梁橋縣陳家灣水庫(kù)至交口縣青龍鄉(xiāng)供水工程輸水線路優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

梁橋縣陳家灣水庫(kù)至交口縣青龍鄉(xiāng)供水工程輸水線路優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

1彰顯按水泵、轉(zhuǎn)輸線路開(kāi)發(fā)的現(xiàn)狀,設(shè)計(jì)一個(gè)兩呂梁陳家灣水庫(kù)至交口縣回龍鄉(xiāng)供水工程是一項(xiàng)以工業(yè)供水為重點(diǎn)的綜合節(jié)水基礎(chǔ)設(shè)施工程。該項(xiàng)目的實(shí)施將徹底緩解交口縣農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水資源短缺的突出矛盾。該工程從橫泉水庫(kù)供水至中陽(yáng)鋼鐵廠供水工程(已建成)下游起,建設(shè)提水泵站至陳家灣水庫(kù),經(jīng)過(guò)水庫(kù)的調(diào)節(jié),實(shí)施二級(jí)泵站加壓后,自流引水到交口縣回龍鄉(xiāng),設(shè)計(jì)年工業(yè)用水總量2000.0萬(wàn)m3。工程輸水線路長(zhǎng),沿線地形變化較大,泵站需要揚(yáng)程高,輸水線路的初步選定應(yīng)結(jié)合各方面因素綜合考慮。根據(jù)相關(guān)資料,結(jié)合輸水線路選擇原則,本研究對(duì)該工程引水線路進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)研究。2排水線路的配置和優(yōu)化2.1設(shè)計(jì)進(jìn)出水量根據(jù)交口縣“引水入交”供水工程用水對(duì)象及水源水質(zhì)要求,借鑒柳林三交鎮(zhèn)集中供水工程,一級(jí)站水源為中陽(yáng)鋼鐵水廠(樁號(hào)ZK0+000,高程1100.0m),設(shè)計(jì)年供水量1700萬(wàn)m3。經(jīng)一級(jí)泵站提水至陳家灣水庫(kù)(樁號(hào)ZK5+000,高程1183.0m),利用陳家灣水庫(kù)做調(diào)蓄池,在水庫(kù)上游(樁號(hào)CK0+000,高程1183.0m)修建二級(jí)加壓泵站提水至開(kāi)府村(樁號(hào)CK23+174,高程1558.0m),然后自流輸水到供水終點(diǎn)交口縣回龍鎮(zhèn)。2.2原水水質(zhì)邊上樁號(hào)根據(jù)交口縣“引水入交”供水工程水源、沿途供水對(duì)象和供水終點(diǎn)以及實(shí)際地形條件,考慮泵站總體揚(yáng)程、基巖隧洞工程的距離長(zhǎng)短等關(guān)鍵部位、關(guān)鍵控制性工程等因素,初步擬定一級(jí)站管道鋪設(shè)線路:中陽(yáng)鋼鐵水廠(樁號(hào)ZK0+000,高程1100.0m)沿南川河→段家莊(樁號(hào)ZK2+108,高程1125.0m)→陳家灣水庫(kù)(樁號(hào)ZK5+000,高程1183.0m)一級(jí)站供水終端;二級(jí)站管道鋪設(shè)路線:陳家灣水庫(kù)上游進(jìn)水口樁號(hào)(CK0+000,高程1183.0m)沿南川河→關(guān)上村(CK12+458,高程1385.0m)→石寶莊→曹家峪→老爺廟(最高控制點(diǎn),海拔高程1666.0m)→(自流輸水)廣武莊→(自流輸水)大南溝出口→(自流輸水)興華寺→(自流輸水)十二盤(pán)→(自流輸水)交口縣回龍鎮(zhèn)(樁號(hào)CK62+405,海拔高程988.0m)。