良,水量充沛。经现场踏勘调查,确定了一处理想的坝址,可修一处年调节的小型水库,水源地距镇区7km,输水管线可沿护林防火通道铺设,距离短,且地形起伏不大,是较理想的水源。镇内设计河宽为25m,河道坡降1.5%,最高水位2.0m,最低水位0.3m,平均水位0.5m,洪峰最大流量350.94m3/s,多年平均来水总量为921.50万m3。
永青水库1992年动工-1995年竣工,1996年开始往白石山镇区供水。当时主要满足为白林局生产、生活及其它用水的需求。只有新建蓄水工程做为城市供水水源,才能满足市区居民生产生活用水的需求。
2.3 白石山镇区供水工程现状
镇区现有供水水源工程共有8处,永青水库水源一座,(供给白林局生产、生活及其它用水使用)、渗渠一处(供给细木板厂生产用水)、深井6眼(白林局5眼,作为白林局应急水源使用、镇政府1眼,供给镇区生活用水使用)。采用渗区供水,取地表水,每到汛期,自来水浊度等各项指标严重超标,不符合《生活饮用水卫生标准》 GB5749-2006供水水质的要求。使用地下水的一些自备水源井工程的供水情况是:普遍存在铁、锰含量超标,一般都超过饮用水标准的3—6倍,最高超过11倍。由于白石山镇是地下水贫水地区,其特殊的地质构造,地下水的铁、锰、碳酸钙等含量偏高,需要上净化设备进行处理,工程投资增大,但是供水量少,经济效益值低,因此,必须采用使用年限长且有水量保证、水质合格的蓄水工程做为镇区供水水源。才能满足镇区经济和社会发展的需要。
3 工程概况及成功经验
3.1永青水库工程概况
永青水库位于永青河下游,距白石山镇区7km,库址流域面积24.25km2,河长13km,校核洪水位库容57万m3,设计洪水位库容49.8万m3,正常库容57.06万m3,属小(Ⅱ)型水库,建筑物等级为Ⅴ级。
永青水库是白石山镇区水源工程,由水库枢纽工程和供水配套工程、净水厂几部分组成。其中水库枢纽工程由大坝、溢流坝、取水塔、输水管道、闸门启闭机五个单位工程组成。输水管线长为7km;已建成具有日处水能力达到4万吨规模的净水厂。
3.2永青水库的作用
永青水库主要用途为蛟河市白石山镇区供水水源,从1996年至现在,17年来,每年向镇区供水182.5×104m3,有效的解决了白石山镇区生产、生活、消防、绿化等其它用水量的要求。
永青水库建成后它会成为白石山镇区防洪工程体系的重要组成部分和生态补水的重要水源工程;对支撑白石山镇区林业、农业、工业及其他相关产业的可持续发展,开辟理想水源,治理污染,促进水生态的良性发展具有极其重要的意义。
中图分类号:TU8;TU758.7 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)22-0386-01
太河水库位于淄博市东南部山区淄河干流上,是一座集防洪、灌溉、城乡供水、水力发电、水产养殖等综合利用的大(Ⅱ)型水库,总库容1.833亿m3,兴利库容1.128亿m3,上游控制流域面积780km2。太河水库城乡供水保障了无自来水管网覆盖的淄川区和张店区共6个乡镇30万人口生活用水需求。太河水库城乡供水工程淄博市城乡同源同网饮水安全供水工程简称为“引太入张”供水工程完成后,实现了中心城区多水源分质供水、优水优用水资源优化配置的科学用水战略决策。2011年7月28日正式通水后,承担了向淄博市中心城区居民生活供水重任。
1 太河水库城乡供水工程简介
现在太河水库城乡供水工程即为“引太入张”供水工程中的输水工程。输水工程是利用原太河水库农灌明渠及土石隧洞对其进行覆盖加固改造后承担了供水任务,工程全长31公里,其中有26.3公里的总干渠(26.3公里总干渠又有7m×3.6m干渠 14.6公里,4m×3.6m干渠2.7公里),1.7公里的2m×3.6m矩形箱涵,3公里DN1000的输水管道。沿线渡槽25座,土、石洞19条。由此可见,输水工程战线长、工程建筑物及其设施组成较为复杂。供水工程运行是24小时不间断供水的运行模式,供水调度要根据实际情况对水量进行适时调节和控制,尤其是在保证中心城区生活用水的同时,总干渠还要统筹兼顾灌区农业灌溉、工程沿线乡镇供水、生态用水等重要功能,在无调蓄水库的情况下,要保证供水调度的实效性和精确性难度很大。
