油沙河水庫供水管道設(shè)計

陸遠文

( 廣西玉林水利電力勘測設(shè)計研究院，廣西 玉林537000)

1 概 述

金沙縣油沙河水庫位于畢節(jié)地區(qū)金沙縣箐門鄉(xiāng)，水庫位于赤水河上游右岸支流馬洛河的一級支流油沙河上。

水庫壩址以上流域面積196． 0 km2，多年平均流量2．52 m3/s。樞紐工程由混凝土面板堆石壩、右岸溢洪洞、右岸取水口、一級抽水泵站、發(fā)地坡增壓泵站、頭等坡增壓泵站及供水管路系統(tǒng)組成。水庫正常蓄水位為812．00 m，相應(yīng)庫容為1 190 萬m3，興利庫容828 萬m3，校核洪水位815．79 m，總庫容1 377 萬m3。工程規(guī)模屬于Ⅲ等中型。水庫開發(fā)任務(wù)主要是為向嚴重缺水的金沙縣城、石場鄉(xiāng)和箐門鄉(xiāng)提供城鎮(zhèn)用水，工程設(shè)計供水量3．97 萬m3/d，即1 449 萬m3/a。

2 供水管道布置

工程區(qū)地形以高山陡壁為主，供水線路的布置除了考慮沿線地形地質(zhì)，供水點高程和供水線路長短等因素外，施工交通條件也是一個重要的考慮因素。現(xiàn)狀水庫壩首至金沙縣城，壩首至石場鄉(xiāng)，壩首至箐門鄉(xiāng)之間均已開通有鄉(xiāng)鎮(zhèn)公路或鄉(xiāng)村公路，路面寬3．5 ～5．0 m，公路走向基本沿兩地直線布置，線路較近。經(jīng)在1/5 萬和1/1 萬地形圖上布線和現(xiàn)場踏勘后，初擬供水管道主要沿現(xiàn)有道路邊布置，管線總長度為41．098 km，具體布置如下:

壩首抽水站從水庫提水至油家胡子高位水池，供水總管從高位水池起沿左岸山坡往懸心店方向布置，在懸心店處分成2 支:①金沙縣城供水總管;②石場鄉(xiāng)供水總管。金沙縣城供水總管基本上沿著箐門鄉(xiāng)～金沙縣城的鄉(xiāng)鎮(zhèn)公路布置，途經(jīng)懸心店、冷水河風(fēng)景區(qū)、王家坪子、硝洞坡、花廠溝、頭等坡、爐塘壩、大鴨壩、西洛水庫、平壩鄉(xiāng)，最后到西洛鄉(xiāng)將軍坡等，供水管路總長23．044 km;石場鄉(xiāng)供水總管基本上沿著箐門鄉(xiāng)～石場鄉(xiāng)的舊公路布置，從懸心店起途經(jīng)發(fā)地坡、波羅村、大木樹、落水孔等，最后到石場鄉(xiāng)，供水管路總長11．515 km;箐門鄉(xiāng)供水支管直接在高位水池接出，管路長1．713 km。

基于以下幾點考慮:①金沙縣城還有其它供水水源，本次供水量3．43 萬m3/d，只占其總用水量8．28 萬m3/s 的41．4%;②供水水廠自身有一定貯水功能;現(xiàn)代供水管材質(zhì)量較為可靠，即使管線出現(xiàn)故障，搶修也較為方便快捷;③油沙河供水管線全長41．098 km，如果采用一備一用雙管供水，投資將增加3 000 萬左右，直接影響項目的經(jīng)濟指標。因此，參照近期類似工程設(shè)計經(jīng)驗，本工程供水管線采取單管供水的方式。

輸水管線所處地層主要為寒武系( ∈) 和二迭系( P) ，巖性有灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、砂泥巖和第四系地層。輸水線路基本是沿舊路或公路布置，邊坡穩(wěn)定性較好，不存在大的滑坡、崩塌等不良地質(zhì)現(xiàn)象。

3 管徑選擇

本工程供水管道經(jīng)濟流速采用根據(jù)“經(jīng)濟因素法”推導(dǎo)出的便捷公式( 《給水排水》1990年06 期，作者: 郭祥莊) 計算，公式如下:

式中:V 為采用便捷公式計算的經(jīng)濟流速;n 為管道糙率;D 為管道計算內(nèi)徑，m; C 為管道造價; η 為泵站總效率( %) ，取0．68;E 為電費單價( 元/kW·h) ，本工程取0．6 元/kW·h; t為使用年限，到10 a。