2.2.1城市地下管道布置法一級(jí)站管線較短,泵站揚(yáng)程也相對(duì)較低,管線布置大概有兩種思路:方案一是從中陽(yáng)鋼鐵水廠按直線布管提水至陳家灣水庫(kù),管線長(zhǎng)度最短、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)、管理方便,但是這種管道布置法如果沿地面線布置,會(huì)使泵站的揚(yáng)程過(guò)高(凈揚(yáng)程達(dá)200.0m),不能充分利用地形,如果考慮地形揚(yáng)程,則在沿線基本上都要開(kāi)挖隧洞,工程量和施工難度都比較大。第二種管線布置方案是沿南川河布線,這種布線方法相較于方案一管路長(zhǎng)度更長(zhǎng),但是沿線地形變化趨勢(shì)比較平緩,且充分利用地形,使泵站的凈揚(yáng)程降低到83.0m,工程建成后能大大節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用,且工程量相較于方案一也小,施工交通方便。經(jīng)綜合分析比較,很顯然選擇方案二更合理。2.2.2高壓電機(jī)、變壓器二級(jí)站管道線路方案比較的前提條件:二級(jí)站主副廠房建筑面積不變,總安裝8臺(tái)水泵機(jī)組(6工2備)、總配套裝機(jī)功率6400kW(10kV高壓電機(jī))不變;110kV高壓專(zhuān)用電源線路不變,(110kV/10kV)高壓變壓器10000kVA容量及變電站設(shè)施不變;共建4座泵站管理站建筑物工程不變;在共有基礎(chǔ)設(shè)施的條件下,分兩種管道線路布置,從管路長(zhǎng)度、工程地質(zhì)、工程量及投資、工程施工、工程運(yùn)行管理等方面進(jìn)行管道線路方案比較。(1)水平段d段二級(jí)站壓力管道線路:陳家灣水庫(kù)上游(樁號(hào)CK0+000,海拔高程1183.0m)→萬(wàn)年飽村→雙石窯村→車(chē)?guó)Q峪村→黃嵩嶺→關(guān)上村→石寶莊→曹家峪→老爺廟(最高控制點(diǎn),海拔高程1666.0m)→(自流輸水)廣武莊→(自流輸水)大南溝出口→(自流輸水)興華寺→(自流輸水)十二盤(pán)→(自流輸水)交口縣回龍鎮(zhèn)(樁號(hào)CK63+980,海拔高程988.0m)。優(yōu)點(diǎn):該條管道線路總體順直,工程地質(zhì)基本屬于巖基基礎(chǔ),基本選在基巖及河卵石基礎(chǔ)上,管道基礎(chǔ)產(chǎn)生沉降的可能性較小。鋪設(shè)管道總長(zhǎng)63.98km,加壓進(jìn)二級(jí)站(4.0萬(wàn)m3進(jìn)水前池)。沿線基本不需要打太長(zhǎng)的隧洞,工程量相對(duì)較小。根據(jù)管道線路布置,沿線從陳家灣至老爺廟需要架設(shè)鋼桁架5座,總長(zhǎng)1100.0m;布設(shè)基巖隧洞7座,總長(zhǎng)8.9km;設(shè)砼鎮(zhèn)墩3個(gè),支墩12480個(gè);進(jìn)排氣閥井60座。缺點(diǎn):從陳家灣水庫(kù)到二級(jí)泵站出水池老爺廟(4.0萬(wàn)m3),二級(jí)站水泵機(jī)組一直屬于加壓,必須采用螺旋縫鋼管;二級(jí)站從陳家灣水庫(kù)出水口(高程為1183.0m)直接加壓提水到老爺廟控制點(diǎn)(高程為1666.0m),使得泵站凈揚(yáng)程達(dá)到483.0m,國(guó)內(nèi)目前高揚(yáng)程泵站提水最大揚(yáng)程為200m,這給水泵的選型造成了一定的困難,并且相應(yīng)地增加了工程在機(jī)電方面的投資和運(yùn)行費(fèi)用,另外這在以后的運(yùn)行管理中,也會(huì)使得供水系統(tǒng)的安全運(yùn)行存在較大風(fēng)險(xiǎn)。