吳祥朗
(鎮(zhèn)巴縣水保站 陜西 鎮(zhèn)巴 723600)
鎮(zhèn)巴縣位于陜西省南部,漢中市東南隅,介于東徑 107°25′30″~108°16′42″,北緯 30°08′54″~32°50′42″之間,距漢中市 184km。東鄰安康市紫陽、漢陰兩縣,南、西毗連四川省通江縣和萬源市,西北與西鄉(xiāng)縣接壤。全縣地處大巴山西部、米倉山東段,境內(nèi)山巒重疊,河溝縱橫,山高坡陡。巴山主脈自西北向東南縱貫全縣,海拔高度在425m~2534m之間,平均海拔1231m,相對高差2109m。
鎮(zhèn)巴縣地處陜西最南部,是陜西省的暴雨中心,洪澇災(zāi)害頻繁發(fā)生。2010年7月24日,縣境內(nèi)發(fā)生特大暴雨洪澇災(zāi)害,造成交通中斷、水利設(shè)施沖毀、農(nóng)田被淹沒等重大損失。位于縣境內(nèi)觀音鎮(zhèn)的余家埡抽水灌溉工程受到嚴重損毀,其中:攔水壩1座、抽水站1座、蓄水池1座全部毀壞。灌區(qū)300畝茶園受到干旱威脅,茶葉產(chǎn)量嚴重下降,茶葉品質(zhì)低,當?shù)亟?jīng)濟收入受損嚴重,急需修建攔水壩、抽水站和蓄水池,恢復灌溉設(shè)施。
2.1.1 布局原則
(1)基本維持原灌區(qū)平面布置、設(shè)計流量、渠道比降等不變;
(2)盡量在原有工程的基礎(chǔ)上修復和加固;
(3)在保證工程安全的前提下,因地制宜,減少工程造價,力爭費省效宏。
2.1.2 工程布局
該工程在林場溝修建攔水壩一座,在溝道右岸修建抽水站一座,抽水至山頂蓄水池,進行茶葉灌溉。田間灌溉設(shè)施完好,按原布局,不再進行設(shè)計。
①引水低壩:建攔水壩1座;②建抽水站:建一級抽水站1座(泵房、管理房一處各一間、輸電線路1.1km);③蓄水池:建蓄水池1座。
(1)灌溉保證率與灌溉定額
水源:林場溝常流水,最枯流量0.008m3/s。
灌溉保證率確定為75%。
灌溉定額:茶園灌溉定額120m3/畝計。
灌溉方式:抽水站抽水至蓄水池,用φ20管道進行灌溉。
利用系數(shù):管道水利用系數(shù)采用0.90。
灌溉面積300畝。
(2)抽水站流量的確定
抽水站流量按下式確定:
式中,Q——抽水站抽水流量,m3/s;
T——灌溉周期,天,T=15;
T——日灌溉時間,h,t=18;
η——灌溉水有效利用系數(shù),η=0.9;
A——灌溉面積,畝;
M——灌水定額,m3/畝,M=12 m3/畝次;經(jīng)計算,Q=0.00412m3/s。
3.2.1 攔水壩修復
為保證灌溉引水,在林場溝修復引水低壩1座,根據(jù)原壩體,仍采用漿砌石重力壩。
(1)壩址選擇
依據(jù)項目區(qū)地形、河溝斷面及相關(guān)地質(zhì)資料,壩址選在林場溝上游,溝道斷面最窄處。
(2)攔水壩壩頂高程的確定
根據(jù)灌溉引水要求及已成壩的蓄水情況,溝道新建攔水壩址的蓄水容積的大小確定壩高為3.0m(即785.40m)。
(3)攔水壩壩型與體形尺寸
根據(jù)引水水位要求,壩址地質(zhì)、地形條件和引水流量等因素,攔水壩有效高度(攔水面高度)2.0m。壩長20.0m,頂寬1.0m。坡比1∶1,基礎(chǔ)深1.0m,壩后消力池長1.0m,深0.4m。采用M10漿砌片石,M10水泥砂漿抹面。
3.2.2 抽水站設(shè)計
