阿尔塔什村引水恢复工程设计_杨造仁.pdf

阿尔塔什村引水恢复工程设计杨造仁1，孜比江 吾布力哈斯木2，孙红丽1（1.新疆水利水电勘测设计研究院有限责任公司，新疆 乌鲁木齐 830000；2.新疆新华叶尔羌河流域水利水电开发有限公司，新疆 喀什 844000）摘 要本文论述了阿尔塔什水利枢纽工程大坝下游减水河段阿尔塔什村引水恢复工程设计的基本情况，着重对该工程设计方案进行了介绍。工程的实施切实解决了该村人畜用水问题，并改善了该村用水安全和质量。工程设计环节可为类似工程提供设计思路和参考。关键词农村供水；减水河段；管井；PVC-U管中图分类号 TV67文献标识码B文章编号 10020624（2023）040001042023年第4期东北水利水电规划设计1 工程概况阿尔塔什水利枢纽是叶尔羌河流域内最大的控制性山区水库工程，主要承担向塔里木河干流生态供水及防洪、灌溉、发电等综合任务。水库总库容为22.49亿m3，总装机容量为755 MW。枢纽为大（1）型等工程，由拦河坝、表孔溢洪洞、中孔泄洪洞、深孔放空排沙洞、发电引水系统和电站等组成。阿尔塔什村引水恢复工程是阿尔塔什水利枢纽工程的单项工程之一，属于移民专项引水恢复项目，工程区位于阿尔塔什村引水口下游约1.5 km处的左岸阶地上，恢复供水区域为村内各用水点。工程采用全管道供水方式，供水流量为0.070 0 m3/s。主要建筑物有管井、泵房、扬水管道、高位水池、输水管道及阀室等1-3。工程区地下水为孔隙潜水，主要分布于现代河床、冲洪积平原区及北部山区冲沟第四系堆积物内，河床覆盖层水位埋深1.003.00 m，水位受河水位涨落影响；冲洪积平原区地下水位埋深25.0030.00 m，主要受大气降水及北部山区基岩裂隙水补给，总体向现代河床排泄；基岩裂隙水主要赋存于北部基岩裂隙及断层带内，沿裂隙网络及断层带运移，无统一的水面。地下水对混凝土具有结晶类硫酸盐型中等强腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋具有弱中等腐蚀性。管井及泵房基础为结构密实的冲积砂卵砾石层，建筑物基础工程地质条件较好4-6。高位水池布置于基岩孤山梁，位于斜坡处，自然平均坡度 53，基岩裸露，岩性为白垩系砂岩，受阿尔塔什断裂影响岩体破碎，强风化层厚 3.005.00 m，无地下水干扰。输水管道均位于冲洪积倾斜平原区，沿线地下水位埋深15.0030.00 m。叶尔羌河径流年内变化十分剧烈，流域水量主要补给源是冰雪消融，6，7，8月是全年气温最高的时期，这3个月的年径流量占全年的60%以上。工程区气温年变化较大，日温差大，空气干燥，日照长，蒸发强烈，降水量稀少。多年平均气温为10.2，极端最高气温为39.6，极端最低气温为-24，多年平均降水量为69.98 mm，多年平均蒸发量为 1 758.00 mm，最大风速为 22 m/s，多年平均最大风速为16 m/s，最大冻土深0.98 m，最大积雪厚0.14 m。2 工程方案阿尔塔什水利枢纽工程开工建设后，由于大坝下游减水段水位降低，加之料场开挖影响，阿尔塔什村供水系统出现断水，亟需新建恢复供水工程。阿尔塔什村地处特殊区域，属于贫困村，自建村以来，该村生产生活用水均为河道取水，生活用水安全及质量存在较大风险。工程方案按国家批 1DOI:10.14124/ki.dbslsd22-1097.2023.04.001规划设计东北水利水电2023年第4期复的恢复供水方式，即在坝址下游选择合适位置修建扬水泵站和输水系统，恢复减水河段用水功能。实施方案供水流量需满足当地用户的诉求，即阿尔塔什村生产、生活用水量；保留阿尔塔什村灌溉渠道，保证不因上游施工断流影响村生产生活。一方面使村民可以保持原有用水模式，原渠道灌溉村农田，并兼顾人畜饮水功能；另一方面，新修的管道供水工程为减水河段阿尔塔什村生产生活供水系统的一部分，主要解决该村人畜用水问题和保障用水安全，使户户通上自来水，提高村民生活水平，进一步加快项目区新农村建设步伐7-11。