蚌埠市城市飲用水水源地安全保障工程設計

舒劉海 屈學平 鐘恒昌 胡 嵩

（中水淮河規劃設計研究有限公司 蚌埠 233001）

蚌埠市城市飲用水水源地安全保障工程設計

舒劉海 屈學平 鐘恒昌 胡 嵩

（中水淮河規劃設計研究有限公司 蚌埠 233001）

蚌埠市城市飲用水水源地安全保障工程包括輸水工程、水源地保護工程和水資源監測工程等3個部分，本文分別對以上3個部分的設計進行了詳細介紹，其中輸水工程中介紹了輸水管道在埋置和穿越河道等不同工況下的設計；水源地保護工程介紹了保護區劃分、保護工程及其設計；水資源監測工程介紹了水量監測與水質監測的設計情況。

水源地 輸水管道 保護工程 監測工程 設計

1 概述

蚌埠市位于淮河中游下段，是安徽省重要的綜合性工業城市。目前城市供水主要以淮河蚌埠閘上水為水源，受淮河來水豐枯變化和水污染的影響，蚌埠市供水受到水量和水質因素的雙重制約，自20世紀90年代以來已多次出現比較嚴重的供水危機。在經過調查和分析蚌埠市城市供水安全現狀和可利用的水源條件基礎上，以新辟芡河洼作為蚌埠市城市供水的新水源地。主要工程設計包括輸水工程、水源地保護工程和水資源監測工程3個部分。

本文著重對輸水工程中的輸水管道設計、水源地保護設計及水資源監測設計3個方面進行介紹。

2 輸水管道設計

管道沿線的型式有埋管、穿越河道的倒虹吸管，穿越黑虎山的隧洞。沿線埋管采用預應力鋼筒混凝土管（PCCP），穿越淮河管道及過南岸分洪道后采用鋼管（SP）。

2.1 埋置預應力鋼筒混凝土管（PCCP）設計

2.1.1 PCCP管材結構型式

預應力鋼筒混凝土管屬于管芯纏絲預應力管，其管芯為鋼筒與混凝土復合結構，該管分為內襯式預應力鋼筒混凝土管（PCCPL型）和埋置式預應力鋼筒混凝土管（PCCPE型）兩種型式。內襯式預應力鋼筒混凝土管規格為DN600～DN1400，埋置式預應力鋼筒混凝土管規格為DN1400～DN4000。本工程PCCP管管徑為DN1400，兩種形式都可以滿足，但內襯式預應力鋼筒混凝土管多用于DN1200以下的管道，因而本工程選擇埋置式預應力鋼筒混凝土管（PCCPE型）。根據計算，管道工作壓力約為0.6 MPa，考慮停泵水錘壓力，管道工作壓力選為1.0MPa。

2.1.2 管道埋深

根據《村鎮供水規范》規定，非冰凍地區，管頂覆土宜不小于0.7m，在松散巖基上埋設時，管頂覆土應不小于0.5m；穿越道路、農田或沿道路鋪設時，管頂覆土宜不小于1.0m。而對于大型管道埋深還要考慮地下水位較高時的抗浮計算，工況考慮地下水水位達到管頂時，管道在放空狀態下所要求的管頂最小埋深厚度。計算時取土容重為16kN/m3，經計算PCCP管抗浮最小埋深為0.4m。

考慮管道在河道灘地內采用明挖施工，須滿足河道沖刷及冰凍要求。蚌埠地區冰凍線為15cm，管道需埋在冰凍線以下。根據計算，淮河灘地最大沖刷深度約1.5m，所以管道埋設在1.5m以下才能滿足河道沖刷要求。淮河灘地高程地勢起伏較小，平均高程約18.0m，管道中心線高程定約為15.5m，滿足沖刷及防凍要求。另外，在芡河左堤與淮北大堤之間埋設的管道，以及淮北大堤與行洪堤之間的管道，不受洪水沖刷影響，管道埋深按照1.0m考慮。

管道在淮北大堤堤身內采用明挖施工，須滿足冰凍、防洪及結構設計要求，管道中心線高程為24.65m，堤頂高程約25.8m，管道埋深約0.4m，管底高程23.8m，高于設計洪水位23.77m。考慮管道結構安全，堤防在管道穿越堤防處將堤防局部加高1.1m，管道埋深約1.5m。

2.1.3 PCCP管道防腐設計

PCCP在生產、貯存、運輸、安裝過程中，管道外壁難免會因各種原因而產生表面裂紋或缺陷，管周地下水會逐漸滲入鋼絲，導致管材銹蝕破壞；另一方面，即使完整無損的PCCP埋于土中之后，日積月累也可能因為砂漿的碳化或氯離子的侵入，逐漸使鋼絲鈍化膜破壞，形成腐蝕威脅。根據目前國內外的經驗及PCCP管道的特點，本工程采用環氧瀝青涂料對PCCP管進行外防腐。

2.2 穿淮河鋼管（SP）設計

2.2.1 鋼管結構型式

本工程穿淮河鋼管規格為DN1000，根據管道加工及運輸條件，每節管長選為9m，每節管道接口采用焊接連接。由于鋼管與PCCP管道伸縮性不同，因此在鋼管與PCCP管連接處分別設一個伸縮節，用來調節管道長度和高度，伸縮節與管道之間采用法蘭連接。參照《水平定向鉆進管線鋪設工程技術規程》（福建省地方標準），為滿足水平定向穿越要求，管徑/管壁厚應小于50，從而計算鋼管壁厚為20mm。

