秦萍霞

1 浮船取水裝置的建設情況

1.1 尊村引黃工程概況

尊村引黃工程是山西省一項大型多級提水灌排工程,灌溉面積166萬畝,灌溉范圍包括永濟、臨猗、鹽湖、夏縣、聞喜五縣(市、區(qū))的38個鄉(xiāng)鎮(zhèn),596個自然村,占運城市水地面積的1/3,占山西省水地面積的1/10。同時工程還具有灌區(qū)內黃河、涑水河防汛抗旱、排澇(洪、堿)、地下水觀測和土壤改良等功能。1991年以來,又先后承擔了南風、海鑫、關鋁三個工業(yè)集團的供水任務,在運城市的經濟發(fā)展中具有十分重要的作用。

1.2 浮船項目建設緣由

尊村樞紐泵站一級站位于永濟市西北黃河小北干流的尊村嘴上,1978年4月建成投入運行,前十年水源著流條件一直較好,隨著配套工程的實施,提水量逐年增加,特別是1981年提水8 171萬m3,實灌面積超過有效灌溉面積。然而自1989年汛期過后,黃河主流逐步遠離尊村一級站,最遠距離達3 km,出現了歷史上罕見的連續(xù)脫流現象,造成引黃泵站取水十分困難的被動局面。經估算,自脫流以來,截至 1992年年底,泵站運行16年,脫流6年,脫流率37%,減少提水量4.56億m3,減少灌溉面積5 463萬畝,減少社會效益3.3億元,灌區(qū)灌溉保證率僅為20%～25%。水源問題成為制約尊村灌區(qū)正常運行的瓶頸,灌區(qū)農業(yè)生產受到嚴重影響。

1.3 泵站脫流的機理分析

泵站脫流是由于黃河主流擺動造成的。主流擺動是由其本身的諸多因素決定的。其中主要因素為黃河的多泥沙特征,泥沙來源區(qū)系黃河中游的黃土高原區(qū)。因其集雨面積相對較小,洪峰偏,尖瘦入槽,受主槽的調蓄作用,洪峰調平。一般處于不漫灘或少漫灘的情況,使粗泥沙主要沉降在主河槽。主河槽淤積嚴重,必然往兩邊淘刷擴展,因河灘屬液化砂層地質,松軟易沖刷,對水流約束力小,由禹門口即發(fā)生主流擺動。1989年汛期過后,尊村河段由于主流的擺動西移,引起泵站水源主流脫流。

1.4 浮船建設規(guī)模

浪店水源工程尊村浮船泵站設計浮船3艘,提水流量18.2 m3/s,實施中因配套資金未到位,僅完成了神龍1號、神龍2號兩艘浮船建造與安裝,購置水陸兩用挖掘機一臺,兩艘浮船提水流量12.2 m3/s。設計揚程1.5 m～3 m,總裝機660 kW。

1.5 浮船結構及組成

浮船為單底、單甲板、橫骨架式全電焊結構,船殼板采用CCS型船用結構鋼,甲板及船體結構采用Q235-A鎮(zhèn)靜鋼。

浮船總長 Lca=30.95 m,水線長 Lw1=29.37 m,型寬B=9.0 m,型深 H=3.0 m?？蛰d吃水0.8 m,滿載吃水1.5 m,空船重138 t,滿載排水量156.5 t。選用135Aca型號柴油機一臺,N額=110 kW,航區(qū)為B區(qū)。船上安裝船用桁車,桁車行走機械為齒輪,齒條傳動具有鎖定功能,起重量5 t,用于水泵電機等設備的檢修維修。

浮船安裝軸流泵700ZLBd-125立式軸流6臺,電動機布置在甲板上,水泵布置在泵機組艙里,整體機組采用兩層支承結構,盡量減少傳動軸長度來保證浮船重心高度。泵機組兩兩之間凈距離為3 m,雙排錯開排列布置,保證巡視走道及機組間互不影響。全船主甲板以下設四道橫艙壁,將全船分隔成尾尖艙、機艙、泵機組艙、艏空艙和艏尖艙。

2 浮船運行情況及優(yōu)缺點分析

2.1 運行情況

浮船取水裝置2000年6月份投入使用,當年運行2 182臺班時,提水786萬m3;2001年運行1 917臺班時,提水960萬m3,累計提水1 476萬m3。該裝置的運行,適時補充了水源不足,為灌區(qū)抗旱保澆發(fā)揮了重要作用。后因主流擺動頻繁,裝置拆遷困難,加之水源有所改善,至今浮船取水裝置一直未再利用。

2.2 優(yōu)點分析

1)機動靈活,適用性強。

浮船泵站具有動力行走裝置,操作人員隨時都能駕駛浮船至取水較好的地方,最大限度地挖掘黃河客水資源,保證供水不間斷。

2)結構設計合理,運行安全可靠。

船體在設計時,在主甲板下左右船舷布置了壓載水艙,用來調節(jié)浮船的不同吃水深度及機組運行時不平衡力矩的要求,給機組運行提供了一個安全穩(wěn)定可靠的工作平臺。