3 工程设计3.1 工程等别和防洪标准阿尔塔什村引水修复工程等别为 V 等，工程规模为小（2）型，主要建筑物等级为5级。泵房及管井洪水标准：设计洪水标准为10年一遇，天然洪峰流量Q=4 272.23m3/s，河道上游工程发电经调蓄后的洪峰流量Q=1 750.00m3/s；校核洪水标准20年一遇，天然洪峰流量Q=5 590.80m3/s，河 道 上 游 工 程 发 电 经 调 蓄 后 的 洪 峰 流 量Q=1 750.00m3/s。高位水池、管道及附属建筑物洪水标准：设计洪 水 标 准 为 10 年 一 遇，合 计 天 然 洪 沟 流 量Q=37.80m3/s；校核洪水标准为20年一遇，合计天然洪沟流量Q=47.80m3/s。3.2 供水范围阿尔塔什村恢复供水流量为0.070 0 m3/s。村农田及住户调查资料表明，其供水范围可分为3块区域：分块一区域位于工程管理区对面的原灌溉引水渠沿线至下游原分水闸约1.4 km渠侧至河边的区域，地面高程1 645.001 655.00 m，控制12.1 hm2地及住户 28 户，供水流量 0.016 3 m3/s；分块二和分块三区域均位于原分水闸至下游村尾约1.8 km的区域，以进管理区道路为界，路南侧至河边的区域为分块二，地面高程1 635.001 650.00 m，控制34.7 hm2地及住户51户，供水流量0.046 5 m3/s；路北侧至山边的区域为分块三，地面高程1 645.001 672.00 m，控制5.3 hm2地及住户75户，供水流量0.007 2 m3/s。3.3 设计要点工程设计思路为用管井取水和泵站系统提水，利用扬水管道将水送至高位水池，高位水池后接输水管道供水至村各主要供水点。水源设计：管井1眼，位于阿尔塔什村原灌溉引水渠右侧河边位置，采用深层承压地下水源，供水保证率高。管井地面高程为1 641.00 m，动水位为1 611.00 m。管井终孔直径650 mm，深52.00 m，出水量0.07 m3/s（250 m3/h）。按恢复供水要求，搭配1眼管井日出水量可以满足恢复供水流量。泵房内设工作和备用水泵、动力屏、采暖通风设备及干粉灭火器等，泵房屋面大梁设置1台5 t的手动葫芦。泵房设于管井上部，根据河道洪水位，确定泵房地面高程1 645.70 m，泵房场坪高程1 645.60 m，泵房场坪尺寸为12.20 m10.60 m（长宽，下同），场坪采用砂砾石回填，边坡采用200 mm厚C20，F200，W6混凝土护坡，坡底下3.00 m深齿墙，宽0.40 m。混凝土护坡设置排水管，间排距为2.00 m，梅花形布置，排水管深入基础0.10 m，管口用无纺布包裹。泵房为砖混结构，共1层，泵房平面尺寸为5.20 m4.60 m。扬水管自泵房扬水至高位水池，扬水管接水泵前段扬（0+000.000）扬（0+017.600）采用钢管DN32512，埋置深度按管顶至原地面不小于1.00 m控制；扬（0+017.600）扬（0+136.843）段为河道护砌段，采用 PVC-U 管31515，PN1.25，埋置深度按管顶至原地面不小于2.00 m控制，管沟顶部采用浆砌石护砌；扬（0+136.843）扬（0+781.103）段采用PVC-U管31515，PN1.25，埋置深度按管顶至原地面不小于1.00 m控制；扬（0+0+781.103）扬（0+783.603）段为进入高位水池段，采用钢管DN3006。高位水池位于扬水管道北部基岩孤山梁斜坡处，采用全封闭钢筋混凝土箱体结构，容量为500m3，外形尺寸为12.20 m12.20 m4.43 m（长宽高），水池正常蓄水位为1 699.05 m，水池设有进、出水管、泄水管、溢水管、检修阀井和吸水坑等。池体、阀井、镇墩、支墩采用C30高抗硫，F200，W6混凝土。池体内设置导流墙。高位水池上部覆土厚1.00 m，池顶设置4根DN200的通风管、2个检修进人孔。