該工程抽水站建于溝道右岸,在溝道中央修建攔水壩,從水壩抽水至山頂蓄水池,進行茶葉灌溉。該抽水站地形揚程為228.6m,根據(jù)該泵站地形條件及運行情況,確定采用一級抽水方案。
(1)抽水站流量的確定
表1 水泵安裝高度計算表
表2 水泵特性表
Q=0.00412m3/s
(2)抽水站管道確定
①吸水管管徑確定
吸水管管徑根據(jù)允許流速計算,采用設(shè)計流速v=1.0m/s,=0.0724mm=72.4mm,決定選用80mm。
式中,D——出水管管徑,mm;
Q——水泵的設(shè)計流量,m3/s。
②壓力管道管徑確定
壓力管道管徑由經(jīng)濟流速確定,按下式計算。
式中,D——出水管管徑,m;
Q——水泵的設(shè)計流量,m3/s;
X——系數(shù),取1.0。
D=XQ0.42=0.004120.42=0.0996m=99.6mm
計算得管徑D=99.6mm,故確定選用管道外徑為D=110mm。由于該抽水站地形揚程較高,泵站地形揚程為228.6m,故選用熱軋無縫鋼管,管道壁厚為5mm,耐壓強度大于2.0MPa。
(3)水泵安裝高程的確定
①根據(jù)設(shè)計流量及地形揚程,初選泵型為:D25-50×5臥式多級D型泵,汽蝕余量為2.0m,允許吸上真空高度 Hs為10m-2m=8m。
水泵安裝地點海拔高程約786.45m,則允許吸上真空高度修正值為:
式中,Hs′——修正后允許吸上真空高度,m;
Hs——水泵允許吸上真空高度,m,Hs=8m;
Pa——標準大氣壓力,Pa=10.3;
Pa′——水泵安裝地點實際大氣壓力,查得Pa/=9.4;
R——水的比重,kg/m3;
故計算得Hs'/=7.1m。
②水泵安裝高度計算計算公式:
式中,hs——水泵安裝高度,m;
λ——沿程阻力系數(shù);
L1——吸水管長度,m;
V——管道流速,V=Q/ω;
ξ——局部阻力系數(shù)。
計算參數(shù)與安裝高度計算結(jié)果如表1。
設(shè)計該抽水站水泵安裝高程為786.45m,推算進水池最低蓄水位為786.45m-6.8m=779.65m。根據(jù)水壩實際地形,水壩正常蓄水位均大于該高程,故水泵安裝高程滿足水泵抽水要求。
(4)水泵揚程計算
根據(jù)鎮(zhèn)(鄉(xiāng))村給水工程技術(shù)規(guī)程(CJ123-2008)鋼管道水力損失
Δh=15%H沿程
H=凈揚程+H沿程+15%H沿程
采用熱軋無縫鋼管 D外=110mm,d=5mm
h沿程=20m/km
H總=凈揚程+H沿程+15%H沿程
H總=228.6+12.20+1.83=242.63m。
(5)水泵機組選型
根據(jù)上述計算結(jié)果Q1=14.815m3/h,總揚程242.63m,泵站選擇臥式多級水泵,型號為D25-50×5,設(shè)計揚程250m,設(shè)計流量25m3/h,配用電機功率37kW。水泵特性見表2。
(6)抽水站布置型式
抽水站為渠岸式抽水站。在河道中修建攔水壩抬高河道水位,用引水渠道引水至進水池,在河道右岸修建抽水站,水泵機組將水從進水池中抽水至山頂蓄水池進行灌溉。
抽水站水泵安裝為地面式,泵室地板高程786.45m,水泵安裝高程786.90m。水泵前分別安裝閘閥(型號Z41,公稱壓力2.5MPa)、緩閉止回閥(型號 HH48H,公稱壓力2.5MPa)及鋼制活接頭。檢修時用放空排水管放空壓水管中存水。