2 H-adcp声学多普勒流量计在运行中的应用
我们在建设初,设计和采用安装了5套美国TRDI公司生产的H-adcp声学多普勒流量计。主要认为H-adcp具有以下特点:仪器流速、流量测量精度高,高分辨率,对于很难测试的低流速和非恒定流能获得高质量测验数据;标准配置超声波水位计、压力水位计、传感器,水位测量更加准确、可靠;直接输出流速、水位、流量数据,易与RTU集成;采用最新的声学多普勒技术,具有安装、操作简便,不易受生物附着影响,维护方便等优点。
2.1 H-adcp声学多普勒流量计
H是指Horizontal - 水平,A是指Acoustic- 声学,D是指Doppler- 多普勒,C是指Current- 流速,P是指Profiler - 剖面仪。H-adcp声学多普勒流量计最基本的工作原理就是利用多普勒技术获得断面平均流速,通俗一点讲就是在过水断面上水平打出一束超声波,将过水断面分成无数个小断面,超声波测出这些断面水中物质的运行速度,然后通过线性回归方程计算断面平均流速来获得流量。
2.2 H-adcp声学多普勒流量计在实际应用中的优点
H-adcp声学多普勒流量计作为当前先进的测水量水设备,确实具备了相当多的优点。
1.体积小,便于安装,在渠墙或固定物水平安装即可。
2.集成化、信息化程度高。H-adcp声学多普勒流量计能够输出流速、水位、流量、水温数据,信息化集成相当可靠。
3.输出信号为RS422信号,便于传输和接收。
4.能够反映同一水位流速不同的情况,为实时调控水量提供可靠的信息。
5.损坏和维修率低。H-adcp声学多普勒流量计自身质量比较过硬,很少出现故障。
2.3 H-adcp声学多普勒流量计在实际应用中的缺点
1.足够的水位要求。H-adcp声学多普勒流量计虽然体积小,便于安装,但要求所测水位必须达到51cm 以上,也就是说必须淹没设备才能满足测量条件。实际使用过程中,7米宽干渠,2.0 m3/s时,水位仅为40cm,不能满足设备测量条件。我们在测流点的下游,根据厂家技术要求建设挡水堰提高水位,但所测数据仍不理想。在4米宽干渠,流量在2.0 m3/s以上时,水位60cm以上,满足设备测量条件,所测数据比较理想。
1 工程概况
澄碧河水库位于百色市右江区北部7.0km的澄碧河上,是一座以发电为主,结合防洪,城市供水、旅游等综合利用的大(一)型多年调节水库,总库容11.5亿m3,建成于1961年。澄碧河水库水质经检测达到国家一类饮用水,是百色市城区生活用水的主要水源。1993年建成了水库向百色市供水一期工程,取得了良好的经济效益;2004年又建成了二期供水工程。
澄碧河水库向百色市输水二期工程是由水库向市城东第三水厂输水,近期建设为DN800单管输水,建设规模为5×104m3/d;远期建设规模为20×104m3/d,工作压力0.6Mpa。管路大部分通过地形地质条件复杂的山区或穿越隧洞,工程施工难度较大,因此部分管路使用了大口径夹砂玻璃管道(FRP)。这是百色市首次在输水工程中尝试应用了夹砂玻璃管道,积累了一定的经验。
2 工程设计要点
2.1 工程地质 输水管沿线为三迭系和第四系地层。三迭系河口组(T2h)主要为绿色砂岩、粉砂岩、泥岩等,中~厚层状,风化后呈浅灰、黄色、棕黄色,出露条带宽度大于700m,分布在输水管道全线;第四系坡积层(dlQ)为含碎石粘土,呈黄至棕黄色,稍湿,较坚硬,厚度1~3米,分布于管线大部分地段。第四系冲积层(alQ)为粉砂质粘土及砂土、砾质土,分布于一级阶地及河床、漫滩,分布于管线前段过河边部分。第四系人工填土(rQ)主要为含碎石粘土,取看破泥岩区的风化层及坡积层填筑,密度较大,分布于管线中段通过火柴厂、烤烟厂部分。工程地质条件复杂,给施工增加了难度。
2.2 输水管线布置 澄碧河水库向百色市输水二期工程输水管道从已铺设的一期输水管道1+830m桩号处引接,管路设计大部分沿324国道两侧3公里范围内的山脚布置。管路总长9.2Km,除有0.61Km通过农田外,其余均通过地形地质条件复杂的山区,其中穿越隧洞1151m。
输水管以预应力钢筋混凝土管为主,在连通管及跨度较大的架空管处采用钢管,在交通、运输不便的管段采用重量较轻的夹砂玻璃钢管。夹砂玻璃钢管共2370 m,其中架空1336m,其余为地埋。
