赵湾镇抗旱应急水源工程建设方案设计

王瑞超

（1河南省南阳市水利建筑勘测设计院，河南南阳473000；2河南灵捷水利勘测设计研究有限公司，河南南阳473000）

赵湾镇抗旱应急水源工程建设方案设计

王瑞超1,2

（1河南省南阳市水利建筑勘测设计院，河南南阳473000；2河南灵捷水利勘测设计研究有限公司，河南南阳473000）

赵湾镇近几年来旱情十分严重，造成当地城镇居民生活用水困难，为保障城镇1.5万居民的基本生活用水，对该镇供水工程存在的问题进行分析，提出采取新建拦河坝挡水，新建水源井、输水管线供水的设计方案，抗旱应急水源工程建设方案实施后，可以改变长期以来城镇居民受旱情影响的生活用水问题，提高城镇居民的健康水平。

抗旱；应急水源工程；设计方案

1 项目区概况

赵湾镇位于旬阳县北40 km，东西宽6.5 km，南北长11 km。项目区地形、地貌属低山丘陵形态，平均海拔830 m，属亚热带大陆性季风气候区，多年平均气温18.5℃，多年平均降水量532 mm，7，8月份占69.2%。多年平均蒸发量1227 mm。每年11月15日左右开始封冻，至次年3月初解冻，多年平均解冻深度1.1 m。年平均风速3.0 m/s，多年平均日照时数2300小时。镇下辖31个行政村，共有人口2.4万，总面积155平方公里，耕地面积4.14万亩。其中城区辖四个行政村，人口稠密，总人口达1.5万人。镇内植被良好，小溪河流众多，山川与河流交错。项目区经过的主要河流为旬河支流，全长67.70 km，流域面积448.00 km2，为扇形流域，地势自西北向东南倾斜。旬河是山区型河流，暴雨过后，洪水涨落急剧。

2 供水存在的主要问题

现状水源为集中式供水，但近几年降雨量偏少，原水源井水位严重下降，导致水源工程在旱季难以发挥其有效作用，不能满足城镇居民生活用水要求。可归纳为以下问题[1-3]：①用水量逐年增加：随着经济的发展，城镇人口有逐年增加的趋势，人均用水当量也由原来的50 L/d,增加到70 L/d,干旱季节原水源井已经满足不了所需供水要求。②水事纠纷：随着水源地河段两侧城镇工农业的迅速发展，城镇规模扩大、发展加快，工业和生活污水增加，导致水事纠纷不断，且难以解决，造成在干旱年饮水水质恶化，影响城镇居民用水。③干旱性缺水：根据近几年水源情况看，石河支流水源尚且充足，只是由于缺少资金投入，修建相应的引水措施，造成在大旱年有水而用不到的局面。

3 工程建设方案

3.1 供需水量、水质分析及建设内容

赵湾镇抗旱应急引水工程主要为确保该镇城区1.5万人基本生活饮水，采用引水到原有储水窖集中式供水。应急供水需水量分析：根据《全国抗旱规划实施方案（2014—2016）》，供水保障时间为4个月120天，供应人口为1.5万人。根据《村镇供水工程技术规范》SL310-2004，用水定额按照35L/人·d，日变化系数采用1.3，时变化系数采用4.0，经计算，城镇居民最大日用水量796.25m3/d。计算结果见下表：

表1 旱应急引水工程用水量计算表

水质可行性分析：本次专门对拟选赵湾自来水公司原有水井水源进行采样，并对水源水质的微生物指标、毒理指标、感官性状和一般化学指标共23项检测，全部符合《生活饮用水卫生标准》（GB5479-2006）的要求。在洪水季节，水源的浑浊度较高。经检测及分析，应急水源只需经消毒处理即可饮用。

本工程采用集中供水方式，供水规模为796.25 m3/d，饮水规模为日平均饮水量为682.5 m3/d，最大时供水量为132.7 m3/d，供水工程类型Ⅴ类。新建水源井1座，新建泵房1座，新建拦河坝一座（长80 m），新建跨河管路防护墙1处（长50 m），铺设PE主管路745 m。应急水源位于前卫镇西部，石河中下游水量充足段，采取拦河坝储水，傍河大口井提水方式供水。提水泵房在水源井右侧坝墙外，通过廊道与大口井连接。输水管线铺设管路745 m，应急水源井至自来水公司原有水源井主管路，与主管路连接，连接处设阀门井一座。工程布置如图1所示。

图1 应急抗旱水源工程布置示意图

3.2 工程设计方案

3.2.1 拦河坝、大口井及泵房

拦河坝断面形式采用梯形断面削圆的实用堰，采用浆砌石结构，用M10将砌石砌筑。长度为80 m，总坝高2.2 m，坝顶宽0.4 m，基础埋深1.2 m，坝后护坦长度10 m。为避免河水抬高对河岸的冲刷，对坝上、下游河岸进行护坡防护。为更好的达到蓄水存水的目的，坝上游护坡底都铺设防渗无纺布。