南侧池壁1 698.00 m高程设置DN3006的进水管，与扬水管连接；1 695.60 m 高程设置DN2005 的出水管，与干管连接；靠近池底设置DN1504.5泄水管；西侧池壁1 697.45 m高程设置DN4006溢水管，出口布置在已建排洪渠内；东侧 2池壁1 695.60 m高程设置DN2506出水管，与干管连接，出水管阀门设置补气检修阀井。高位水池后接输水管道，共5个干管和5个支管，连接高位水池管道为钢管 DN2506 和钢管DN2005，长各为3.00，2.50 m。其余输水管道为PVC-U 管2506.2，PN0.63；PVC-U 管2007.7，PN1.0；PVC-U管2006.2，PN0.8；PVC-U管2004.9，PN0.63；PVC-U管1606.2，PN1.0；PVC-U管1604.9，PN0.8；PVC-U管752.9，PN0.8；PVC-U 管752.3，PN0.63；输水管道总长约7 747.00 m。干管和支管过洪沟段管沟顶部采用浆砌石护砌。管道沿线主要供水点设置分水口和分水阀井，在分水阀井附近设出地桩方便村民自行取水。根据管道安全运行使用要求，沿线设置若干分岔阀井、进排气阀井、放空阀井和检修阀井等。此工程管道均为埋管，PVC-U 管为扬水、输水管道的主要材质。管沟开挖的临时边坡和回填等技术指标按水文地质和土质情况，根据现场试验确定。管道主要设计内容如下。1）管沟开挖管道沟槽开挖底宽 0.70 m，沟槽开挖边坡有1 0.5，1 0.3 和直挖。沟底设计标高以上 1020mm的原状土保留，铺管前用人工清理。2）管沟回填管道填筑自上而下分为：区，原状料回填，压实度按地面或路面要求；区，砂砾石（d20mm）回填，压实度为80%；区，砂砾石（d20mm）回填，压实度不小于90%；区，砂砾石（d20mm）回填，分层夯实，压实度不小于 95%；区，砂（d5mm）回填，压实度不小于 95%；区，砂垫层（d5mm）基础，压实度不小于90%。回填土不得含有淤泥、腐殖土、冻土及有机物质。沟槽两侧同时回填，试压前管身两侧及管顶上部回填厚度不小于0.50 m，接口部分先不回填，试压合格后再回填。3）管道设计压力扬水管道采用扬水方式，管道承受的最大使用压力按照水泵扬程的 1.4 倍从起点向高处递减。输水管道采用有压重力输水方式，管道承受的最大使用压力按照末端静水头的1.4倍向上游递减。4）PVC-U管技术要求及连接PVC-U 管结构技术要求按照CECS 17：2000埋地硬聚氯乙烯给水管道工程技术规程 的要求执行，管道连接形式采用弹性密封圈插入式柔性接头，与金属附件采用法兰连接。5）钢管及钢制件防腐设计该工程用的少量钢管及钢制件采用 Q235C钢，壁厚612 mm，钢管防腐，内层涂刷环氧富锌底漆200 m、环氧云铁中间漆100 m、环氧类无毒面漆100 m；外层有外包混凝土的涂刷强力胶水泥 0.51.0 mm，无外包混凝土的采用加强级3PE。除锈等级须达到Sa2.5级。6）管道的试压和清洗与消毒管道的水压试验压力取管道最大使用压力，清洗与消毒按照 GB 502682019 给水排水管道工程施工及验收规程 中有关规定执行。3.4 主要材料标准1）混凝土。泵房板、梁、柱采用C25（F200）混凝土；高位水池采用C30（F200，W6，高抗硫）混凝土；阀井底板及支墩采用C25（F200，高抗硫）混凝土。2）管材。塑料管采用给水用硬聚氯乙烯（PVC-U）管、PE管；钢管采用Q235C。3）钢筋。钢筋采用HPB300，HRB400级。3.5 机电设计要点3.5.1 水力机械管井地板高程为1 594.00 m，井内最低动水位为1 610.00 m，水泵出口水池正常蓄水位为1 699.05 m，考虑水泵出口管路损失及留有部分余量，选定水泵设计扬程 100.00 m，根据泵站取水方式采用井用潜水泵。考虑居民用水保证率较高，泵站选用 2 台水泵，正常安装1台，备用1台，可在水泵故障时配合出口水池完成水泵更换工作。单泵额定流量Q为250 m3/h，杨程100.00 m，泵房位于管井正上