3 夹砂玻璃钢管及其性能和优点
3.1 夹砂玻璃钢管 夹砂玻璃钢管是近年来国内外逐渐在石油化工、供排水等领域推广使用的一种新型柔性非金属复合材料压力管道,其实质是以玻璃纤维为增强材料,以不饱和热固性聚酯树脂为基体,中间夹石英砂的压力管(英文缩写名FRP,代号FWRPMP,简称夹砂管)。FRP管道目前执行国家建材行业标准《玻璃纤维缠绕增强热固性树脂夹砂压力管》。
3.2 夹砂玻璃钢管的性能和优点 ①比强度高。玻璃纤维按一定的规律通过张拉缠绕形成一种多层网状分布,大大地提高了管道环轴向强度指标。②刚度大。管壁内、外层之间夹有0.3~0.8mm粒径的石英砂,经浸透树脂固化后提高了玻璃钢管的刚度。③抗渗防腐性能好。高分子化合物不饱和聚酯树脂填充于玻璃纤维网络空间并与玻璃纤维良好的浸润,固化后不但起到传递荷载和防渗漏的作用,而且起到防止酸、碱、盐侵蚀的同时,也保护输送的介质无二次污染。④耐久性好。夹砂玻璃钢管的使用寿命与使用环境温度以及扫用材料及管壁结构形式有关,按现行标准JC/T838-1998的规定,通常寿命为50年。⑤重量轻。夹砂玻璃钢的比重为15~20g/cm3,约是钢材的1/4。该工程使用内径800mm,管壁厚12~14 mm,单管长12m,重约0.8T的夹砂玻璃钢管,非常适应山区非机械施工。⑥流通能力强。夹砂玻璃钢管内壁表面糙率系数在0.008~0.009之间,管内不易被微生物玷污蛀附及结垢,压力损失小,管道具有较高的流通能力。
此外,FRP管采用承插连接方式,双“O”型食品级橡胶圈密封,每完成一个接头立即充气检查其严密性;另外,管道内衬为食品级树脂,所以此类管还具有综合造价低,安装方便、运行可靠、无毒无害等优点。
4 玻璃钢管施工
4.1 施工方法 玻璃钢管施工实行《给水排水管道工程施工及验收规范》(GB50268—97)标准。采用手推车运至沟槽,手拉葫芦完成安装、连接,具体方法和步骤如下:①检查沟槽,基础不允许有沉降,保证无块石管道直接接触。②检查管道是否有运输、吊装过程的损伤,橡胶圈是否受损。③用小车或人工将管道移至沟槽内,橡胶圈涂上食用油,套于插口,保证其在槽内不扭曲,承、接口干净。④两端管道调直,偏角小于2°,均匀插入至规定尺度。⑤用试压机对双胶圈之间进行充气试压,检查严密性,合格后用铜螺栓封堵。⑥使用无块石的粘土对安装好的管道周围15cm范围进行夯填,然后机械取土掩埋。
4.2 施工质量管理 ①经监理人员现场取样试验,检测结果为:在5%挠度下管刚度5002Pa,A、B级挠度水平均合格;管壁材料环向拦伸强度为1858Kn/m;巴氏硬度外壁53,内壁57。试验结果表明所用玻璃钢管材料强度符合现行国家标准JC/T838-1998,管材质量合格。②管道注水试压:管道完成安装、除接头外的管道回填后,分段进行注水法管道严密性试验,试验压力为设计工作压力的1.5倍。经试验管道严密性符合标准,施工质量合格。
5 应用效果
5.1 管道安装简便、成本低。管路2+567~3+609 m的桩号段为穿越原作他用途的DN3000的旧隧洞,由于隧洞横断面积过小,吊装机械无法进入;而5+420~5+624m桩号段及6+375~7+349m桩号段为地形地貌变化较复杂山沟及基本保护水田,用机械吊装则施工道路、措施等临时工程费用较高。采用夹砂玻璃钢管后,由人工通过双胶轮车运入、就位,手拉葫芦完成安装、连接。
5.2 管件制安准确快速。该工程管路经过地形多变的山区,沿线有十多个直供用户,管件较多,共33个,使用玻璃钢管件后根据实际尺寸现场加工制作,尺寸精确,速度快,每组一天完成一个弯头的制作安装。
5.3 管道严密性可靠。由于使用了双胶圈,每安装完成一个承插接头,现场立即通过双胶圈的气孔充气检查接头严密性,从而很大程度上保证整条管道严密性的满足,为及时回填创造了条件;该工程投产至今夹砂玻璃钢管运行正常。
5.4 项目投资省。由于夹砂玻璃钢管管壁薄,管槽开挖宽度比砼管小10cm,本工程管槽开挖深2.0m,由此减少工程量为200m3/km,单管长且重量轻,减少场内运输费及管道安装费和临时工程费,项目节省投资。
5.5 减少了维修费用。12m长的玻璃钢采用密封承插连接,节点减少,不易渗漏。
6 结语
