陽曲供水工程事故備用池設計簡述

劉瑞杰

（山西省水利水電勘測設計研究院，山西 太原 030024）

陽曲供水工程事故備用池設計簡述

劉瑞杰

（山西省水利水電勘測設計研究院，山西 太原 030024）

供水工程中的事故備用池，是在管線、泵站等建筑物發(fā)生事故、檢修時，為提高供水保證率、不間斷供水而設置的永久性工程設施。對陽曲供水工程事故備用池的容量確定、位置選址、主要結構設計以及基礎處理等方面進行了闡述，以為類似工程設計提供參考。

事故備用池；容量；選址；結構設計；供水工程

1 工程概況

陽曲供水工程全長38.75km，包括取水工程、壓力管線、加壓泵站及末端事故備用池，是山西省萬家寨引黃工程聯(lián)接段配套工程，涉及太原市尖草坪區(qū)和陽曲縣2個縣（區(qū)）。工程起點位于引黃聯(lián)接段7號洞出口呼延調蓄池進水箱涵取水，經壓力管線至陽曲縣受水區(qū)。供水對象為太原市工業(yè)新區(qū)、陽曲縣轉型發(fā)展產業(yè)園區(qū)及陽曲縣城鎮(zhèn)生活用水，供水管線終點位于陽曲縣北側大運高速公路大盂服務區(qū)西側，近期年供水量3000萬m3，遠期年供水量4900萬m3，工程等別為Ⅲ等。

供水工程中的事故備用池，是在管線、泵站等建筑物發(fā)生事故、檢修時，為提高供水保證率、不間斷供水而設置的永久性工程設施。供水對象為工業(yè)、城市和生活用水的供水工程，供水保證率要求高，發(fā)生事故或檢修期供水仍不能間斷，因此事故備用池的作用顯得尤為突出。

2 事故備用池設計

2.1 容量確定

首先對工程所在區(qū)域的水資源供需進行分析，包括需水分析、供水能力分析、供需平衡分析和水資源配置量。根據(jù)水資源配置量，結合供水對象的重要性設計保證率，確定事故備用水池容量。

陽曲供水工程主要是為太原市工業(yè)新區(qū)和陽曲縣轉型發(fā)展園區(qū)的工業(yè)企業(yè)提供生產用水，設計保證率為95%，發(fā)生事故或檢修期間仍能不間斷供水，按照《室外給排水設計規(guī)范》，結合已建工程經驗，按遠期供水規(guī)模用水量考慮，確定該事故備用池容積為18.8萬m3。

2.2 選址和結構類型選擇

事故備用池的結構類型主要有三種：一是利用天然溝道、河道筑壩或利用現(xiàn)有水庫；二是在地勢相對平坦地段修筑平原圍封型水庫；三是調蓄容量較小時采用小型砌石或鋼筋混凝土水池。

陽曲供水工程主要用水戶為位于輸水線路中段和輸水線路末端的太原工業(yè)新區(qū)和陽曲縣轉型發(fā)展園區(qū)。輸水線路沿線在陽曲縣境內有北留水庫和迎春水庫兩座?。ㄒ唬┬退畮?，庫容分別為122萬m3和106萬m3，工程主要任務為防洪和灌溉。水庫存在如下問題：調蓄庫容有限，難以滿足本工程的調蓄容量要求；多泥沙河流，水質較差；水庫均地處輸水線路中后段，庫水位在高程上不能滿足供水要求。因此不推薦采用這兩座水庫作為調蓄建筑物，考慮新建平原圍封水庫為工程調蓄工程。根據(jù)工程區(qū)內的地形、地質、現(xiàn)有水利工程狀況、用水戶位置以及本工程輸水用水要求，提出末端單池方案和雙池方案進行比選（工業(yè)新區(qū)分水口和線路末端）。

2.2.1 單池方案

調蓄水池選址在陽曲縣馬坡村東側，大運高速與108國道之間的三角地帶的單面坡上，地形東南高西北低，地面在1009～998m之間，高差11m，調蓄池工程范圍沒有天然河道和溝道，沒有防洪問題。水池容積按近期供水規(guī)模3～4d水量的70%考慮，確定該事故備用調蓄池容積為18.8萬m3，占地面積約5.3hm2；遠期規(guī)模下可提供陽曲轉型發(fā)展園區(qū)4d用水量。

該方案的優(yōu)點是：調蓄水量和高程上均可滿足供水工程需要；建筑工程投資?。还こ陶嫉厣?，征地費用低；工程管理集中。缺點是施工供水期間，太原市工業(yè)新區(qū)供水線路較長。

2.2.2 雙池方案

陽曲供水工程受水區(qū)有工業(yè)新區(qū)和轉型發(fā)展園區(qū)兩個用水區(qū)，分別設置調蓄池，南池位于陽曲縣園子村東、喬溝村以西，該蓄水池主要任務是給太原市工業(yè)園區(qū)提供工業(yè)用水，水流自流進水池；北池位于陽曲縣馬坡村東側、大運高速公路大盂服務區(qū)西側的空地上。

