趙灣鎮抗旱應急水源工程建設方案設計

王瑞超

（1河南省南陽市水利建筑勘測設計院，河南南陽473000；2河南靈捷水利勘測設計研究有限公司，河南南陽473000）

趙灣鎮抗旱應急水源工程建設方案設計

王瑞超1,2

（1河南省南陽市水利建筑勘測設計院，河南南陽473000；2河南靈捷水利勘測設計研究有限公司，河南南陽473000）

趙灣鎮近幾年來旱情十分嚴重，造成當地城鎮居民生活用水困難，為保障城鎮1.5萬居民的基本生活用水，對該鎮供水工程存在的問題進行分析，提出采取新建攔河壩擋水，新建水源井、輸水管線供水的設計方案，抗旱應急水源工程建設方案實施后，可以改變長期以來城鎮居民受旱情影響的生活用水問題，提高城鎮居民的健康水平。

抗旱；應急水源工程；設計方案

1 項目區概況

趙灣鎮位于旬陽縣北40 km，東西寬6.5 km，南北長11 km。項目區地形、地貌屬低山丘陵形態，平均海拔830 m，屬亞熱帶大陸性季風氣候區，多年平均氣溫18.5℃，多年平均降水量532 mm，7，8月份占69.2%。多年平均蒸發量1227 mm。每年11月15日左右開始封凍，至次年3月初解凍，多年平均解凍深度1.1 m。年平均風速3.0 m/s，多年平均日照時數2300小時。鎮下轄31個行政村，共有人口2.4萬，總面積155平方公里，耕地面積4.14萬畝。其中城區轄四個行政村，人口稠密，總人口達1.5萬人。鎮內植被良好，小溪河流眾多，山川與河流交錯。項目區經過的主要河流為旬河支流，全長67.70 km，流域面積448.00 km2，為扇形流域，地勢自西北向東南傾斜。旬河是山區型河流，暴雨過后，洪水漲落急劇。

2 供水存在的主要問題

現狀水源為集中式供水，但近幾年降雨量偏少，原水源井水位嚴重下降，導致水源工程在旱季難以發揮其有效作用，不能滿足城鎮居民生活用水要求。可歸納為以下問題[1-3]：①用水量逐年增加：隨著經濟的發展，城鎮人口有逐年增加的趨勢，人均用水當量也由原來的50 L/d,增加到70 L/d,干旱季節原水源井已經滿足不了所需供水要求。②水事糾紛：隨著水源地河段兩側城鎮工農業的迅速發展，城鎮規模擴大、發展加快，工業和生活污水增加，導致水事糾紛不斷，且難以解決，造成在干旱年飲水水質惡化，影響城鎮居民用水。③干旱性缺水：根據近幾年水源情況看，石河支流水源尚且充足，只是由于缺少資金投入，修建相應的引水措施，造成在大旱年有水而用不到的局面。

3 工程建設方案

3.1 供需水量、水質分析及建設內容

趙灣鎮抗旱應急引水工程主要為確保該鎮城區1.5萬人基本生活飲水，采用引水到原有儲水窖集中式供水。應急供水需水量分析：根據《全國抗旱規劃實施方案（2014—2016）》，供水保障時間為4個月120天，供應人口為1.5萬人。根據《村鎮供水工程技術規范》SL310-2004，用水定額按照35L/人·d，日變化系數采用1.3，時變化系數采用4.0，經計算，城鎮居民最大日用水量796.25m3/d。計算結果見下表：

表1 旱應急引水工程用水量計算表

水質可行性分析：本次專門對擬選趙灣自來水公司原有水井水源進行采樣，并對水源水質的微生物指標、毒理指標、感官性狀和一般化學指標共23項檢測，全部符合《生活飲用水衛生標準》（GB5479-2006）的要求。在洪水季節，水源的渾濁度較高。經檢測及分析，應急水源只需經消毒處理即可飲用。

本工程采用集中供水方式，供水規模為796.25 m3/d，飲水規模為日平均飲水量為682.5 m3/d，最大時供水量為132.7 m3/d，供水工程類型Ⅴ類。新建水源井1座，新建泵房1座，新建攔河壩一座（長80 m），新建跨河管路防護墻1處（長50 m），鋪設PE主管路745 m。應急水源位于前衛鎮西部，石河中下游水量充足段，采取攔河壩儲水，傍河大口井提水方式供水。提水泵房在水源井右側壩墻外，通過廊道與大口井連接。輸水管線鋪設管路745 m，應急水源井至自來水公司原有水源井主管路，與主管路連接，連接處設閥門井一座。工程布置如圖1所示。

圖1 應急抗旱水源工程布置示意圖

3.2 工程設計方案

3.2.1 攔河壩、大口井及泵房

攔河壩斷面形式采用梯形斷面削圓的實用堰，采用漿砌石結構，用M10將砌石砌筑。長度為80 m，總壩高2.2 m，壩頂寬0.4 m，基礎埋深1.2 m，壩后護坦長度10 m。為避免河水抬高對河岸的沖刷，對壩上、下游河岸進行護坡防護。為更好的達到蓄水存水的目的，壩上游護坡底都鋪設防滲無紡布。

