阳泉市郊区温河灌区供水改造工程设计简述

苏永强

（阳泉市水资源管理中心 山西阳泉045000）

温河灌区是阳泉市郊区在上世纪70年代兴建的一项引、蓄、提相结合的综合型水利工程。灌区建成后，解决了郊区北部村庄居民和工业的生产、生活用水问题，对发展郊区工农业生产和改善人民生活发挥了重要作用。目前，工程已经建成40多年，因年久失修，不能正常运行；且当地降雨量少，农业生产也受到制约，当地的群众十分渴望能够引上温河水，把现有的梯田旱地变成水浇地，达到增产增收脱贫致富的目的。综上所述，郊区进行供水改造工程是十分必要和迫切的一项民生工程。

1 工程任务和规模

此次的供水改造工程主要是为了解决当地用水户用水要求和缓解老区农业灌溉缺水问题。工程建设主体内容：油瓮水库扩容、总干渠维修工程、新建南干供水线路工程、北干渠改造工程和新建武家庄水厂工程。其中总干渠维修工程由旧渠道维修加固及其附属建筑物组成；新建南干供水线路工程包括供水管道铺设、加压泵站新建及其附属建筑物组成；北干渠改造工程包括供水管道铺设、加压泵站新建、调蓄池新建及维修和其附属建筑物组成；新建武家庄水厂工程及其附属建筑物。

2 工程设计

2.1 油瓮水库扩容

油瓮水库为小（1）型，水库总库容186万m3，其中死库容42万m3（其中包括已淤积的30万m3），兴利库容22万m3，调洪库容144万m3，重复利用库容22万m3。水库可保证原温河灌区1 330 hm2灌溉用水。

工程供水对象由原本的纯农业灌溉变为农业灌溉和城市供水，需对水库进行扩容，需增加库容至235万m3。

2.2 总干渠维修工程

总干渠自温河导流坝至南流村涵洞口处，全长为2.51 km，现有渠道包括引水明渠和涵洞组成，渠道宽度为4.0 m，深度为1.5 m。由于渠道年久失修，破损较为严重，本次工程对其进行维修改造，渠道原来的线路维持不变，为了减小渠道内水源的渗漏损失，对渠道进行防渗处理，采用C25钢筋混凝土底板，两侧挡土墙进行混凝土贴面。同时对总干渠渡槽基础进行加固维修。

2.3 新建南干供水线路工程

南干渠自武家庄水厂起至荫营镇水厂止，全长13.127 km。本次设计自武家庄水厂新建加压泵站向西南方向输水，至河底镇（南干5+200）设置分水口，分为两支，一支线接入河底镇水池内，主干线继续向南经过苇泊村，至苇泊工业园区（南干7+700）设置分水口，支线接入固庄水池，主干线向南铺设700 m至苇泊工业园区（南干8+400）设置分水口，一支至苇泊工业园区水池，主干线向南经过三郊村、杨树沟村至荫营镇水厂。管线末端设置1座500 m3调蓄水池，用于重力流压力管道出口消能、稳流及生态灌溉用水调蓄要求，并根据管线设备布置和运行要求设置检修阀井、排气阀井、检查井、流量计井及镇墩等附属建筑物。

2.4 北干渠改造工程

北干渠自武家庄水厂设置提水泵站至终点霍树头调蓄池及东林尖新建水池，全长6.43 km。此次设计由原明渠变为供水管道。供水线路根据现有地形进行布设，尽可能不占耕地，工程起点设置泵站加压，供水管线为压力流，管径DN400。管线至大西庄分水口，管线分为两支。一支至末端霍树头调蓄池，用于重力流压力管道出口消能、稳流及生态灌溉用水调蓄要求；另一支东林尖南，新建1 000 m3调蓄水池，为灌区用水使用。工程新建1座蓄水池（同时作为消能水池），并根据管线设备布置和运行要求设置相配套的附属建筑物。

2.5 新建武家庄水厂工程

郊区政府为了进一步扩大供水范围，在武家庄村北温河旁新建水厂1座，日处理规模为3万m3/d。

3 输水管道设计

该工程输水管线总长24.125 km，本次不对现有干渠进行改造，需增设向西南舁乡灌区输水干线。输水管道设计主体内容：管材选择、确定输水方案、管线纵横断面设计及线路排水、检修阀井、镇墩等附属建筑物的设计。

