田春玲，張麗偉

(吉林水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，吉林長(zhǎng)春130021）

1 工程概況

引嫩入白工程是充分開(kāi)發(fā)利用嫩江水資源，向吉林省白城市、鎮(zhèn)賚縣城等城鎮(zhèn)和白沙灘灌區(qū)、五家子灌區(qū)供水，向莫莫格濕地進(jìn)行常態(tài)補(bǔ)水。工程多年平均引水量6.44億m3。主要建筑物包括白沙灘泵站、白沙灘泵站—洋沙泡水庫(kù)間輸水總干渠、洋沙泡水庫(kù)、五家子灌區(qū)分項(xiàng)工程、白城市和鎮(zhèn)賚縣城市供水分項(xiàng)工程建筑物等。

引嫩入白城市供水工程是通過(guò)青山加壓泵站將水送至白城市城區(qū)，以白城市城區(qū)居民生產(chǎn)生活、發(fā)電、工業(yè)用水為主，供水對(duì)象為白城市發(fā)電公司、白城熱電廠和工業(yè)園區(qū)。根據(jù)工程總體規(guī)劃，該工程分為兩期實(shí)施，一期輸水流量為1.295 m3/s，管線總長(zhǎng)39.57 km，管路土建工程總投資9 641.92萬(wàn)元，占工程建筑工程投資的45.47%。

2 輸水管材方案比選

該工程中輸水管道占投資的比重較大，管材的選擇不僅會(huì)影響到投資，而且選用不當(dāng)會(huì)造成事故或增加不必要資金，因此管材的選擇應(yīng)根據(jù)工程的具體情況，做技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、安全、工期等多方面分析比較，綜合平衡后確定。

該工程設(shè)計(jì)供水規(guī)模為2.59 m3/s，分為兩期實(shí)施，一、二期引水規(guī)模均為1.295 m3/s。輸水管管徑按下式估算

式中 V—經(jīng)濟(jì)流速，0.6～1.2 m/s。

經(jīng)計(jì)算輸水管可選用D900，D800兩種規(guī)格管道，在這兩級(jí)中，常用的管材有鋼管、球墨鑄鐵管、預(yù)應(yīng)力混凝土管、玻璃鋼管、鋼塑復(fù)合管、預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管（pccp）等，各種管材比較見(jiàn)表1。

表1 各種管材比較表

通過(guò)表1分析，鋼管、鋼塑復(fù)合管雖然承壓能力高，施工方便，但鋼管造價(jià)高，鋼塑復(fù)合管價(jià)格不穩(wěn)定。設(shè)計(jì)從管材價(jià)格、施工條件和承壓能力等綜合考慮，選擇預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管、球墨鑄鐵管、玻璃鋼管3種管材進(jìn)行輸水工程方案比較分析，見(jiàn)表2。

通過(guò)上述分析，設(shè)計(jì)從輸水工程投資、管道損失、供水保證率、工程管理等方面綜合考慮，選擇投資較少、安裝簡(jiǎn)便、維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用少，根據(jù)工程實(shí)際地形特點(diǎn)和輸水線路長(zhǎng)度，為保證給水安全，根據(jù)幾種管材實(shí)際特點(diǎn)，該工程擬定管材采用球墨鑄鐵管。

表2 輸水管路(A管線段)工程方案比較表

3 水力計(jì)算

3.1 引水流量確定

輸水管道引水流量為泵站的設(shè)計(jì)流量2.59 m3/s。根據(jù)工程總體規(guī)劃,該工程分為兩期建設(shè)。一、二期各實(shí)施設(shè)計(jì)流量的一半，即1.295 m3/s。根據(jù)用戶需求，管路 （A線）發(fā)電公司設(shè)計(jì)流量為0.457 m3/s；管路（B線）總設(shè)計(jì)流量為0.82 m3/s，其中熱電廠0.385 m3/s、工業(yè)園區(qū)0.435 m3/s。

