馮家山取水口至文家山站供水管線布設方案分析論證

何向紅文永勤

（1.鳳翔縣橫水河灌溉管理處陜西鳳翔721400；2.鳳翔縣水利局陜西鳳翔721400）

馮家山取水口至文家山站供水管線布設方案分析論證

何向紅1文永勤2

（1.鳳翔縣橫水河灌溉管理處陜西鳳翔721400；2.鳳翔縣水利局陜西鳳翔721400）

供水工程管線設計方案的擬定是取決工程設計成敗和工程建設實效的重要環節。作者通過參與對馮家山取水口至文家山站擬選的三個供水方案的分析比較，提出了如何利用工程投資、供水安全、施工難易性和后期運行管理的便利性等因素選擇最優設計方案的辦法，為今后同類項目的方案選擇提供了借鑒意見。

供水工程；方案擬定；論證分析

1 項目概況

取水口位于寶雞市馮家山水庫干渠右岸，馮家山水庫向寶雞市供水取水口出口。供水管線主要沿干渠右岸平行布設，在鳳翔縣供熱管線與馮家山干渠交叉前段穿越干渠，爬升至馮家山干渠東北0.98km丘陵臺塬的文家山泵站。該段地處關中平原西部末端，與千隴丘陵山巒交匯處，溝壑與馮家山干渠和供水管線正交，山體實方與干渠填方共存，可施工斷面狹窄，多在50m～10m之間，期間長青能化公司DN500雙管供水管線與馮家山干渠和該項目供水管線并駕齊驅布設，區段大小溝壑四處，填方段四處，地形地貌復雜，在過馮家山干渠后，沿干渠左岸丘陵臺田階地爬升至文家山泵站。取水口與文家山泵站高差123.8m，區段有馮家山干渠頂巡查道路和上山段生產道路。

2 方案擬定

在進行了該段線路詳細查勘后，根據工程處地形地貌條件，擬定了三種供水方案，既方案一泵站壓力供水方案；方案二自流與壓力聯合供水方案；方案三兩級泵站壓力供水方案。三種方案均采用地埋或頂管和倒虹與管橋結合布線方案敷設，管線布設方案中根據供水方案的不同，分別采取不同形式的布設方案。

2.1 泵站壓力供水方案（方案一）

建設內容包括在馮家山水庫向寶雞市取水口處并排新建一級抽水站，一級抽水站至文家山泵站采用DN400壓力球墨鑄鐵管，壓力2.0MPa，管線布設方案擬定三種，線路①為熱力管線前2070m，熱力管線后壓力管線1310m，其中過溝填方段新建跨溝管橋200m，共2座，跨溝倒虹160m，共2座，新建過干渠管橋24m，1座，其余實方段機械開挖直埋；線路②為熱力管線前2070m，熱力管線后壓力管線1310m，其中過溝填方段新建跨溝管橋200m，共2座，跨溝倒虹40m，共1座，定向鉆施工100m，1處，其余實方段機械開挖直埋；線路③為熱力管線前2070m，熱力管線后壓力管線1310m，其中過溝填方段新建跨溝管橋280m，共3座，跨溝倒虹40m，共1座，新建過干渠管橋22m，1座，其余實方段機械開挖直埋。

2.2 自流加壓力聯合供水方案（方案二）

擬定將一級站建在馮家山向寶雞市供水取水口與文家山泵站中間的支溝內，一級泵站與取水口之間采用重力自流供水，一級站至文家山泵站采用DN400壓力管道供水，一級泵站至取水口采用DN400球墨鑄鐵管供水。管線布設采用直埋與定向鉆和管橋以及倒虹相結合的方案布設。

建設內容包括一級泵站前管線2390m，一級站至文家山泵站1340m。管線布設采用一種方案，既過溝填方段新建跨溝管橋200m，共2座，跨溝倒虹40m，共1座，定向鉆施工100m，1處，其余實方段機械開挖直埋。

2.3 兩級泵站壓力供水方案（方案三）

該方案在取水口寶雞市供水廠內或一側設置低揚程一級管道泵站，將新增二級泵站建在取水口至文家山泵站中間，新增二級泵站高程高于干渠頂3.0m～5.0m，再抽水提升至文家山泵站，利用三級抽水提升。

建設內容包括新增二級泵站前1.0MPa壓力管線2150m，采用DN400球墨鑄鐵管，新增二級泵站后為壓力2.0MPa，壓力管道1230m，采用DN400鋼管，管線布設采用一種方案。過溝填方段新建跨溝管橋200m，共2座，跨溝倒虹160m共2座，過干渠管橋24m，1處，新建1處管道泵站，其余實方段機械開挖直埋。

2.1 感官審評 與傳統工藝制作的黃觀音紅茶做對比，感官審評結果見表1。由表1可知，新工藝黃觀音紅茶的綜合評分(93.2分)高于傳統工藝黃觀音紅茶(90.4分)，具體表現在外形油潤、花香持久、滋味醇和爽口、葉底光澤無花雜。

3 方案比選

根據擬定的供水方案和管線布設方案，主要采用工程投資、供水安全、施工難易性和后期運行管理的便利性等四個指標進行了比選。

3.1 泵站壓力供水方案

（1）水泵選型的確定

一級泵站位置處于寶雞市供水取水口一側，與寶雞市取水口并排建設，管道選用DN400球墨鑄鐵管，管道設計壓力2.0MPa，管道設計水力坡降為0.0025.一級泵站至文家山泵站管線長3700m，沿干渠右岸布設，基本位于渠頂路與長青能化輸水管線之間的平臺上，管線為地埋方案，管頂以上覆土不小于1.2m。