3)投資省,周期短,見效快,最大限度發(fā)揮工程效益。

尊村浮船取水裝置總投資1 116萬元,若興建同規(guī)模的固定泵站,投資要比浮船泵站增加1/3還要多。更為嚴重的是,建成固定泵站后,水流遷移,又得選址建站,造成極大的浪費。工期短,尊村浮船從開始實施到建成僅用了8個多月,建成調試后當即投入使用,為當年抗旱保澆發(fā)揮了重要作用。

4)解決多年來一直困擾著尊村灌區(qū)取水難的問題。

為保證農業(yè)灌溉需要,尊村引黃局雖然經過很大努力,購買挖掘機,挖河槽引水,甚至還采用定向爆破開辟引渠,但灌季結束后,引渠又被淤積,需不停地挖,不能根本扭轉取水困難的問題,工程效益得不到充分發(fā)揮,不同程度耽誤了工農業(yè)的生產。而浮船泵站建成后,取水保證率提高了,可由原來的40%提高到75%以上。能夠保證12 m3/s的流量,滿足用水需求。

2.3 缺點分析

1)停泊位置不易選取。

黃河小北干流段屬于游蕩性河段,河面寬淺,沙洲密布,汊流較多,主流經常擺動,曾多次發(fā)生“揭底”沖刷現象,河勢極不穩(wěn)定。停泊位置不好選定,當選好地點修建臨時工程后。浮船停泊又存在急流淘刷,危及臨時護岸,影響機組運行的問題,甚至引發(fā)崩岸沖毀出水池險情。

2)遷移時費工費時,錯過最佳用水時間。

為了滿足浮船行走需要,浮船配備了柴油機牽引動力,移動時需要解開纜繩、地錨,收回輸水管道、輸電線路等,浮船行走還面臨著吃水淺,行走困難的問題。新位置需重新開挖船池,做護岸、出水池等配套工程,費工費時,當浮船投入運行后,往往錯過了用水時間。

3)出勤率不高,使用機會不多。

由于主流擺動不定,浮船取水裝置存在當主流遷移后,浮船擱淺,無法工作。當主流靠近沿岸,來水量充沛,靠挖河自流引水本身自流能夠滿足用水需求,因而該裝置出勤率不高。

3 重新啟用浮船的設想

3.1 必要性

尊村引黃是山西省最大一處大型多級提水灌溉工程,灌區(qū)節(jié)水改造工程的實施,農業(yè)灌溉總用水量不斷增加。隨著企業(yè)生產規(guī)模的不斷擴大,工業(yè)用水也呈現增長趨勢。隨著運城市城市人口不斷增加,引黃供水工程也將作為運城市城市供水的一項備用水源工程。未雨綢繆,防患于未然,啟用浮船理所當然。

按照上級部門的安排部署,尊村引黃局完成了尊村泵站改造規(guī)劃,委托山西省水利勘測設計研究院完成了可研報告。省水利廳、省發(fā)改委進行了審批,水規(guī)總院核定概算總投資23 262萬元,泵站更新改造已經啟動,2009年新增項目——一級站更新改造已經實施。灌區(qū)改造力度不斷加大,預期2020年,農業(yè)灌溉面積將達到設計灌溉面積166萬畝,用水量為4.8億m3,工業(yè)供水將達到0.5億m3,城市生活用水將達到0.2億m3,總用水量為5.5億m3,如此巨大的用水規(guī)模,除了實行用水總量控制,定量管理行政措施及渠道防滲減少沿程損失技術措施外,還必須把水源問題解決好。

3.2 啟用浮船泵站的設想

近幾年來,由于黃河主流靠近一級站渠首,挖河引水難度較小,加上沉沙池的輔助,尊村灌區(qū)的水源基本可靠,沒有出現過太大問題,2007年和2009年提水量均超過8 000萬m3,都能夠保障供水,這也是停用浮船的原因之一。為了滿足不斷增長的用水需求,提高水源的保證程度,應該采取三管齊下,多口取水的辦法。

首先,近距離脫流時,繼續(xù)使用挖河引水的辦法,充分利用現有的兩臺水陸兩用挖掘機疏通渠道,確保引水渠暢通。

其次,當脫流距離較遠時,考慮重新啟用浮船引水,基本思路是:離開主流,相對固定,提引結合。即將浮船固定在距離主流500 m～1 000 m的地方,避開主流,選取引流較好的嫩灘地塊,開挖船池。用毛石護砌,做臨時碼頭工程,便于聯絡管、輸水管的安裝固定。架設輸電線路至取水點,通過電纜接至船上變壓器。浮船在船池內工作,通過浮船提水送至一級站前混流池,此方案還需進一步論證。

第三,在特殊情況下,利用浪店水源工程應急供水。臨時浪店水源工程輸水渠道被列入2008年節(jié)水改造新增項目,2009年3月初已完成施工任務,過水流量達到16.5 m3/s左右。在特殊情況下,保證供水需要。

4 結語

經過以上工程的實施,尊村引黃工程必將成為水源可靠、設施齊全、調度靈活、管理一流的現代化灌區(qū),在運城市工農業(yè)生產中必將發(fā)揮重要的作用。