夹砂玻璃钢管道相对于传统的管道来说,具有独特的耐腐蚀性,比强度高,寿命长、重量轻,安装容易,无毒害、防渗漏,不污染水质和不结垢,内表面光滑等优点,在同管径下,加大了水的流量,不会产生阻碍物;输水水头沿程损失减少,同时输水加压消耗动力也减少,而且玻璃钢管道使用寿命长,正常使用条件下能安全运行50年。玻璃钢管在澄碧河水库输水二期工程的成功应用,不仅表明了其产品的性能可靠、质量稳定,而且取得了良好的社会、经济效益,有着广阔的发展前景。
1、工程概况
澄碧河水库位于百色市右江区北部7.0km的澄碧河上,是一座以发电为主,结合防洪,城市供水、旅游等综合利用的大(一)型多年调节水库,总库容11.5亿m3,建成于1961年。澄碧河水库水质经检测达到国家一类饮用水,是百色市城区生活用水的主要水源。1993年建成了水库向百色市供水一期工程,取得了良好的经济效益;2004年又建成了二期供水工程。
澄碧河水库向百色市输水二期工程是由水库向市城东第三水厂输水,近期建设为DN800单管输水,建设规模为5×104m3/d;远期建设规模为20×104m3/d,工作压力0.6Mpa。管路大部分通过地形地质条件复杂的山区或穿越隧洞,工程施工难度较大,因此部分管路使用了大口径夹砂玻璃管道(FRP)。这是百色市首次在输水工程中尝试应用了夹砂玻璃管道,积累了一定的经验。
2、工程设计要点
2.1工程地质输水管沿线为三迭系和第四系地层。三迭系河口组(T2h)主要为绿色砂岩、粉砂岩、泥岩等,中~厚层状,风化后呈浅灰、黄色、棕黄色,出露条带宽度大于700m,分布在输水管道全线;第四系坡积层(dlQ)为含碎石粘土,呈黄至棕黄色,稍湿,较坚硬,厚度1~3米,分布于管线大部分地段。第四系冲积层(alQ)为粉砂质粘土及砂土、砾质土,分布于一级阶地及河床、漫滩,分布于管线前段过河边部分。第四系人工填土(rQ)主要为含碎石粘土,取看破泥岩区的风化层及坡积层填筑,密度较大,分布于管线中段通过火柴厂、烤烟厂部分。工程地质条件复杂,给施工增加了难度。
2.2输水管线布置澄碧河水库向百色市输水二期工程输水管道从已铺设的一期输水管道1+830m桩号处引接,管路设计大部分沿324国道两侧3公里范围内的山脚布置。管路总长9.2Km,除有0.61Km通过农田外,其余均通过地形地质条件复杂的山区,其中穿越隧洞1151m。
输水管以预应力钢筋混凝土管为主,在连通管及跨度较大的架空管处采用钢管,在交通、运输不便的管段采用重量较轻的夹砂玻璃钢管。夹砂玻璃钢管共2370m,其中架空1336m,其余为地埋。
3、夹砂玻璃钢管及其性能和优点
3.1夹砂玻璃钢管夹砂玻璃钢管是近年来国内外逐渐在石油化工、供排水等领域推广使用的一种新型柔性非金属复合材料压力管道,其实质是以玻璃纤维为增强材料,以不饱和热固性聚酯树脂为基体,中间夹石英砂的压力管(英文缩写名FRP,代号FWRPMP,简称夹砂管)。FRP管道目前执行国家建材行业标准《玻璃纤维缠绕增强热固性树脂夹砂压力管》。
3.2夹砂玻璃钢管的性能和优点①比强度高。玻璃纤维按一定的规律通过张拉缠绕形成一种多层网状分布,大大地提高了管道环轴向强度指标。②刚度大。管壁内、外层之间夹有0.3~0.8mm粒径的石英砂,经浸透树脂固化后提高了玻璃钢管的刚度。③抗渗防腐性能好。高分子化合物不饱和聚酯树脂填充于玻璃纤维网络空间并与玻璃纤维良好的浸润,固化后不但起到传递荷载和防渗漏的作用,而且起到防止酸、碱、盐侵蚀的同时,也保护输送的介质无二次污染。④耐久性好。夹砂玻璃钢管的使用寿命与使用环境温度以及扫用材料及管壁结构形式有关,按现行标准JC/T838-1998的规定,通常寿命为50年。⑤重量轻。夹砂玻璃钢的比重为15~20g/cm3,约是钢材的1/4。该工程使用内径800mm,管壁厚12~14mm,单管长12m,重约0.8T的夹砂玻璃钢管,非常适应山区非机械施工。⑥流通能力强。夹砂玻璃钢管内壁表面糙率系数在0.008~0.009之间,管内不易被微生物玷污蛀附及结垢,压力损失小,管道具有较高的流通能力。
此外,FRP管采用承插连接方式,双“O”型食品级橡胶圈密封,每完成一个接头立即充气检查其严密性;另外,管道内衬为食品级树脂,所以此类管还具有综合造价低,安装方便、运行可靠、无毒无害等优点。