一級泵站地面高程為692.20m，泵站進水池低水位為687.00m，一級泵站水泵凈揚程為127m，輸水管線水頭損失為3700m× 0.0025=9.25m，泵站站內水頭損失為2.0m，安全水頭3.0m，水泵總揚程為127m+9.25m+2m+3m =141.25m，水泵選型為KQSN200-N4/360，電機功率為160kW，設計流量為0.05m3/s（180m3/h）。

（2）管線方案

由于文家山泵站位于干渠左岸，取水口至文家山泵站需要跨越或穿越干渠，同時，輸水管線跨越干渠前后要跨或穿越溝道，按照擬定的三種線路布設方案，進行投資估算比較,見表1。

表1 線路方案投資比較一覽表

依據投資估算，線路3方案投資最大，沿線交叉建筑多，跨溝管橋比線路2、線路1長80m；線路2方案投資最小，但需采用定向鉆施工穿越馮家山干渠底，長度100m，工程量小，施工單位難以尋找，且定向鉆穿越干渠影響渠道安全，需征得馮家山管理局同意，協調力度大；線路1方案投資居中，跨溝管橋長度短，施工容易，且不影響干渠，協調工作量小。

經分析比較，泵站壓力供水方案，泵站水泵選型在通用水泵系列，水泵運行工況經濟可行，線路1方案雖投資居中，但施工難易程度、后期運行檢修和供水安全容易保證，是較優方案，缺點是投資不是最低。3.2自流加壓力聯合供水方案

本方案將一級泵站建在取水口至文家山泵站中間的支溝內，線路布設與方案一的線路2方案相同，一級泵站前管線長2390m，一級泵站至文家山泵站管線長1340m。一級泵站的地面高程為681.00m，低于取水口水池底687.00m，有自流條件，一級泵站至文家山泵站為壓力供水。

（1）水泵選型

一級泵站地面高程為681.00m，泵站進水池低水位為679.00m，一級泵站水泵凈揚程為135m，輸水管線水頭損失為1340m× 0.0025=3.35m，泵站站內水頭損失為2.0m，安全水頭3.0m，水泵總揚程為135m+3.25m+2m +3m=143.35m，水泵選型為KQSN200-N4/360，電機功率為160kW，設計流量為0.05m3/s（180m3/h）。

（2）自流管線設計

取水口至一級泵站為自流供水，地面高差為7.0m，管道最淺埋深為5.0m，最大埋深為12.5m，開挖埋設管道不經濟，考慮采用定向鉆施工。經管道水力計算，選用DN450PE管。管道設計水力坡降0.002，水頭損失5.0m，自流富裕水頭僅2.0m。經估算，該方案總投資560.12萬元。

經分析，該方案水泵選型同方案一，泵站水泵選型在通用水泵系列，水泵運行工況經濟可行。線路選擇方案一中的線路2方案，優點是一級站前為自流重力輸水，減少了工程總體投資。缺點一是一級站位置處在溝道內，對泵站在防汛安全方面不利，后期運行安全風險大。二是一級泵站前重力輸水富裕水頭僅2.0m，對一級泵站水泵安全運行不利，保障供水存在隱患，三是施工難度大，施工協調難。

3.3 兩級泵站壓力供水方案

該方案在寶雞市取水口廠內或出口旁通管設置低揚程管道泵，在距取水口2150m馮干渠左岸距干渠高程3.0m～5.0m處新增二級抽水站，再由新增二級站抽水至文家山泵站。

表2 方案分析對比表

（1）水泵選型

泵站后壓力管道設計為DN400鋼管，壓力為2.0Mpa。新增二級站地面高程701.00m，泵站進水池低水位為697.20m，新增二級站至文家山泵站凈揚程113m，輸水管線水頭損失1230m×0.0025=3.08m，泵站內水頭損失2.0m，安全水頭3.0m，水泵總揚程113m+3.08m+2.0m+3.0m=121.08m，水泵選型為KQSN200-N4/360，電機功率160kW,設計流量0.05m3/s（180m3/h)。

（2）新增管道泵設計

寶雞市取水口地面高程687.00m，管道泵裝置在進水池管道低水位679.00m處，需要將取水口出水提升至新增二級站進水池低水位696.20m處，需增加流量在0.02m3/s，揚程在20m范圍能的管道泵，通過管道泵加壓至新增二級泵站，管道為壓力1.0Mpa的DN400球墨鑄鐵管。

新增二級泵站至文家山泵站為壓力2.0Mpa的DN400鋼管供水。經估算，該方案總體投資為653.05萬元。

經過分析，該方案優點是新增二級站位置利于防汛安全。缺點是包含文家山泵站已形成三級抽水，泵站多，運行成本大，后期維護投入較大，且方案工程總體投資最大。

4 分析確定

經過三種供水方案和管線布設方案比選，形成了分析對比表（見表2）。

根據工程方案分析對比表，泵站壓力供水方案為最優方案，管線布設采用過溝填方段新建跨溝管橋200m，共2座，跨溝倒虹160m，共2座，新建過干渠管橋24m，1座，其余實方段機械開挖直埋，該方案也為最優。均滿足了投資適中，總投資介于三種供水方案之間；施工難度小，管橋與倒虹結合設計，長度最短；供水安全保證率高，由于是兩級供水，泵站之間抽水協調一致；施工難度小，無頂管施工方案，管道埋深較淺；利于建后的運行管理維護，供水泵站位置均在防汛安全范圍之內，同時便于泵站維護和管道檢修。

5 結語

在該項目方案確定過程中，通過三種供水方案和四種布線方案比選，利用供水投資、供水安全、施工難易性和建后管理四個指標分析，最終確定選用較優的泵站壓力供水方案，成功的為項目實施和建后管理提供了切實可行的技術保證，實現了工程投資、供水安全、施工難易和后期運行管理最大優化。陜西水利

（責任編輯：暢妮）

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