該方案的優(yōu)點是：在調蓄水量和高程上完全可以滿足工程需要，分別設置調蓄池，可分片就近解決事故期應急供水；正常供水期可對太原工業(yè)新區(qū)供水起到調蓄作用。缺點是：工程投資大；南池選址困難，由于太原工業(yè)新區(qū)已規(guī)劃多年，目前尋找高程、面積、防洪等符合要求條件的場地難度很大；現(xiàn)布置方案地處陽興河邊的臺地上，周圍村莊民居及學校企業(yè)較多，均低于調蓄池底高程，臺地狹小，壩腳至臺地邊緣最小距離為20m；調蓄池工程防護要求高，工程失事后果嚴重。

經綜合比較，單池方案在工程投資、工程管理等方面均具優(yōu)勢，雖不便于對太原工業(yè)新區(qū)供水進行調節(jié)，可在各用水戶內部配套解決。雙池方案中南池選址困難，選址被村莊、民居、企業(yè)及學校包圍，地勢高，工程安全影響較大。因此推薦采用單池方案。

2.3 結構設計

事故備用池根據(jù)功能分為入庫段、蓄水池、出口段三部分。

事故備用池為平原圍封型水池，平面呈矩形，水池周長約725m，庫容18.8萬m3，正常蓄水位1007m，壩頂高程1008m，平均水深7m，最大壩高9.5m。池頂通道寬6m，環(huán)水池一周設C25預制塊混凝土路，在水池西側與上壩公路連接后與108國道相接。池頂上游側設電纜溝，下游側設排水溝。壩頂迎水側設1m高C25鋼筋混凝土防浪墻，防浪墻頂設照明。池頂及坡面排水系統(tǒng)由壩頂環(huán)形排水溝和下游壩坡縱向排水溝組成。事故備用池西南半部分以開挖斷面為主，東北半部分以填方斷面為主。填方段壩體為均質碾壓土壩，壩體迎水面坡度1∶3，背水面坡度1∶2.5。迎水面壩坡防滲結構層從下至上依次為200mm厚砂墊層、復合土工膜、200mm厚砂墊層、200mm厚碎石過渡層和150mm厚C25預制混凝土自錨塊。背水壩坡采用帶孔聯(lián)鎖土工磚防護。池底防滲結構層從下至上依次為池底翻夯碾壓1000mm、復合土工膜、500mm厚黏土覆土層、150mm厚的預制混凝土自錨塊。

進口入庫段位于事故備用池東南角，由進口閥室、進水池、陡坡段及消力池海漫段組成。進口閥室為圓形C25鋼筋混凝土結構，壁厚0.6m，深度5.3m，主要作用是控制水流和水池檢修時使用。進水池長15m，由進口水池和溢流池組成，為C25鋼筋混凝土結構。進口水池長5m，壁厚0.5m，水流通過進口水管進入，在進口水池穩(wěn)流后經溢流堰進入溢流池，溢流池長8.7m，寬1.5m；陡坡段及消力池主要作用是消除水流多余能量，使水流平穩(wěn)進入事故備用池，為C25鋼筋混凝土結構，寬1.5m，陡坡長23.7m，消力池長5.5m，池壁厚0.5m；海漫為C15素混凝土結構，長10m，厚0.2m，寬10m。

出口段位于事故備用池西北角，由出口水池、穿壩鋼管、控制閥井組成。出口水池位于池內部，C25鋼筋混凝土結構，長6.5m，寬4m，壁厚0.5m；穿壩鋼管為直徑1000mm，長35m，采用C25鋼筋混凝土包封，厚0.5m，為了防止接觸沖刷、延長滲徑，沿管道每隔15m設一道1m截水環(huán)。出口管控制閥室位于穿壩鋼管末端，作用是控制和分配供水流量，閥井為C25鋼筋混凝土圓筒結構，閥室內徑6m，壁厚0.6m。

2.4 基礎處理

事故備用池為半挖半填式，其中挖方段沿壩軸線長324.88m，回填段長400m。根據(jù)工程地質情況，將基礎處理范圍分為壩體填筑段、原土開挖邊坡段、池底三個部分。填筑段壩體為碾壓均質土壩結構，壩基最大寬度50m。結合已建工程經驗，壩基礎采用3∶7灰土擠密樁處理。樁徑0.4m，間排距1m，樁長根據(jù)地勘資料濕陷性范圍確定，灰土擠密樁樁底高程在986.638～993.952m之間，樁長11～16m。原土開挖邊坡段位于事故備用池西北段，地面高程大于設計壩頂高程為原土開挖邊坡，與壩體填筑段一致。池底部分開挖后可挖除部分濕陷性土層，如土工布失效造成的局部濕陷不會造成工程安全問題，僅對開挖后池底1m厚原土進行翻夯處理。

3 結語

陽曲供水工程事故備用池在設計過程中需要考慮水池處在濕陷性黃土地區(qū)，對基礎進行處理并結合現(xiàn)場實際優(yōu)化地基處理方案，確保工程安全、可靠。

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］1004-7042（2016）06-0026-02

劉瑞杰（1980-），男，2006年畢業(yè)于太原理工大學土木工程專業(yè)，工程師。

2016-04-01；

2016-05-12