4、玻璃钢管施工
4.1施工方法玻璃钢管施工实行《给水排水管道工程施工及验收规范》(GB50268—97)标准。采用手推车运至沟槽,手拉葫芦完成安装、连接,具体方法和步骤如下:①检查沟槽,基础不允许有沉降,保证无块石管道直接接触。②检查管道是否有运输、吊装过程的损伤,橡胶圈是否受损。③用小车或人工将管道移至沟槽内,橡胶圈涂上食用油,套于插口,保证其在槽内不扭曲,承、接口干净。④两端管道调直,偏角小于2°,均匀插入至规定尺度。⑤用试压机对双胶圈之间进行充气试压,检查严密性,合格后用铜螺栓封堵。⑥使用无块石的粘土对安装好的管道周围15cm范围进行夯填,然后机械取土掩埋。
4.2施工质量管理①经监理人员现场取样试验,检测结果为:在5%挠度下管刚度5002Pa,A、B级挠度水平均合格;管壁材料环向拦伸强度为1858Kn/m;巴氏硬度外壁53,内壁57。试验结果表明所用玻璃钢管材料强度符合现行国家标准JC/T838-1998,管材质量合格。②管道注水试压:管道完成安装、除接头外的管道回填后,分段进行注水法管道严密性试验,试验压力为设计工作压力的1.5倍。经试验管道严密性符合标准,施工质量合格。
5、应用效果
5.1管道安装简便、成本低。管路2+567~3+609m的桩号段为穿越原作他用途的DN3000的旧隧洞,由于隧洞横断面积过小,吊装机械无法进入;而5+420~5+624m桩号段及6+375~7+349m桩号段为地形地貌变化较复杂山沟及基本保护水田,用机械吊装则施工道路、措施等临时工程费用较高。采用夹砂玻璃钢管后,由人工通过双胶轮车运入、就位,手拉葫芦完成安装、连接。
5.2管件制安准确快速。该工程管路经过地形多变的山区,沿线有十多个直供用户,管件较多,共33个,使用玻璃钢管件后根据实际尺寸现场加工制作,尺寸精确,速度快,每组一天完成一个弯头的制作安装。
5.3管道严密性可靠。由于使用了双胶圈,每安装完成一个承插接头,现场立即通过双胶圈的气孔充气检查接头严密性,从而很大程度上保证整条管道严密性的满足,为及时回填创造了条件;该工程投产至今夹砂玻璃钢管运行正常。新晨
5.4项目投资省。由于夹砂玻璃钢管管壁薄,管槽开挖宽度比砼管小10cm,本工程管槽开挖深2.0m,由此减少工程量为200m3/km,单管长且重量轻,减少场内运输费及管道安装费和临时工程费,项目节省投资。
5.5减少了维修费用。12m长的玻璃钢采用密封承插连接,节点减少,不易渗漏。
6、结语
夹砂玻璃钢管道相对于传统的管道来说,具有独特的耐腐蚀性,比强度高,寿命长、重量轻,安装容易,无毒害、防渗漏,不污染水质和不结垢,内表面光滑等优点,在同管径下,加大了水的流量,不会产生阻碍物;输水水头沿程损失减少,同时输水加压消耗动力也减少,而且玻璃钢管道使用寿命长,正常使用条件下能安全运行50年。玻璃钢管在澄碧河水库输水二期工程的成功应用,不仅表明了其产品的性能可靠、质量稳定,而且取得了良好的社会、经济效益,有着广阔的发展前景。
中图分类号:P343 文献标识码: A
引语:
某城市拟建设第二水源为位于城市北部山区的约30km的大(二)型水库,该水库已经当地政府作了第二水源的决定,并汇同相关职能部门,作了饮用水水源保护区划定,水库饮用水水源地保护管理办法及水资源论证等,并作了几年的水质监测,各项水质监测指标基本达到了国家地表水水质标准中的II类水质标准,可满足作为水源的水质要求,并划分了饮用水水源地保护区(一、二级及准保护区),对水库水源地保护区上游河流沿途采金矿区等工矿企业作了相关整治,现拟建设供水水源设施,通过输水隧洞输送到城市郊区的自来水厂处理后对城市进行供水,该供水水源工程需进行环境影响评价。
1选址选线的比选
1.1取水口论证
取水口选址是否合理主要考虑水质安全的确保,取水口一般应有2个以上方案比选,主要从以下几个要素考虑,水质保证、周边水土涵养,水质不易有大的变化、方便施工等几个要素。
首先要远离水库的上游入水口,并偏离来水水流方向,主要考虑上游河流受金矿区多年的开采,水质虽未受大的影响,但底泥重金属经多年累积影响已受到一定程度的污染(须作底泥重金属渗滤试验对水质指标的影响);同时取水口不宜设置在下游水坝,造成水体流动加速,易引起水质变化;取水口附近陆域宜为没有村庄及水体养殖区、没有支流、冲沟等,以免对水质造成影响;不宜为周围坡地为农村经济作物及桉树种植区,易造成面源污染,而宜尽量在自然植被较丰富地区;地形地质条件应利于确保进水塔地基可靠和隧洞进口洞脸边坡稳定。