3.2 管路水頭損失計(jì)算

（1）管路沿程損失水頭計(jì)算

式中 hf—各管段沿程水頭損失，m；Q—各管段設(shè)計(jì)流量，m3/s；d—管內(nèi)徑，m；n—糙率；L—管段長(zhǎng)度，m。

（2）局部水頭損失計(jì)算式中 hj—局部水頭損失，m；ξ—局部水頭損失參數(shù) （查《水力計(jì)算手冊(cè)》表重力加速度，m/s2。

（3）總的水頭損失

經(jīng)計(jì)算，（A線）白城發(fā)電公司輸水管路管徑為DN800，總的水頭損失45.50 m，B線輸水總管路管徑為DN900，熱電廠支管管徑為DN800，水頭損失28.30 m，工業(yè)園區(qū)支管管徑為DN700，水頭損失24.60 m。

3.3 管路壓力線計(jì)算

管路末端壓力線高程按各用水部門需求，管路出口末端壓力除發(fā)電公司為0.15 MPa，其余均為0.10 MPa。管路末端壓力線高程為管路末端出口中心線加出口壓力水頭。泵站出口壓力線高程取管路末端壓力線加泵站出口至管路末端的沿程及局部水頭損失之和。

4 管路設(shè)計(jì)

（1）管線平面設(shè)計(jì)。根據(jù)實(shí)測(cè)1/1 000地形圖，A線管線自青山加壓泵站出口至發(fā)電公司管線全長(zhǎng)27.38 km。B線管線全長(zhǎng)12.19 km，其中總管段長(zhǎng)6.283 km，熱電廠支線長(zhǎng)2.583 km，工業(yè)園區(qū)支線長(zhǎng)3.319 km。在管路沿線水平向轉(zhuǎn)角處設(shè)置彎頭連接，并設(shè)置鎮(zhèn)墩。同時(shí)在地表面埋設(shè)標(biāo)志。

（2）管線縱斷面設(shè)計(jì)。管路采用地埋管，根據(jù)當(dāng)?shù)貎鐾辽疃葹?.05 m，為防止凍脹破壞，設(shè)計(jì)管頂覆土厚度為2.1 m。在管路縱向轉(zhuǎn)角大于5°處設(shè)置彎頭連接，并設(shè)置鎮(zhèn)墩。管路自泵站出口沿線在管道凸起點(diǎn)，設(shè)置自動(dòng)進(jìn)（排）氣閥；長(zhǎng)距離無(wú)凸起點(diǎn)的管段，間隔不大于1 000 m就應(yīng)增設(shè)自動(dòng)進(jìn)（排）氣閥。在管道低凹處，設(shè)排空閥，并每隔4 000～5 000 m設(shè)置一檢修井。經(jīng)布置共設(shè)計(jì)管路閥井135個(gè)。

（3）管道橫斷面設(shè)計(jì)。該工程凍土層最大凍深2.05 m，因此，整個(gè)管線段管道的埋深H=0.842+2.05+0.3＝3.19 m，按3.2 m控制；管槽開(kāi)挖底寬B=0.842+0.5=1.342 m，按1.35 m控制；開(kāi)挖邊坡1∶1.5；管路采用原土基鋪設(shè)。管槽棄土應(yīng)堆放在管槽同一側(cè)最少0.3 m以外處，另一側(cè)作為臨時(shí)施工道路，一定要保證基槽底部平直、密實(shí)、干凈。

管槽采用原開(kāi)挖土回填，回填土采用分層壓實(shí)法，回填土分3個(gè)區(qū)，Ⅰ區(qū)為管身區(qū)、Ⅱ區(qū)為管頂以上500 mm區(qū)域、Ⅲ區(qū)為Ⅱ區(qū)以上至原地面區(qū)域?；靥罘譃槎?，第一步回填Ⅰ，Ⅱ區(qū)。Ⅰ，Ⅱ區(qū)應(yīng)用松散并比較純凈的土，不能拋填，管區(qū)回填材料的粒徑、材料必須與管溝的自然土壤相協(xié)調(diào)，且回填土不得含有磚石瓦片以及凍土和大于50 mm的硬土塊等。其余部分回填土料不做特殊要求。回填土應(yīng)均勻攤開(kāi)，每層土厚不超過(guò)300 mm，仔細(xì)夯實(shí)，密實(shí)度要求達(dá)到95%(Ⅰ區(qū))與85%(Ⅱ區(qū))。管身和接頭部分周圍的回填要求兩側(cè)同時(shí)進(jìn)行。第二步回填Ⅲ區(qū)，每次回填厚度不能超過(guò)300 mm，填筑夯實(shí)后考慮回填后的沉陷，回填土應(yīng)略高于地面。