大口井取水在柳林提黄灌溉工程中的应用

杨俊斌

（柳林县水利局，山西 柳林 033300）

1 基本情况

柳林县地处晋西吕梁山西麓，全县国土面积1 288 km2，共辖15个乡镇257个行政村，573个自然村，全县总人口34.42万，其中农业人口28.86万。地形地貌以黄土丘陵沟壑区为主，地势东北高，西南低，海拔高程从东北部王老婆山的1 525.2 m至西南部三交下塌村黄河畔的622.94 m，高差902.26 m，平均坡降20‰，县中部三川河由东向西横穿而过，注入黄河，受山势及地质构造的影响，全县形成了南北两架山中间一道川的“鞍”状地形。

2 工程概况

2.1 气象条件

柳林县沿黄地区属于暖温带大陆性季风气候区，四季分明。由于夏季多受副热带海洋性气团影响，冬季受极地大陆气团控制，各季气候差异悬殊，形成春季干旱多风少雨，夏季炎热多暴雨，秋季凉爽多阴雨，冬季寒冷雨雪稀少的气候特点。多年平均降雨量502.3 mm，且大部分集中在汛期7—9三个月，年均风速为3.1 m/s，多年平均气温6.9℃，极端最高气温37.5℃，极端最低气温-20.1℃，无霜期200～260 d，最大冻土深度1.2 m。

2.2 工程情况

根据《山西省西山沿黄地区甘露行动计划柳林县规划》，全县规划提黄灌溉工程21处，年取水量2 756万m3，可发展灌溉面积11 333.33 hm2，其中农田3 753.33 hm2，红枣林7 580 hm2，解决24村1.02万人，350头大牲畜的不安全饮水问题，经济效益显著，同时可为区域内生态环境建设提供充足的水源。截止目前共完成提黄灌溉工程3处，水源全部采用大口井取水方式，灌水方式为“畦灌、沟灌、坑灌”三种形式，发展灌溉面积1 633.33 hm2。

2.3 存在问题与对策

全县沿黄地形以丘陵沟壑为主，年降雨量少，加之植被不足，土壤瘠薄，地表水无法有效利用，旱情频繁发生。干旱缺水、交通不便是制约县域内经济发展、农业增产、农民增收的两大瓶颈。

随着沿黄旅游公路的建成通车，区域内交通条件的全面改善，黄河干流流经我县5个乡镇，长53.1 km。改变“脚下黄河流，山上水贵油”的尴尬局面，发展黄河大口井为水源的灌溉，是解决区域农业发展的重要途径。

3 上庄泵站大口井工程设计

3.1 总体设计

上庄泵站水源工程为圆形“封闭、淹没式透河大口井”，直径12.0 m，设计水深10 m，容积1 130.0 m3，由C25钢筋混凝土现浇和C25预制钢筋混凝土渗水“花管”组成。

3.2 设计标准

大口井的设计使用年限30年；结构安全等级为二级，重要性系数取1.0；抗震设防类别为乙类，构件抗震等级为三级；地基基础设计等级为甲级。

3.3 井壁基础

大口井座落在岩基上，由现浇混凝土和预制混凝土“花管”组合型式组成。井筒设计总高12.0 m，其中：大口井基础高1.0 m；渗水“花管”高7.0 m，混凝土现浇压顶高4.0 m。

3.4 大口井井壁及封顶

大口井井壁混凝土厚度（井深6.0 m以下井壁厚0.5 m；井深6.0 m以上井壁厚0.3 m）。井壁封顶由4根“次梁”组成，C25钢筋混凝土现浇封顶，顶厚0.2 m厚；“次梁”断面（宽×高）0.2 m×0.4 m。井壁结合部位设计宽1.0 m，高1.0 m。

3.5 大口井配筋设计

大口井钢筋设计计算，采用“极限状态承载能力”计算公式，校核采用“单一安全系数法”。根据计算结果，大口井基础混凝土浇筑、井壁浇筑、预制件全部设计为C25钢筋混凝土，采用“双向双层配筋”。

3.6 8号铅丝笼干砌石及反滤层

大口井主要是过滤黄河汛期泥沙浑水和收集上游渗入河床地下河卵石内的过滤水。大口井沿周设1.0 m厚反滤层，反滤层为2～20 mm粒径组成合理级配。8号铅丝笼干砌石沿周平均厚1.5～2.0 m，主要是保护滤料稳定，防止黄河水主流倒向时，再次冲刷水源井。

8号铅丝笼干砌石和反滤层设计高7.0 m（基础圈梁1.0 m深和距黄河现状水面以下2.0 m内不铺设）。3.7 C25钢筋混凝土预制井圈“渗水花管”

渗水花管单孔口直径为30 mm，间距200 mm，“梅花状布置”，结合交叉部位（1.0 m）内不设孔口。沿周长、上下在渗水花管上布设3～5层钢丝网，孔径8～2 mm滤网，与预制件8号铅丝双层固定。

3.8 预埋管件

大口井为“封闭、淹没式透河大口井”，考虑到汛期水位增高后，水源井内的自由水面变为有压水面，为此增设1根DN 324（螺旋缝）钢管减压管道，消除井内承压问题。

3.9 水源井自流引水管道

采用DN 820（螺旋缝）钢管，预埋管道中心线距水源封顶7.0 m（以下为设计淤积深度），水平引到岸边主副厂房内，采用DN 820冲压弯头垂直向上，把水引到主厂房机坑地面或厂房墙体外，安装控制闸阀，满足水泵机组水源供水。

4 结语

全县3处大口井取水提黄灌溉工程成功实施，通过抽水试验，水量基本满足要求。利用大口井取水不仅为全县发展灌溉面积解决了可靠的水源保障，也为区域内经济发展和区域生态环境的改善创造了条件，社会和生态效益非常突出。实践证明，在沿黄地区砂砾石覆盖层厚度大于10 m、河卵石层级配较均匀且无人为破坏的前提下，采用大口井取水具有推广价值。