1.2输水线路的论证
输水线路方面的比选主要考虑从地质环境、对生态环境影响、村落敏感点、征地拆迁、项目投资、施工期环境影响等几方面综合比较,应尽量避开地质断裂带及敏感不良的水文地质,沿途避免或尽量远离自然保护区、国家森林公园及敏感物种及野生动物栖息地,偏离村屯密集区及当地水源地,以减缓拆迁及环境影响。拟应选择3个以上输水线路方案进行对比分析,如通过隧洞输水方案、全管道输水方案或隧洞+管道输水方案,及不同线路方向等比选。一般优先考虑采用无压隧洞输水、重力自流供水方式,及输水线路经过敏感点较少的方案,主要原因是隧洞多深埋山体内,生态环境影响小,仅施工营地等临时占地需征用补偿,工程征地拆迁补偿费用相对于较小,无需搬迁安置,社会影响程度也相对较小;各施工营地和施工支洞距离各敏感点较远,产生污染对周边居民影响较小。
2水质、水量的保证
为确保取水口水源水质的安全、应加强入库河流、库区底泥监测数据及浸出试验,完善取水口汇水陆域地表水、土壤监测,加强水源地水质达标的论证及环保措施,作为第二水源的供水量与城区现有水厂同时供水,水量应依据城区需水量的近、远期的预测,科学给出需水量,应设置在线水质、水量监测,确保供水设施安全,制订相应的应急措施,应急预案。
3水资源的论证
水库现状赋有灌区供水(包括灌区毛需水、其他供水工程供水),农村人畜需水的供水功能,同时,为保证水库的生态用水及下游的生态补水,避免对下游水位及水量造成较大影响,应满足近、远期对城市供水、灌区供水、农村人畜需水及生态用水的供需平衡,结合在建灌区节水改造工程及水电枢纽的调水,进行水文情势分析,构建水资源供需平衡,确定城市供水规模下的最低保证率及供水最低运行水位。通过水资源的论证,确保城市供水规模达到设计要求。
4环境影响
4.1对地表水影响
项目环境影响项目建成运行后,水库作为供水水源将以本项目取水口为中心,重新划定饮用水水源地保护区,随着各项水源保护工作的展开,过对库区范围内各项污染源的控制和治理,水库水质应得到进一步的改善,其次通过分析水文情势,对各功能用水的进行影响分析;施工期地表水影响主要表现在施工区及施工营地对地表水的污染分析及防治措施。
4.2外环境对本项目影响
水源地工程评价范围内的矿区企业分布及农业面源等对水源地保护区的环境
影响分析。
4.3地下水影响
主要考虑施工期对沿线地下水影响,调查区域地下水补、径、排情况,隧洞施工涌水情况、排放去向,沿线村民饮用水情况,主要考虑对区域地下水水位、水质影响,根据区域水文地质情况,分段分析隧洞对地下水环境影响及相应的环保措施。
4.4水土流失
结合饮用水水源保护区管理规定、土地利用情况、对周边环境影响,着重分
析取、弃土场选址的环境合理性,在水源地二级保护区规定范围内是不得设置弃土、弃渣场的。
4.5生态影响
了解生态功能区划,调查野生动物、保护物种、古树名木分布、取、弃土场周围环境现状,水生生物现状,分析隧洞疏干水对植被影响,分析围堰施工对水生生物的影响。
5、水源地的防治措施及对策
5.1农业面源污染整治
集合农村生活污染源治理,综合利用农作物秸秆,农用残膜的集中回收再利用;削减农药施用量,提高农药利用率,推广应用有机肥,削减化肥施用量。
5.2居民点整治
对水库饮用水水源地附近尚有的部分居民及房屋,其生活污水对水源地水质会产生较大影响,采取措施有:
(1)设置垃圾收集点,建设垃圾临时堆放场,添置垃圾桶、环卫车等,定点存放农村生活垃圾,定时清运,减少垃圾堆饮用水水源地的污染。
(2)大力推广农村沼气和秸秆气化工程建设,产生的沼气用于炊事、取暖、照明,沼液可作为优质有机肥,形成良性循环。
(3)加强禽畜养殖业的管理,一级保护区范围内禁止禽畜养殖活动,保护区范围内禁止兴办大型规模养殖场。
5.3种植业污染整治
水源地保护区的重点保护区,营造水土保持林和水源涵养林,建设林草缓冲带。在一级和二级保护区内不得再新种植速丰桉树林,逐步改造为水源涵养混交林。
5.4矿山污染整治
