(遼寧江河水利水電工程建設(shè)監(jiān)理有限公司,遼寧 沈陽(yáng) 110003)
南票區(qū)位于葫蘆島市西北部,地處遼西丘陵山區(qū),屬典型的北溫帶半濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)氣候,年降水量?jī)H為360~784 mm,水資源匱乏,加上南票煤田40多年的開(kāi)采,造成大面積地表沉陷,同時(shí)受連年干旱及水污染等多種因素制約,人畜生活用水水源已近枯竭。全區(qū)居民生活用水主要采用深井集中供水和農(nóng)村管井、大口井提水,基本為分散供水,相對(duì)集中的居民住宅區(qū)和單位分別由13個(gè)分散小水源供水。全區(qū)居民平均人均用水量?jī)H為27 L/d,不足城鎮(zhèn)居民人均用水量的1/5,隨著地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,居民安全用水的供需矛盾將日益突出。
工程水源選擇烏金塘水庫(kù)水源,水源供給規(guī)模8 000 m3/d。取水頭部至南票區(qū)現(xiàn)狀已經(jīng)敷設(shè)完成DN400輸水管道1條,現(xiàn)狀管道敷設(shè)至城區(qū)邊界處,本工程新建輸水管道由現(xiàn)狀預(yù)留位置敷設(shè)至凈水廠,占用新沙河河道全長(zhǎng)11 957 m,輸水管徑DN400,輸水量按8 800 m3/d(包括10%水廠自用水量及漏失量)。項(xiàng)目從烏金塘水庫(kù)取水,進(jìn)入調(diào)節(jié)池,并進(jìn)入本工程的處理構(gòu)筑物[1]。水廠處理完的水通過(guò)二級(jí)泵站加壓后送入廠外配水管線。本工程新建輸水管道由現(xiàn)狀預(yù)留位置敷設(shè)至凈水廠,輸水量為8 800 m3/d(包括10%水廠自用水量及漏失量)。配水管網(wǎng)平差水量按遠(yuǎn)期8 000 m3/d計(jì)算。分為南北兩個(gè)片區(qū),每個(gè)區(qū)域供水量均為4 000 m3/d。水廠規(guī)劃選址在南票區(qū)九龍街道暖馨小區(qū)東北角,西至新建南票區(qū)醫(yī)院,東至306省道,南至暖馨小區(qū)北側(cè),北至預(yù)建南票天然氣廠南側(cè)。供水廠占地9 793.55 m2,國(guó)有建設(shè)用地,距離水源地7.1 km。
南票區(qū)河谷多為南北向切割煤田,絕大部分為季河谷,喂煤田東北部小凌河長(zhǎng)年流水。該工程涉及河道為女兒河支流新沙河沙鍋屯至高家屯干流段。新沙河發(fā)源于南票區(qū)沙鍋屯鄉(xiāng)上新安村上石佛洞,海拔高程為243.291 m,流域總面積為116 km2,主河道全長(zhǎng)23 km,河道比降為8.2‰。工程范圍內(nèi)河床的地質(zhì)條件簡(jiǎn)單,為第四系沖洪積巖,巖狀為砂及砂石,局部有粉質(zhì)砂和土。巖性為鞍山巖。中等風(fēng)化節(jié)理裂隙發(fā)育微風(fēng)化節(jié)理裂隙較為發(fā)育,裂隙主要走向東北。沿河兩岸以礫石為主,孔隙度小,壓實(shí)性好,山區(qū)基巖裂隙水微弱;本區(qū)地下水的來(lái)源,主要是大氣降水,煤田東北部受小凌河影響,地表水沿裂隙浸入礦井,一般礦區(qū)充水程度較小[2]。
城鄉(xiāng)供水工程輸水管道涉及新沙河河道內(nèi)有景觀攔河壩11處,攔河壩底寬3.0 m,頂寬0.40 m,坡比1:1.2,長(zhǎng)度約為60 m,有供水管線1條,管道管徑0.225 m,埋深1.5 m,截污管道1條,管徑0.6 m,埋深1 m,供暖管線11處,管徑0.2~0.4 m,埋深1.5 m。
