黃再堅(jiān)

(貴州省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，貴陽(yáng)550002)

大沙河水庫(kù)灌溉工程輸水方案比較

黃再堅(jiān)

(貴州省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，貴陽(yáng)550002)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，水利工程建設(shè)項(xiàng)目不斷增多，水庫(kù)灌溉工程是水利工程中的重要部分，也是我國(guó)主要的水資源利用方式，雖然我國(guó)是一個(gè)水資源豐富的國(guó)家，但水資源分布不均的實(shí)際情況使得水資源通過(guò)各種渠道被用于社會(huì)。文章以大沙河水庫(kù)灌溉工程為例探討了水庫(kù)灌溉工程輸水方案的比較。

大沙河;水庫(kù)灌溉;方案比較;管道設(shè)計(jì)

0 引言

灌溉輸水方案的選擇不僅關(guān)系到工程總投資的大小，同時(shí)關(guān)系到對(duì)灌區(qū)沿線生態(tài)環(huán)境的影響及灌溉水利用系數(shù)，只有綜合多方面的因素，才能選擇出最優(yōu)的輸水方案。

1 工程簡(jiǎn)介

大沙河水庫(kù)灌溉工程位于道真仡佬族苗族自治縣北部，水庫(kù)樞紐建在長(zhǎng)江流域?yàn)踅档能饺亟Я髁柘龊由嫌魏佣?，即大小沙河匯口以下約900 m處，距縣城52 km，交通便利。

凌霄河發(fā)源于道真縣大沙河自然保護(hù)區(qū)，由北向南流，在燒雞灣處轉(zhuǎn)入地下成為明暗交替的河流，于白果坪附近又流出地表轉(zhuǎn)向南流在河口鄉(xiāng)注入梅江。

梅江屬長(zhǎng)江流域?yàn)踅档亩?jí)支流，發(fā)源于重慶市南川縣筍子山，向西南流經(jīng)南川、道真兩縣于楊柳灣匯入芙蓉江。大沙河水庫(kù)位于梅江支流凌霄河的上游河段。

大沙河水庫(kù)灌溉工程的工程任務(wù)為:農(nóng)田灌溉和灌區(qū)人畜飲水，受水區(qū)為道真縣三橋鎮(zhèn)、陽(yáng)溪鎮(zhèn)和河口鄉(xiāng)。

本工程主要包括樞紐工程(大壩、溢洪道、老龍洞引水系統(tǒng))和灌區(qū)輸水系統(tǒng)工程兩部分。

其中輸水系統(tǒng)工程分為東部片區(qū)和西部片區(qū)，東部片區(qū)從林場(chǎng)隧洞取水，其后接?xùn)|干管、陽(yáng)溪分干渠、陽(yáng)壩分干渠及梅江、凌霄、五臺(tái)、河口4條支渠;西部片區(qū)從康家山隧洞取水其后接接龍干管和三會(huì)干管。

2 輸水方案比較

在滿(mǎn)足灌溉要求的前提下，選取渠道方案(以下簡(jiǎn)稱(chēng)方案Ⅰ)和管道方案(以下簡(jiǎn)稱(chēng)方案Ⅱ)進(jìn)行比較:

2.1 工程投資比較

表1 工程投資對(duì)照表

2.2 其余各項(xiàng)比較

通過(guò)以上綜合比較，管道輸水方案線路短，并且采用埋管，大部分植被可恢復(fù)，對(duì)生態(tài)環(huán)境影響小，占用土地少。

同時(shí)，管道輸水方案每年節(jié)約用水量138萬(wàn)m3，多余水量一方面可用于灌區(qū)附近即將新建的工業(yè)園區(qū)，另一方面可供給灌區(qū)末端增加的灌面，為本工程帶來(lái)更大得經(jīng)濟(jì)效益［1-3］。

本工程處于大沙河沙河自然保護(hù)區(qū)，若采用對(duì)生態(tài)環(huán)境影響小的方案施工，對(duì)保護(hù)區(qū)的建設(shè)和發(fā)展貢獻(xiàn)是不能用貨幣可以估算的［4-6］。工程線路短縮短工程施工期，節(jié)省工程施工期管理費(fèi)，同時(shí)對(duì)自然保護(hù)區(qū)的影響時(shí)間縮短。所以，選擇管道輸水方案為推薦方案。

表2 輸水方案比較表

3 管道方案設(shè)計(jì)(以東干管為例)

3.1 管徑及管材選擇

按壓力管道經(jīng)濟(jì)流速初估管道直徑，計(jì)算公式為:

初估輸水管道直徑取 DN =0.9 m，V =2.012 m/s，滿(mǎn)足供水管道管經(jīng)濟(jì)流速V=1～3 m/s。根據(jù)近年來(lái)實(shí)施的灌區(qū)工程和市場(chǎng)調(diào)查，綜合考慮價(jià)格、采購(gòu)及施工難易程度，選取玻璃鋼夾砂管和球墨鑄鐵管進(jìn)行管材比較［7-9］。

經(jīng)比較，輸水管道采用玻璃鋼夾砂管道，管道壓力控制在2.5 MPa以?xún)?nèi)，剛度為SN7500。

表3 管材比較成果表

3.2 水頭損失計(jì)算

沿程水頭損失和局部水頭損失按下式計(jì)算:

沿程水頭損失:

局部水頭損失:

東干管布置為:單管DN 900 mm玻璃鋼夾砂管，管道實(shí)長(zhǎng)為3 518.330 m，玻璃鋼夾砂管糙率值n取0.009。水頭損失計(jì)算成果見(jiàn)表4。

表4 東干管水頭損失計(jì)算成果表

3.3 連接池及出水池設(shè)計(jì)

3.3.1 水池消能區(qū)長(zhǎng)度的確定

根據(jù)水面旋滾消能理論和試驗(yàn)，按原蘇聯(lián)A.A.特瑞卡柯夫提出的出水池長(zhǎng)度計(jì)算公式計(jì)算:

式中:h淹最大為出水管口最大淹沒(méi)深度;K為系數(shù)，可根據(jù)《泵站》查得或插值法求得［10］。具體計(jì)算可見(jiàn)表5。

表5 水池消能區(qū)長(zhǎng)度計(jì)算成果表

3.3.2 水池其他尺寸確定

1)管口下緣至池底的距離P主要用以防止池中泥沙或雜質(zhì)物等淤塞出口水，一般采用:P=100～200 mm，本次設(shè)計(jì)P值采用200 mm。

3.3.3 管口上緣最小淹沒(méi)深度

一般采用下式計(jì)算:

計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表6:

表6 管口上緣最小淹沒(méi)深度計(jì)算表

3.3.4 水池寬度B

從施工和水力條件考慮，最小單管出流寬度為:

計(jì)算得 B =1.8～2.7 m，本次設(shè)計(jì)中值采用2.5 m。

4 結(jié)語(yǔ)

道真大沙河水庫(kù)灌溉工程主要工程任務(wù)是農(nóng)田灌溉和灌區(qū)人畜飲水，輸水系統(tǒng)為本工程主要組成部分之一，輸水系統(tǒng)均處于大沙河自然保護(hù)區(qū)內(nèi)，渠道沿線地形較陡，渠道征地面積較大，且多為林地。綜合各方面因素考慮，推薦管道輸水方案為本工程輸水系統(tǒng)實(shí)施方案［11-14］。

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2013-12-09

黃再堅(jiān)(1986-)，男，貴州修文人，助理工程師，從事水工設(shè)計(jì)工作。