在水源地一、二级保护区禁建工矿企业,对已有矿区进行关停,并落实闭矿后的污染整治措施,结合地区矿产资源开发整合总体方案,对准保护区内禁建工矿企业,已有矿区进行整合,确保“以新带老”措施的建设,进一步减少各项污染物的排放,同时加强矿山安全生产和矿山生态环境保护,设立污染事件应急预案,防治突发污染性事故的发生及扩大,避免其对库区水质造成污染。
5.5非工程措施
做好水库饮用水水源保护区调整工作,开展保护区内的各项污染源控制和治理工作,在项目建成供水前,该区域水质可以满足国家地表水环境质量标准II类水质标准的要求;应依水源地保护管理办法,实行分级防护;加大环保法及水污染防治法的宣传,加大执法力度;加大水土保持及生态农业;用行政、法律、技术、经济等多手段进行水环境管理。
6、风险防范
应依据《集中式地表水饮用水水源地环境应急管理工作指南》(试行)制定完善的风险防范应急措施,对污染源应分固定源、流动源及面源做风险防范措施及应急预案,完善风险预警、响应机制,加强应急监测及应急处置能力建设,配备在线监测及应急物质储备,完善水质指标评价体系监控,规范取、中断供水制度及防控工程,完善管理机构、制度及人员,落实国家危化品管理条例,尾矿库环境应急管理办法及石油天然气管理保护法的要求,由政府组织形成以环保、城建、水利、卫生、安监等多部门联动机制,形成统一指挥体系。
7、结语
对以水库作为城市饮用水水源地工程项目的环境影响评价,从分析思路上着
重分析是如何做好水源的水质、水量,保证城市供水的安全性及可持续性,因对项目而言,城市水源地其本身就是最大敏感保护目标,此外,工程项目对环境的影响主要是生态影响,如水资源,生态需水、选址选线涉及的生态敏感目标等,在施工期主要影响即有污染的,也有生态的,从工程特征及影响的环境要素需分析全面,通过以上几个方面的关注点,可进一步捋清此类项目环境影响评价思路,为环境的科学管理提供服务。
参考文献
1)中华人民共和国环境保护部,(HJ2.1-2011)环境影响评价技术导则 总纲.
2)中华人民共和国环境保护部,(HJ/T338-2007)饮用水水源保护区划分技术规范.
中图分类号:TV62文献标识码:A 文章编号:
1、引言
小型水库除险加固工程可以恢复增加兴利库容,恢复增加防洪库容,改善灌溉面积,发展集中连片供水工程,可有效保护当地的防洪安全,扩大改善当地粮田的灌溉面积,同时将改善乡村供水条件,对改善当地生态环境也起到很大作用。小型水库在经济发展,特别是在调整农业结构、促进农村经济增长和保证下游村庄防洪安全中发挥了重要作用。
2、工程概况
某水库始建于1958年,1979年进行除险加固一次。该水库控制灌溉面积4000亩,是一座防洪、灌溉、养殖等综合利用的小(Ⅰ)型水库。本工程的主要内容是解决水库现存主要安全问题。包括重新砌筑排水体,输水洞工作桥、启闭设施改造,溢洪道及其工作桥改造,以及通信设施进行完善。以确保水库的正常运行,并充分发挥其经济效益。
3、深入优化设计
小型水库除险加固工程主要有拓宽溢洪道、加高大坝、增建非常溢洪道等,这些工程的方案是除险加固设计的核心问题,根据不同的坝型、坝基和病因情况,采取不同的方案。正确的方案能够一次性彻底解决问题,不当的方案不仅造成资金浪费,还挫伤了除险加固工程施工的积极性。
3.1 大坝工程
大坝心墙顶高程(177.1m,坝顶高程177.9m),但校核洪水位在175.25 米处,心墙顶高程177.1 米比校核洪水位175.25 米高1.85 米,不影响坝体防渗要求,但大坝后坝脚棱体排水破坏严重,没有进行加固处理,需将棱体排水拆除重建。
堆石排水棱体构造图
3.2 溢洪道工程
溢洪道位于大坝左侧,溢流堰堰顶高程为169.82m,堰型为驼峰堰,溢洪道宽51m,溢洪净宽50 米,长173m。其中挑坎下泄水渠长100m。溢洪道底板、边墙混凝土脱落,边墙多处出现裂缝,尾水部分边墙浆砌石墙坍塌,工作桥修建多年,已成为危桥,桥墩部分混凝土脱落,钢筋,且已产生明显的挠度变形。边墙多处出现裂缝,需要重新加固。具体方案如下:
(1)增加溢洪道进口右侧导流墙,防止山体风化岩石脱落;
(2)溢洪道底板冻融、风化严重,拆除25cm 后,重新衬砌;
(3)两侧钢筋混凝土边墙多处裂缝,进行加锚筋后补打混凝土;
(4)挑坎后两侧边墙倒塌,重新砌筑边墙.