1) 壩首→懸心店、懸心店→頭等坡增壓泵站、懸心店→發(fā)地坡增壓泵站管段。由于供水線路沿線兩側(cè)地形陡峭，較難找到合適布置增加泵站的位置，故壩首→懸心店、懸心店→發(fā)地坡增壓泵站、懸心店→頭等坡增壓泵站這3 段管道的管徑確定，除了經(jīng)濟流速外，還考慮通過調(diào)節(jié)管徑的大小，控制管道的水頭損失，滿足增壓泵站的布置。綜合考慮后，壩首→懸心店管段的管徑取0．75 m，相應(yīng)流速1．59 m/s; 比經(jīng)濟流速稍大;懸心店→頭等坡增壓泵站管段的管徑取0．75 m，相應(yīng)流速1．47 m/s，與經(jīng)濟流速相近; 懸心店→發(fā)地坡增壓泵站的管徑取0．18 m，相應(yīng)流速2．00 m/s，比經(jīng)濟流速稍大。

2) 頭等坡增壓泵站→關(guān)鴨壩、發(fā)地坡→大木樹管段。關(guān)鴨壩和大木樹分別為金沙縣城和石場鄉(xiāng)供水管道高程分水嶺，是管道設(shè)計的高程控制點，兩管段的管徑根據(jù)經(jīng)濟流速，初擬幾個管徑進行技術(shù)經(jīng)濟比較后確定。管徑比較見表1。

表1 管徑比較表

從上表1 看，頭等坡增壓泵站→關(guān)鴨壩管段，當(dāng)管徑在750 ～850 mm 范圍時，管道投資總現(xiàn)值相差不大，從施工角度考慮，取最小的經(jīng)濟管徑即750 mm，相應(yīng)流速為1．47 m/s;發(fā)地坡→大木樹管段，當(dāng)管徑在160 ～200 mm 范圍時，管道投資總現(xiàn)值相差不大，由于管徑160 mm 時，流速＞2．5 m/s，不宜采用，故管徑取180 mm，流速2．00 m/s。

3) 關(guān)鴨壩→將軍巖、大木樹→石場鄉(xiāng)管段。這兩管段均位于高程分水嶺之后，也是供水管網(wǎng)的末端，為節(jié)省工程投資，在滿足管道末端水頭壓力和防止管道水錘壓力破壞的條件下( 通常流速限制在2．5 ～3．0 m/s) ，盡可能采用小管徑。關(guān)鴨壩→將軍巖管段管徑取0．65 m，流速1．96 m/s;大木樹→石場鄉(xiāng)管段管徑取0．18 m，流速2．00 m/s。

4) 箐門鄉(xiāng)供水。箐門鄉(xiāng)供水量較小，供水線路也短，從壩首高水位可自流供水，在滿足管道末端水頭壓力和防止管道水錘壓力破壞的條件下( 通常流速限制在2．5 ～3．0 m/s) ，盡可能采用小管徑。故箐門鄉(xiāng)供水支管管徑取0．16 m，相應(yīng)流速1．29 m/s。

4 管材選擇

根據(jù)《室外給水設(shè)計規(guī)范》( GB50013 －2006) 的要求，輸配水管道材質(zhì)的選擇，應(yīng)根據(jù)管徑、內(nèi)壓、外部荷載和管道敷設(shè)區(qū)的地形、地質(zhì)、管材的供應(yīng)，按照運行安全、耐久、減少漏損、施工和維護方便、經(jīng)濟合理以及清水管道防止2 次污染的原則，進行技術(shù)、經(jīng)濟、安全等綜合分析確定。《村鎮(zhèn)供水工程技術(shù)規(guī)范》要求“地埋管道應(yīng)優(yōu)先考慮選用符合衛(wèi)生要求的給水塑料管;明設(shè)管道應(yīng)選用金屬管或混凝土管，不應(yīng)選用塑料管”。目前城鎮(zhèn)供水管網(wǎng)常采用水泥管、鑄鐵管、鋼管、玻璃鋼管和以UPVC 管及PE 管為代表的塑料供水管等，由于本工程供水流量小，內(nèi)水壓力大，故不宜采用水泥管，而鑄鐵管單位長度相對較重，施工困難，因此本工程輸水管材在塑料輸水管、玻璃鋼管和輸水鋼管中選擇。

5 結(jié) 論

油沙河水庫工程供水對象較多，供水管道長，且供水對象高程也各不相同，中途設(shè)有增壓泵站，故管網(wǎng)布置較為復(fù)雜，管道投資占管網(wǎng)總投資的比重較大，各段供水管道的管徑、管材選擇對工程的經(jīng)濟指標影響很大。本工程在管道設(shè)計中，充分考慮了工程區(qū)的地形、地質(zhì)條件和施工交通條件，依據(jù)經(jīng)濟流速選擇管徑，對常用的管材進行了對比分析，根據(jù)不同水頭情況，擇優(yōu)選取不同的管材，整個供水管道的布置合理，工程投資較省。

［1］郭祥莊. 給水管網(wǎng)經(jīng)濟流速簡捷計算的探討［J］. 給水排水，1990(06) :2 －7.

［2］金沙縣油沙河水庫工程可行性研究報告［R］. 貴陽: 中國水利水電建設(shè)工程咨詢貴陽有限公司，2011.

［3］吳建平，劉偉，李欣. 玻璃鋼管用于消防管道的探討［J］. 建設(shè)科技，2007(18) :83.