在老爺廟需建管理站。而該地地處比較荒僻,工程建成后管理站的工作人員生活會(huì)比較艱苦。部分管線要穿越墳?zāi)辜肮旨敖?jīng)濟(jì)林,相對(duì)建設(shè)難度較大。(2)方案一:自流排水系統(tǒng)管道線路布置:二級(jí)站壓力管道線路:陳家灣水庫(kù)上游(樁號(hào)CK0+000,海拔高程1183.0m)→萬(wàn)年飽村→雙石窯村→車(chē)?guó)Q峪村→黃嵩嶺→關(guān)上村→石寶莊→曹家峪→開(kāi)府村(最高控制點(diǎn),樁號(hào)C23+174,海拔高程1558.0m)→(隧洞5067.0m)→廣武莊(樁號(hào)CK28+241,海拔高程1512.0m)→(自流輸水)大南溝出口→(自流輸水)興華寺→(自流輸水)十二盤(pán)→(自流輸水)交口縣回龍鎮(zhèn)(樁號(hào)CK62+405,海拔高程988.0m)。鋪設(shè)管道62.405km。優(yōu)點(diǎn):該條管道線路是把水從陳家灣水庫(kù)提到開(kāi)府村(樁號(hào)CK23+174,海拔高程1558.0m)的4.0萬(wàn)m3出水池及管理站區(qū)域,在開(kāi)府村開(kāi)掘隧洞至廣武村;水從開(kāi)府村利用重力流自壓原理,自流輸水至交口縣境內(nèi)回龍鎮(zhèn)(樁號(hào)CK62+405,海拔高程988.0m)。根據(jù)控制點(diǎn)測(cè)量成果,CK0+000～CK23+174段,在“土石山區(qū)”推薦鋪設(shè)DN600螺旋縫雙面埋弧焊管;自流段CK23+174～樁號(hào)CK62+405推薦鋪設(shè)DN600玻璃鋼夾砂管;根據(jù)實(shí)地考察,輸水管道在交口境內(nèi)自流39.231km。根據(jù)總體布置,該方案管道線路的鋪設(shè)使二級(jí)泵站凈揚(yáng)程為375.0m,相比方案一降低了108.0m,自留段線路更長(zhǎng),因而運(yùn)行費(fèi)用更經(jīng)濟(jì)。沿線需要架設(shè)鋼桁架10座,總長(zhǎng)1990.0m,布設(shè)基巖隧洞6座,總長(zhǎng)14000.0m。從運(yùn)行管理角度考慮,管道鋪設(shè)線路與干線公路基本一致,二級(jí)站出水池建在開(kāi)府村附近,巡視檢修交通比較便利。缺點(diǎn):比方案一增加1座4.0萬(wàn)m3出水池及管理站,相對(duì)永久性占地面積、臨時(shí)占地面積各有所增加;比方案一增加基巖隧洞1座(5067.0m),工程量增大;部分管線要穿越墳?zāi)埂⒐旨敖?jīng)濟(jì)林,相對(duì)建設(shè)難度較大。2.2.3流輸水管道方案比選根據(jù)設(shè)計(jì)估算,方案二相對(duì)方案一石方工程量較大;二級(jí)站總體設(shè)計(jì)管道線路長(zhǎng)62.405km,其中在交口境內(nèi)自流輸水管道長(zhǎng)度39.231km,自流輸水管道采用玻璃鋼夾砂管;從交通運(yùn)輸、施工安裝、工程巡視檢查情況看,比方案一較優(yōu),便于管理;從增加建筑物工程總投資情況看,比方案一較大;方案二泵站總揚(yáng)程比方案一低108m,管線總長(zhǎng)比方案一短,從泵站技術(shù)層面、工