南票區(qū)城鄉(xiāng)供水工程穿河管道在新沙河河道內(nèi),新沙河設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)為20 a一遇。故該城市供水工程確定設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為20 a一遇,輸水管道穿越新沙河按照50 a一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行校核[3]。
由上可知,南票區(qū)城鄉(xiāng)供水工程穿越河道在新沙河河道內(nèi),本次采用設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)為20 a一遇,校核標(biāo)準(zhǔn)采用50 a一遇。經(jīng)過(guò)計(jì)算分析,設(shè)計(jì)洪水位在62.53~120.78 m之間,設(shè)計(jì)洪峰流量為780~315 m3/s之間;校核洪水位在63.21~121.31 m之間,校核洪峰流量為1 110~448 m3/s之間。通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)洪水計(jì)算成果分析,本次設(shè)計(jì)洪水成果合理,可以采用計(jì)算成果。
南票區(qū)供水工程輸水管線至凈水廠的管道鋪設(shè)屬于隱蔽工程,工程建設(shè)完工后不會(huì)造成河水水位的壅高,對(duì)河道堤防的防洪造成的影響極小。唯一值得商榷之處在于管線穿堤(壩)出防洪問(wèn)題。
南票區(qū)供水工程輸水管線的管道穿越堤防采用頂管施工,頂管采用鋼筋混凝土專(zhuān)用頂管,頂管在堤基以下可以避免堤防破壞,保障堤防的結(jié)構(gòu)完整性,同時(shí)頂管管道與地下土層緊密結(jié)合,不會(huì)產(chǎn)生任何河水滲漏,確保堤防搶的及防洪功能不受任何影響。
3.5.1 水流平行于岸坡產(chǎn)生的沖刷
沖刷計(jì)算采用《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50286-2013)中的公式,水流平行于岸坡產(chǎn)生的沖刷按下式計(jì)算:
(1)
式中:hs為局部沖刷深度(m);H0為沖刷處的水深(m);Ucp為近岸垂線平均流速(m/s);Uc為泥沙的啟動(dòng)流速(m/s);n為與防護(hù)岸坡在平面上的形狀有關(guān),一般取n=1/4-1/6,本次取0.25。
粘性與沙質(zhì)河床采用張瑞瑾公式計(jì)算,卵石河床采用長(zhǎng)江科學(xué)院公式計(jì)算;
——張瑞瑾公式;
(2)
(3)
d50為河床的中值粒徑(m);H0為行進(jìn)水流水深(m);rs,r分別為泥沙與水的容重(KN/m3);g為重力加速度(m/s2)。
Ucp的計(jì)算應(yīng)符合下列規(guī)定:
(4)
式中:U為行近流速(m/s);η為水流流速分配不均勻系數(shù),根據(jù)水流流向與岸坡交角α角查表采用。
3.5.2 水流斜沖防護(hù)岸坡產(chǎn)生的沖刷
當(dāng)水流經(jīng)過(guò)倉(cāng)儲(chǔ)基地后,該側(cè)河道變寬,并且與水流方向成90°夾角。此時(shí)沖刷深度計(jì)算依舊采用《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50286-2013)中的公式,計(jì)算結(jié)果如表1。
表1 沖刷深度計(jì)算成果表(右岸斜沖)(p=2%)
由表1計(jì)算可得,50 a一遇洪水局部最大沖刷深度為1.99 m,要求堤基最小埋深2.0 m。
南票區(qū)城鄉(xiāng)供水工程新沙河供水管線的鋪設(shè)不會(huì)改變新沙河地方布設(shè),總體上符合新沙河防洪工程規(guī)劃要求,規(guī)劃區(qū)主要有新沙河堤防和景觀攔河壩,現(xiàn)已按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)建成使用,供水管線工程不會(huì)影響水利規(guī)劃的實(shí)施。