(7)抽水站泵房、管理房各為一間磚混結(jié)構(gòu)房屋,開間4.5m,進深4.5m,建筑面積均為22.47m2。室內(nèi)地面高程為786.45m。磚混結(jié)構(gòu),墻體為磚砌,基礎(chǔ)為漿砌石,屋頂為空心樓板覆蓋,頂部防滲處理。外墻壁面拉毛處理,內(nèi)墻面、頂棚采用水泥砂漿抹灰,涂料粉刷兩遍,門窗采用陜西省民建用圖 集 M1025、C1215、C1206, 后 窗 底 高2.5m,門窗過梁采用預(yù)制砼板。
(8)壓力管道設(shè)計
壓力管道選用DN110熱軋無縫鋼管,管道壁厚=5mm,承壓≥2.5MPa,管道長度610m。管道基礎(chǔ)為天然基礎(chǔ),必要時對基礎(chǔ)進行夯實基礎(chǔ),管道外露。管道在水平和豎直轉(zhuǎn)彎處均設(shè)置C20砼鎮(zhèn)墩,共設(shè)置6處鎮(zhèn)墩。
(9)電氣設(shè)計
該抽水站泵站安裝D25—50×5臥式式多級泵一臺,配套電機功率37kW,在泵站處安裝變壓器1臺,型號為S11-M-63 kVA/10kV-0.4,采用室外桿上安裝,在變壓器高壓側(cè)均設(shè)有跌落絲具和避雷器。泵站由附近村莊架設(shè)約1.1km10kV線路供電。
抽水站設(shè)PGL計量配電柜1面,S1N-125型空氣開關(guān)1個,刀開關(guān)1組,電動機采用DFK-S18.5J啟動柜,啟動方式為星三角降壓啟動。
接地利用抽水站地圈梁內(nèi)主筋通焊一周,引至配電柜PGL,接地電阻要求小于10歐。
3.2.3 蓄水池設(shè)計
在灌區(qū)最高處山頭上布設(shè)蓄水池1座,蓄水容量均為70m3。蓄水池內(nèi)徑6.0m,池深2.8m,正常需水深2.5m,池壁砌石厚0.5m,池底砌石厚度0.4m,池基礎(chǔ)處理為3:7灰土,厚0.4m。采用M7.5漿砌片石,M10水泥砂漿抹面。為滿足灌溉需要,設(shè)置3座出水閘閥井,以便用支管道放水進行灌溉。
余家埡抽水灌溉工程水毀修復設(shè)計,技術(shù)先進,經(jīng)濟合理可行,通過本次修復改造,輸水能力、灌溉利用系數(shù)和灌溉保證率都相應(yīng)提高。
工程的實施,對提高灌區(qū)抗御自然災(zāi)害的能力,促進灌區(qū)經(jīng)濟農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟的發(fā)展,項目直接經(jīng)濟效益主要為灌溉后增產(chǎn)效益,項目工程建成后,年增產(chǎn)茶葉9000kg,增加收入27.00萬元,人均增收200元。
項目建成后,充分利用水土資源,綜合布設(shè)“攔、蓄、引”灌溉系統(tǒng),發(fā)展特色產(chǎn)業(yè),集約化經(jīng)營,產(chǎn)業(yè)化發(fā)展,同時把大量閑置的勞動力轉(zhuǎn)移到農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整中去,促進多種經(jīng)營的發(fā)展,增加農(nóng)民收入,提高了群眾文化生活水平,推動社會進步,為農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收、農(nóng)村發(fā)展做出貢獻,社會效益顯著。陜西水利
[1]鎮(zhèn)(鄉(xiāng))村給水工程技術(shù)規(guī)程(C J123-2008)[S].