抗滑穩定計算，在正常蓄水的情況下計算不同荷載組合的壩體斷面及其各種菏載。所示圖解見圖2，計算出的不同荷載組合的作用力見表2。計算公式如下：

式中：K為按抗剪強度計算的抗滑穩定安全系數，采用[K]＝1.05；f為壩體混凝土與壩基接觸面的抗剪摩擦系數，取用f=0. 40；∑W為作用于壩體上全部菏載對滑動平面的法向分值（包括揚壓力）（kN）；∑P為作用于壩體上全部菏載對滑動平面的切向分值（包括揚壓力）（kN）。

圖2 正常蓄水時的荷載分布圖

表2 正常蓄水期情況荷載計算表

經計算攔河壩壩體抗滑穩定系數為1.68大于規范規定的容許值1.05，壩體穩定。

大口井深7.5 m，內徑5 m，底部外徑7.4 m，頂部外徑6 m，井身采用干砌石砌筑，井口采用0.2 m高，0.5 m寬的C20鋼筋混凝土圈梁，其下為高1.0 m，寬0.5 m的漿砌石，井口用直徑6.0 m的鋼筋混凝土預制板遮蓋（圖3）。

圖3 攔河壩及大口井結構設計圖

提水泵房位于應急水源右側，泵房尺寸：4 m（長）×4 m（寬）×3 m（高），面積16 m2。泵房基礎采用混凝土梁結構，四周立墻采用磚混結構，墻寬37 cm，墻壁內外采用M7.5砂漿抹面2 cm厚；房頂采用鋼筋混凝土板屋頂；屋面鋪設30 cm厚的碎石基礎，頂層砂漿抹面。房內設廊道與傍河大口井聯通。提水泵房主要任務是在旱季為該鎮城鎮居民將引水提到蓄水池作為應急用水。本工程要求供水穩定，保證率高，運行方便、應急等因素，確定選用2臺水泵，水泵工作方式為一用一備，根據缺水量的多少輪換工作。提水泵房設計流量為140 m3/h，水源井高程為20 m，蓄水池高程為38 m，高差為18 m，潛水泵淹沒深度距水水底1 m，因此選擇水泵型號為250QJ140-45/3配套電動機功率為30 kw，175QJ50-48/4配套電動機功率為11 kW。

3.2.2 輸水管路工程

本工程為應急水源工程，每年啟動3～4個月。由于原集中式供水工程上水管路為φ250PE管，供水標準按每人每天60L計算遠大于應急引水工程標準。所以，本設計中，應急管路管徑采用與原有供水管路一致的管徑，能滿足應急供水需求。管路溝槽采取明挖，工程所在地多年最大凍深為1.2 m，工程最大管徑為250 mm，因此管路溝槽開挖深度為1.5 m，由于管路布置位置為河灘地，地質條件為基砂，容易產生開挖塌方，所以在滿足鋪設深度的同時寬度應至少達到2 m。

在管道埋設時，應考慮冬季管道凍脹問題，管頂最小覆土深度應不小于1.2 m。管路按照設計要求鋪設完成后，應及時進行回填，回填施工過程及質量控制應滿足下列要求：①回填前，應清理并確認溝槽邊壁無松散土體和坍塌體，當回填過程中發生坍塌時，應將塌方和已松散材料全部清除；②回填時，應沿溝槽壁的溜槽下料、鋪料。不得在管道上方高處向溝槽內傾倒回填料，嚴禁單側回填或用推土機從一側向溝內推埋；③管道之間的回填壓實與管道至溝槽之間的回填壓實對稱進行，每側回填高度差不應超過一層填筑厚度，且不得超過300 mm。管頂以上500 mm的緩沖覆蓋應采用輕夯壓實，避免管道破壞；④在管溝回填過程中，應保護管道免受壓實設備的直接撞擊和避免其他有潛在破壞的要檢查管道的涂層是否出現損壞，如果發現，立即補修；⑤回填料應采用粘土、砂土、礫土等無大石塊的材料。因為本工程輸水管線穿越石河河道1次，因此在河道內輸水管路下游修建漿砌石防護墻，防護墻位于河床下，高2.5 m，輸水管路位于河底深1.5 m處。

4 結論

本應急抗旱引水工程的實施，保障了該鎮1.5萬城鎮居民在干旱條件下基本生活用水，并且可實現年供水效益58余萬元，改變長期以來的城鎮居民受旱情影響生活用水問題，使飲水更衛生，大大減少了各種與用水有關的疾病，提高了城鎮居民的健康水平，減少了由用水引起的紛爭，有利于社會穩定。

[1]曹成．安徽省建制市抗旱水源工程規劃探析[J]．水利規劃與設計，2014,(11):11-13．

[2]王紹春.昆明城市抗旱應急供水方案探析[J].水利規劃與設計,2013, (6):26-30.

[3]戚娜,王樹鵬,張茂堂,等.云南曲靖市抗旱應急分水方案研究[J].人民長江,2014,45(S1):32-34.

S274

B

1673-9000（2017）04-0093-02

2017-02-25

王瑞超(1978-)，男，河南南陽人，工程師，主要從事水利水電工程規劃設計工作。