2.2.2 管道埋深

根據地層條件、施工工藝以及河道最大沖刷深度的控制，管道穿越淮河主槽段管道中心線高程為-0.5m，最小埋深為5.0m，能夠滿足施工工藝要求并避開錨地。

2.2.3 鋼管防腐設計

本工程在樁號4+811～5+359之間采用鋼管穿越淮河，管道從分洪道上岸后，即樁號15+916～16+517之間也采用鋼管將水送至三水廠。芡河水源為二類水，根據類似工程經驗，鋼管內防腐采用水泥砂漿襯里。鋼管的外壁防腐是延長鋼管使用壽命的關鍵因素之一，穿越淮河段鋼管外防腐采用3PE防腐，蚌埠閘分洪道以后的鋼管采用環氧煤瀝青防腐。3PE防腐是近年來從國外引進的新技術，可以有效防止鋼管腐蝕，并廣泛用于化工行業及其他相關行業，防腐有效年限可達50年。環氧煤瀝青防腐是常用的一種管道防腐技術，價格便宜，可以防止各種因素對管道的侵蝕。

3 水源地保護工程

3.1 保護區的劃分

芡河為規劃的蚌埠市城市供水水源地，取水口位于距芡河入淮河口上游約1.5km處左岸，根據《飲用水水源地保護區劃分技術規范》（HJ/T338—2007）及《安徽省城鎮生活飲用水源環境保護條例》等有關規定，建議盡快開展芡河洼飲用水源地保護區劃分，以芡河取水口為中心確定水域、陸域一級保護區范圍和二級保護區范圍。

3.2 保護工程

采取工程措施及植物措施對一級保護區內的水域進行保護：對域內的河灘地自堤腳向水內延伸10m分別栽植莎草和睡蓮，寬度均為5m；自堤腳至22.50m高程鋪設植草磚，磚內用營養土填滿植草磚孔洞，并植草籽；于取水口上游300m、下游500m處自河灘地向上修筑圍欄至臨水側堤肩，并沿臨水側堤肩修至與取水泵站管理區大門相接，并在明顯位置標示飲用水水源保護區圖形標志。

3.3 保護工程設計

3.3.1 護坡設計

本次芡河護坡采用植草磚護坡，下鋪設0.15m砂石墊層，坡腳設M10漿砌石勒腳，22.50m高程設M10漿砌石壓頂。勒腳、壓頂規格（寬度×高度）分別為0.6m×0.8m、0.5m×0.6m。植草磚內填營養土，土內撒播馬尼拉草籽。自壓頂至23.50m高程護坡采用草皮護坡，草皮采用馬尼拉草皮。

3.3.2 圍欄設計

本次芡河工程擬沿取水口附近布設圍欄，圍欄采用密集柵格式，高度2.0m，采用混凝土基礎，埋深0.7m。

3.3.3 水生濕生植物設計

為了控制芡河灘地耕種帶來的化肥、農藥污染，滯留營養物，維護湖濱景觀，并增加水體自凈能力，在不影響防洪的條件下，灘地選擇低桿濕生植物種，近灘地水面選擇浮水和沉水植物種，通過調研區域本土植物資源，篩選出莎草、睡蓮兩種典型植物。

3.4 保護管理措施

3.4.1 面源污染控制

規劃在芡河洼水源18.5m水位線以上2000m范圍內的陸域面積145km2的農田、菜地、果園等進行控釋施肥等技術推廣應用和開展農業產業結構調整。

3.4.2 內源污染治理

為保證芡河洼水源水質，芡河洼水源保護區內現有人工水產養殖面積一律不得再擴大，并在3年內對現有圍網全部拆除，對湖邊現有圈塘養殖面積實施退漁還湖，今后推廣湖泊自然放養，禁止在芡河洼水源保護區內進行人工水產養殖、圍湖造田等行為。

3.4.3 水源周邊生態修復與保護

芡河洼水源正常蓄水位抬高前，對水源周邊17.5～18.5m高程之間19km2的灘地和濕地進行保護，選擇合適的生物物種進行培育，為水生和兩棲生物等提供棲息地，保護生態系統，以防止因生態破壞而對水源地水體造成污染。

4 水資源監測工程

水量監測主要依靠現有水文站網，本工程不再增設新的水量監測設施和設備，選擇建設在線自動監測站。

淮河干流蚌埠飲用水水源區水質監測固定站點已基本能夠滿足該水源地水質監測的要求，不再新增固定站點。根據新建的芡河洼飲用水水源地水域情況，擬在芡河洼水源地取水口新建在線水質自動監測站1處，特殊時期加大監測密度。

5 結語

本工程開辟芡河洼水源地作為向蚌埠市城市供水新的水源地，建成后不僅可以解決城市生活用水需求，保障城市人民正常生活和生命健康，維護社會穩定，還可以有效保護和監測水源水質，為合理開發和促進水資源的可持續發展提供保障■