抗滑稳定计算，在正常蓄水的情况下计算不同荷载组合的坝体断面及其各种菏载。所示图解见图2，计算出的不同荷载组合的作用力见表2。计算公式如下：

式中：K为按抗剪强度计算的抗滑稳定安全系数，采用[K]＝1.05；f为坝体混凝土与坝基接触面的抗剪摩擦系数，取用f=0. 40；∑W为作用于坝体上全部菏载对滑动平面的法向分值（包括扬压力）（kN）；∑P为作用于坝体上全部菏载对滑动平面的切向分值（包括扬压力）（kN）。

图2 正常蓄水时的荷载分布图

表2 正常蓄水期情况荷载计算表

经计算拦河坝坝体抗滑稳定系数为1.68大于规范规定的容许值1.05，坝体稳定。

大口井深7.5 m，内径5 m，底部外径7.4 m，顶部外径6 m，井身采用干砌石砌筑，井口采用0.2 m高，0.5 m宽的C20钢筋混凝土圈梁，其下为高1.0 m，宽0.5 m的浆砌石，井口用直径6.0 m的钢筋混凝土预制板遮盖（图3）。

图3 拦河坝及大口井结构设计图

提水泵房位于应急水源右侧，泵房尺寸：4 m（长）×4 m（宽）×3 m（高），面积16 m2。泵房基础采用混凝土梁结构，四周立墙采用砖混结构，墙宽37 cm，墙壁内外采用M7.5砂浆抹面2 cm厚；房顶采用钢筋混凝土板屋顶；屋面铺设30 cm厚的碎石基础，顶层砂浆抹面。房内设廊道与傍河大口井联通。提水泵房主要任务是在旱季为该镇城镇居民将引水提到蓄水池作为应急用水。本工程要求供水稳定，保证率高，运行方便、应急等因素，确定选用2台水泵，水泵工作方式为一用一备，根据缺水量的多少轮换工作。提水泵房设计流量为140 m3/h，水源井高程为20 m，蓄水池高程为38 m，高差为18 m，潜水泵淹没深度距水水底1 m，因此选择水泵型号为250QJ140-45/3配套电动机功率为30 kw，175QJ50-48/4配套电动机功率为11 kW。

3.2.2 输水管路工程

本工程为应急水源工程，每年启动3～4个月。由于原集中式供水工程上水管路为φ250PE管，供水标准按每人每天60L计算远大于应急引水工程标准。所以，本设计中，应急管路管径采用与原有供水管路一致的管径，能满足应急供水需求。管路沟槽采取明挖，工程所在地多年最大冻深为1.2 m，工程最大管径为250 mm，因此管路沟槽开挖深度为1.5 m，由于管路布置位置为河滩地，地质条件为基砂，容易产生开挖塌方，所以在满足铺设深度的同时宽度应至少达到2 m。

在管道埋设时，应考虑冬季管道冻胀问题，管顶最小覆土深度应不小于1.2 m。管路按照设计要求铺设完成后，应及时进行回填，回填施工过程及质量控制应满足下列要求：①回填前，应清理并确认沟槽边壁无松散土体和坍塌体，当回填过程中发生坍塌时，应将塌方和已松散材料全部清除；②回填时，应沿沟槽壁的溜槽下料、铺料。不得在管道上方高处向沟槽内倾倒回填料，严禁单侧回填或用推土机从一侧向沟内推埋；③管道之间的回填压实与管道至沟槽之间的回填压实对称进行，每侧回填高度差不应超过一层填筑厚度，且不得超过300 mm。管顶以上500 mm的缓冲覆盖应采用轻夯压实，避免管道破坏；④在管沟回填过程中，应保护管道免受压实设备的直接撞击和避免其他有潜在破坏的要检查管道的涂层是否出现损坏，如果发现，立即补修；⑤回填料应采用粘土、砂土、砾土等无大石块的材料。因为本工程输水管线穿越石河河道1次，因此在河道内输水管路下游修建浆砌石防护墙，防护墙位于河床下，高2.5 m，输水管路位于河底深1.5 m处。

4 结论

本应急抗旱引水工程的实施，保障了该镇1.5万城镇居民在干旱条件下基本生活用水，并且可实现年供水效益58余万元，改变长期以来的城镇居民受旱情影响生活用水问题，使饮水更卫生，大大减少了各种与用水有关的疾病，提高了城镇居民的健康水平，减少了由用水引起的纷争，有利于社会稳定。

[1]曹成．安徽省建制市抗旱水源工程规划探析[J]．水利规划与设计，2014,(11):11-13．

[2]王绍春.昆明城市抗旱应急供水方案探析[J].水利规划与设计,2013, (6):26-30.

[3]戚娜,王树鹏,张茂堂,等.云南曲靖市抗旱应急分水方案研究[J].人民长江,2014,45(S1):32-34.

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1673-9000（2017）04-0093-02

2017-02-25

王瑞超(1978-)，男，河南南阳人，工程师，主要从事水利水电工程规划设计工作。