3.3 输水洞工程
输水洞设在大坝左侧,是直径为40cm 的涵管,洞长68m,输水洞进口高程166.25m,最大泄量为3.0m3/S,输水洞洞身基本完好,闸门、工作桥及出口消力池均已破坏,起闭机丢失。输水洞进口启闭设施锈蚀、变形等破坏现象,不能正常使用,启闭工作桥表层混凝土冻胀、脱落,大部分混凝土表层上钢筋,且锈蚀严重,由于工作桥排架坐落在坝坡上,现排架有较大变形,强度不满足规范要求。施工时将工作桥拆除重建、维修出口消力池、更换新的闸门及启闭设备。输水洞加固方案如下:
(1)该输水洞进口现状为闸门、工作桥及出口消力池均已被破坏,起闭机丢失。本次设计更换闸门及启闭设备,维修出口消力池;
(2)输水洞工作桥拆除重建;
(3)将输水洞进口高程166.25m 抬高至168.85m,施工时不抬高洞身,建一竖井确保死水位,竖井规模1.2m×1.2m×5m,竖井进水底高程高出原底输水洞进口高程2.6m。
(4)原启闭塔工作桥为一排架结构,工作桥面高程为177.9 米,因年久失修,桥间破碎,不能继续使用,施工是时将原工作桥排架以上部分全部拆除重建,坝顶处及闸室处的排架保留,其余排架全部拆除重建。工作桥全长28.25 米,共三跨,桥面宽2.2 米,简支于排架上。
4、加强施工质量控制
4.1 原材料控制
材料的质量和性能是直接影响工程造价的主要因素,如果不能严格控制进场材料的质量,会直接导致工程质量问题,造成窝工、返工等现象,加大了工程造价,并会延误工期等等。
(1)在进行大坝排水施工时,所用材料主要为块石和碎石,块石和碎石的质量要求必须符合设计要求,块石粒径必须在20-30cm,碎石粒径必须在1-3cm、6-10cm 范围内。
(2)在溢洪道底板混凝土施工时,所用材料主要为水泥和碎石。根据设计要求选用符合要求的水泥,“水泥进场时应对其品种、级别、包装或散装仓号、出厂日期等进行检查,并应对其强度、安定性及其他必要的性能指标进行复验,其质量必须符合现行国家标准的规定。当在使用中对水泥质量有怀疑或水泥出厂超过三个月时,应进行复验,并按复验结果使用。
4.2 溢洪道底板质量控制
浇筑混凝土底板时,应注意防止混凝土的分层离析,混凝土拌合物运至浇筑地点后,应立即浇筑入模,混凝土由漏斗内卸出进行浇筑混凝土的高度不得超过2m,否则应采用串筒、斜槽、溜槽等下料。混凝土的振捣应由使用功率不小于22kw 的平板式振捣器,插入式振捣器和振动梁配套作业。振捣时插点间距要均匀,振捣时间不宜少于2O 秒,且不得漏振,用平板振动器全面振捣时,前后两次要重叠20cm 左右,同—位置的振捣时间不宜少于15 秒,实际操作时,以不冒气泡并泛水泥浆为准。浇筑混凝土应连续进行。如必须间歇时间宜缩短,应在前层混凝土凝结之前,将次层混凝土浇筑完毕。混凝土运输、浇筑及间歇的全部时间不得超过规范规定,当超过规定时间必须设置施工缝。
5、确保工程施工安全、加快施工进度
小型水库除险加固工程施工时要切实加强施工管理工作。施工时要贯彻执行“安全第一,预防为主”的方针,工程建设应严格遵守《水利工程建设安全生产管理规定》(水利部第26 号令),建立健全安全管理机构及规章制度,配备专职安全管理人员,强化各项安全生产措施,杜绝重大伤亡事故。施工单位认真制定和完善水库防汛抢险应急预案,严格执行经批准的水库控制运用方案,加强水资源利用和调度,严禁违章超蓄,防止险情和事故发生。需跨汛施工的工程,制定切实可行的度汛施工方案,落实应急措施,确保水库度汛安全。要建立健全水库安全检查、监测、监督等规章制度,落实工程加固安全保障措施,加强工程施工安全管理,严禁违章操作,确保工程安全。
6、做好验收工作
小型水库验收工作的依据是有关法律、法规、规章和技术标准,水行政主管部门有关文件,批准的设计文件及相应设计变更、修改文件,施工合同,监理签发的施工图纸和技术说明等。小型水库除险加固进行竣工验收需要达到下列条件时:
(1)完成加固工程设计批复的全部内容;
(2)竣工决算报告须经过有关部门审计;
(3)管理设施及附属设施符合有关规范及正常运行管理要求;
(4)技术档案齐全完整;
(5)工程质量符合国家技术规范、标准、规定的要求;
(6)竣工验收必须有水利水电工程质量监督单位的工程质量评定报告。
7、结语
小型水库除险加固工程建设是一个复杂的系统工程。影响工程质量因素贯穿整个施工过程。水利工程质量包括安全、经济、适用、美观四个方面,只有四者全优,才是真正的优质工程。小型水库除险加固工程建设应将组织管理、安全管理、质量管理等内容贯穿落实到施工全过程,做好三控制、两管理、一协调工作,遵循质量保证体系,确保小型水库除险加固工程质量达到优质的目的。