3.1 管材选择

依据本工程供水管线实际情况，结合沿线地形、地质条件、管道承受较大的工作压力及其供水特点，确定工程输水管径为DN140～DN1000，工作压力为2.6～0.6 MPa。重点选择钢管（SP）、球墨铸铁管（DIP）、预应力钢筒混凝土管（PCP）及聚乙烯管（PE）共4种管材进行择优选用。

3.11 钢管（SP）

在实际基建工程中钢管应用较为普遍，如城市中供水用钢管通常选用Q345（中国普通碳素钢标准号）钢板制作。

钢管的优点：耐强压，施工条件简便，适应性好，灵活的接口方式，管道渗漏率低，单位管长重量偏轻，对地形有较强的应用性。

钢管的缺点：价格稍高且管道内外壁需进行防腐处理，不适宜长距离输水。

3.12 球墨铸铁管（DIP）

球墨铸铁管的优点：使用寿命比钢管久；管道承受压力较强，选用橡胶圈接口，柔韧性好，对基础适应性强；需进行防腐处理；与非金属管相比，价格较高。其工作压力的计算值高于大多数其他材料管道。实际管道的爆裂压力是工作压力的3倍，安全性好。通常用于1.6 MPa以下的管道。

3.13 预应力钢筒混凝土管（PCP）

此构件是由薄钢板、混凝土、钢丝混合制作而成的一种复合材料。其管芯为混凝土，在混凝土管芯的外壁或中部埋入1.5 mm厚的钢筒，将环形预应力钢丝缠绕在芯上，并在其上喷涂致密的水泥砂浆保护层。

该管的优点是抗渗能力好，止水效果理想，安装简便。

缺点是适应基础变形的能力较差，对基础的要求较高。

3.14 聚乙烯管（PE）

聚乙烯管材具有综合成本低，耐腐蚀寿命长，连接简便，施工条件简单，对地形适应性强的优点。

管道的耐高压性与管道线路的安全使用以及能否提供长期稳定的供水密切相关。该供水改造工程的供水管线基本上埋在道路和河道沿线，边滩和河滩占比较大，对管道安全保护成本要求较高。其他管道对外部压力的抵抗力较差，因此该项目显然不适用。对本工程而言，综合比较，对长距离、小流量的输水管道，PE管比之其他管材更具有综合优势，对于局部压力大的地段可采用钢管。

3.2 管道纵横断面设计

3.2.1 管道埋深

本次供水改造工程输水管线所处地区最大冻土深度为1.44 m。为了使输水管道正常运行，应将输水管道埋在冻土深度以下，并且在通过一般道路、村庄和耕地时，管道的管顶盖土的厚度确定为1.5 m，其余管顶盖土深度按设计确定。

3.2.2 管道敷设和地基处理

根据地质评价结果，输水线路埋地管道沿线地层为非自重湿陷性黄土，局部地段为岩石。

大部分输水管道沿地势埋设，管道的最小埋深为1.5 m，局部埋深为3.0 m，一般埋深为2.0m。根据相关的地质资料和管道施工经验，结合管道实际情况确定开挖坡度，土壤基础段中管槽的开挖坡度为1∶0.75，岩基段垂直开挖。一般性土基段，基槽开挖后夯实基础并铺设15 cm厚粗砂垫层，岩石基础部分铺设了200 mm厚的粗砂垫层。回填应在管道铺设后进行。通常，管道顶部上方的覆土厚度应不小于1.6 m，沟渠及穿越路段应不小于2.0 m。管道四周需细料土回填，管道顶部上方的细料厚度不得小于0.5，之上可直接采用开挖土料回填，回填土壤的压实度不小于0.95。

3.2.3 管线穿越公路设计

管线沿路数次穿越县级公路，考虑施工时不影响公路的正常通行，管线在穿越公路是采用大开挖方式通过，并修筑临时便道保证公路通行。

4 结语

灌区改造工程通常涉及范围大、项目多，勘测设计工作相对比较复杂。阳泉市郊区温河灌区供水改造工程是一项重大的民生工程，虽然工程条件较为复杂一些，但总体来看，技术上具有可行性，项目实施后，积极推动当地经济与农业发展，实际效益显著。