柳林縣黃河提水工程取水構(gòu)筑物方案比選

秦國強(qiáng)

（山西省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024）

柳林縣黃河提水工程取水構(gòu)筑物方案比選

秦國強(qiáng)

（山西省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024）

黃河提水工程取水口主要任務(wù)是為高紅工業(yè)園區(qū)供水，其取水方式的選擇直接關(guān)系到供水的穩(wěn)定性和可靠性。介紹了取水口的工程概況和地質(zhì)條件，對移動(dòng)式取水構(gòu)筑物和固定式取水構(gòu)筑物兩種方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行比選，推薦采用固定式泵站取水方案。

取水口；取水構(gòu)筑物；移動(dòng)式取水；固定式取水；方案比選

1 工程概況

柳林縣位于呂梁山脈西側(cè)，晉陜峽谷的黃河?xùn)|岸，北與臨縣為鄰，東與呂梁市、中陽縣接壤，南與石樓縣交界，西隔黃河與陜西省相望。黃河提水工程取水口位于柳林縣西部，距縣城約26km，取水水源為黃河水，由一二級泵站、沉沙池、輸水隧洞和倒虹等組成。主要為高紅工業(yè)園區(qū)及沿線133.33hm2棗樹供水，設(shè)計(jì)流量1.12m3/s。根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》及《泵站設(shè)計(jì)規(guī)范》，確定工程規(guī)模為中型，工程等別為Ⅲ等，泵站、輸水隧洞等建筑物級別為3級，洪水標(biāo)準(zhǔn)為30年一遇洪水設(shè)計(jì)，100年一遇洪水校核。由于取水口至高紅工業(yè)園區(qū)高差在110m左右，因而黃河水不能從水源地自流到工業(yè)園區(qū)，需要設(shè)置具有提升功能的取水建筑物將水送至工業(yè)園區(qū)。

2 取水口地質(zhì)條件

取水口位于軍渡村下游約2.0km的黃河左岸河漫灘上，站址區(qū)地形較平緩。左側(cè)緊靠黃河岸邊基巖邊坡，坡高24m，坡度近于直立，坡頂為沿黃公路。

站址左側(cè)緊靠山坡坡腳處堆積有人工堆積物（QS），巖性為砂巖、泥巖碎塊石，屬沿黃公路筑路時(shí)開挖的石渣。中部為第四系全新統(tǒng)洪沖積物（Q4pal），巖性為級配不良礫、卵石混合土，結(jié)構(gòu)松散，卵礫石磨圓度較好，主要成分為砂巖、灰?guī)r等，厚3.0～6.7m。下部基巖為三疊系下統(tǒng)劉家溝組第一巖組（T1l-1）巖性上部紫紅、淺紫色細(xì)—中細(xì)粒中厚層砂巖夾兩層紫紅色泥巖，中部為中厚層紫紅色厚層砂巖、泥巖互層，底部紫紅、淺紫色細(xì)—中細(xì)粒中厚層砂巖。

3 取水構(gòu)筑物比選

根據(jù)地形條件，針對工程實(shí)際情況，擬定移動(dòng)式取水構(gòu)筑物和固定式取水構(gòu)筑物兩種形式進(jìn)行比選。

3.1 工程布置

移動(dòng)式取水構(gòu)筑物主要分纜車式取水、浮船式取水和潛水泵直接取水三種形式。相比其他兩種形式，浮船式取水構(gòu)筑物具有工程用材少、投資小、無復(fù)雜水下工程、施工簡單、工期短等優(yōu)點(diǎn)，采用搖臂式連接時(shí)，不需更換接頭，移動(dòng)船位，管理簡便。故選用浮船式取水構(gòu)筑物作為比選形式。

泵房布置在河面非主流上，距岸邊約40m，平面尺寸36.2m×14.4m（長×寬）。泵站是一組圓形的曲柄連桿運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其旋臂是巨型曲柄，浮船系連桿，主要由岸坡旋轉(zhuǎn)支承座、浮船旋轉(zhuǎn)支承座，浮船、潛水供水泵、安裝系統(tǒng)輸水管等構(gòu)成，岸坡旋轉(zhuǎn)支承座固定在岸坡基礎(chǔ)上。浮船式泵站利用浮船隨水位同步下降或上升形成自然浮力，驅(qū)動(dòng)旋臂曲柄在岸坡旋轉(zhuǎn)支承座中作角向旋轉(zhuǎn)，浮船隨水位同步上升或下降而作角向旋轉(zhuǎn)，浮船（連桿）自身也作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)自然調(diào)整自身平衡，并保證水泵正常工作吸水。通過搖臂式聯(lián)絡(luò)管引水進(jìn)入埋設(shè)的壓力管道，穿越公路后沿公路內(nèi)側(cè)向下游進(jìn)入沉沙池。

固定式取水構(gòu)筑物取水口站址所處位置地形較平緩，地面高程約639m。經(jīng)取水泵站提水后，通過566m長的壓力管道進(jìn)入沉沙池。泵站由主廠房、進(jìn)水塔、壓力管道等建筑物組成。主廠房為岸塔式圓形結(jié)構(gòu)，內(nèi)徑14.0～16.26m，基礎(chǔ)座落于基巖上，安裝4臺(tái)立式斜流水泵，設(shè)計(jì)揚(yáng)程32m，大小泵單機(jī)流量分別為0.71m3/s，0.5m3/s，總裝機(jī)容量 1210kW。

進(jìn)水閘布置于泵房前，進(jìn)口設(shè)疊梁門攔沙兼取表層水，根據(jù)河道水位及泥沙淤積高度，調(diào)整疊梁門放置數(shù)量，并在疊梁門頂部放置攔污柵攔截污物，避免污物進(jìn)入泵站進(jìn)水池，其后設(shè)平板鋼閘門。

3.2 方案比選

浮船式泵站位于河道，固定式泵站位于河岸，都受洪水、泥沙對建筑物的直接影響，需適應(yīng)河道水位變化。固定式泵站及取水口建在河岸，水位陡漲陡落對其影響不大，且泵站緊靠河堤公路，交通和運(yùn)行管理方便，但圍堰工作量大、施工周期長。浮船式泵站不需要施工圍堰，建造簡單方便、周期短，但站址處黃河河谷寬270m，根據(jù)實(shí)測資料，在遭遇30年一遇洪水時(shí)，水位漲幅33min達(dá)1.99m，流速達(dá)12.8m/s，不利于浮船的穩(wěn)定，且泵房距河堤較遠(yuǎn)，交通不便，需利用水路交通，不便于泵站的運(yùn)行管理，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高。

為使方案更加合理，對兩種取水方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行比較，見表1。根據(jù)表1可知，浮船方案比固定泵站方案可節(jié)省投資128.8萬元，但由于黃河水位漲落幅度大、流冰期長、流速大，不利于浮船的穩(wěn)定和正常取水；而固定式泵站可有效解決水位變動(dòng)取表層水問題，又避免了流冰對泵站的取水影響，且能與沿黃公路有效結(jié)合，因此選擇固定式泵站為推薦方案。

TV671

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1004-7042（2011）09-0039-01

表1 取水方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較表

秦國強(qiáng)（1979-），男，2002年畢業(yè)于華北水利水電學(xué)院水利水電建筑工程專業(yè)，工程師。

2011-07-19；

2011-08-23