該工程的建設(shè)為隱蔽工程,工程完工后基本不會(huì)占用河灘地行洪面積,說(shuō)明工程建成后對(duì)新沙河行洪基本沒(méi)有影響。
根據(jù)本工程項(xiàng)目所在河段的河床穩(wěn)定性分析,表明河床是比較穩(wěn)定的。工程建成后對(duì)本河段的行洪安全基本沒(méi)有影響,相應(yīng)對(duì)新沙河水流的流態(tài),河流流速影響不大,對(duì)河勢(shì)穩(wěn)定不會(huì)帶來(lái)較大的不利影響。
該工程處于新沙河河道較為穩(wěn)定河段,屬于比較穩(wěn)定的蜿蜒型河道。河流兩岸為近期修建的堤防,因此對(duì)堤防無(wú)影響,施工期間可能會(huì)對(duì)現(xiàn)有堤防及其他水利工程造成一定影響。為了保證堤防安全,在穿越堤(壩)管線施工過(guò)程中要嚴(yán)格按照施工規(guī)范的要求,保質(zhì)保量地完成各道工序?;靥钔练綉?yīng)采用原來(lái)開(kāi)挖的土方,分層碾壓,達(dá)到原設(shè)計(jì)要求的各項(xiàng)指標(biāo),并經(jīng)設(shè)計(jì)、監(jiān)理及有關(guān)管理部門(mén)驗(yàn)收合格后才可完工交付使用。
新沙河主要汛期在每年的6~9月份,該工程施工期,若遇汛期洪水,會(huì)對(duì)施工產(chǎn)生不利影響;同時(shí),由于其在河道附近施工,不能擠占防汛搶險(xiǎn)道路,確保防汛搶險(xiǎn)道路暢通。
新沙河屬于比較穩(wěn)定的蜿蜒型河道,河道沒(méi)有發(fā)生大的河勢(shì)變化的可能。因此,這條河流將是非常穩(wěn)定的,不會(huì)發(fā)生大的河勢(shì)演變。
由于工程本身河段內(nèi)有供暖管道、截污管線、供水管線,在施工時(shí)要嚴(yán)格按照相關(guān)水利規(guī)范執(zhí)行,根據(jù)規(guī)劃圖紙,避開(kāi)供暖管道、截污管線、供水管線,避免對(duì)供暖管道、截污管線、供水管線工程造成影響和破壞。
經(jīng)計(jì)算復(fù)核,南票區(qū)城鄉(xiāng)供水工程新沙河沙鍋屯段只高家屯段供水管線對(duì)防洪影響的主要評(píng)價(jià)結(jié)果:
(1)本次計(jì)算范圍內(nèi)河道全長(zhǎng)11 957 m;布置河道計(jì)算橫斷面22個(gè)。經(jīng)過(guò)計(jì)算分析,設(shè)計(jì)洪水位在62.53~120.78 m之間,設(shè)計(jì)洪峰流量為780~315 m3/s之間;校核洪水位在63.21~121.31 m之間,校核洪峰流量為1 110~448 m3/s之間;局部最大沖刷深度為1.99 m,要求堤基最小埋深2.0 m。
(2)新沙河為比較穩(wěn)定的蜿蜒型河道,河道沒(méi)有發(fā)生大的河勢(shì)變化的可能,該項(xiàng)目建設(shè)屬于隱蔽工程,對(duì)河流幾乎沒(méi)有影響,河流將是非常穩(wěn)定的,不會(huì)發(fā)生大的河勢(shì)演變。
(3)新沙河主要汛期在每年的6~9月份,該工程施工期,若遇汛期洪水,會(huì)對(duì)施工產(chǎn)生不利影響;同時(shí),由于其在河道附近施工,不能擠占防汛搶險(xiǎn)道路,確保防汛搶險(xiǎn)道路暢通。本工程為隱蔽工程,工程建成后不會(huì)引起水位雍高。
(4)防洪影響。該工程建設(shè)符合防洪標(biāo)準(zhǔn)要求,對(duì)河道泄洪影響極小。
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[3]趙希嶺.防洪評(píng)價(jià)報(bào)告編制中有關(guān)問(wèn)題的探討[J].水利技術(shù)監(jiān)督.2011.19(2):34-35.