馮麗云

（山西省晉城市水利局 山西晉城048000）

1 工程概況

磨河供水工程是陵川縣解決人畜吃水最大的供水工程，承擔(dān)著縣城及8個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、279個(gè)行政村、15.8萬口人、260個(gè)企事業(yè)單位的生產(chǎn)、生活用水。磨河供水工程始建于1975年，工程縱貫陵川縣東西全境、南北延伸30 km,為陵川縣的生產(chǎn)生活用水提供了有力的支撐和保障，是一項(xiàng)命脈工程。樞紐工程位于陵川縣馬圪當(dāng)鄉(xiāng)境內(nèi)的海河流域衛(wèi)河水系磨河上游的深山峽谷處，距縣城約50 km。

工程建成至今已有30多年的歷史，輸水渠道、水工建筑物嚴(yán)重老化，機(jī)電設(shè)備急需更新改造。但長期以來，由于陵川縣是省級(jí)貧困縣，群眾生活貧困，由政府決策的供水價(jià)格一直不達(dá)成本水價(jià)，工程折舊和大修費(fèi)無處提取，致使工程嚴(yán)重失修，隱患甚多。隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，用水量急劇上升，水量嚴(yán)重不足，因此擴(kuò)建磨河水源工程以及對已有工程的維修改造，成為迫在眉睫、刻不容緩的頭等大事。磨河供水工程擴(kuò)建改造設(shè)計(jì)年供水量1000萬m3，共包括大磨河水源壩工程、小磨河改造工程、原輸水線路改造工程、35kV輸電線路改造工程和原平河供水工程五部分。本文主要介紹原輸水線路改造設(shè)計(jì)。

2 設(shè)計(jì)水平年的確定

磨河供水工程的擴(kuò)建改造計(jì)劃2008年開工建設(shè)，2010年正式投入運(yùn)行，根據(jù)陵川縣國民經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展規(guī)劃要求，部分工礦企業(yè)在工程完建投入運(yùn)行后10年左右的時(shí)間才能達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)模，因此設(shè)計(jì)水平年按2020年考慮。

3 輸水線路設(shè)計(jì)規(guī)模的確定

依據(jù)工程供水受益范圍，按2020年設(shè)計(jì)水平年進(jìn)行需水量預(yù)測，并進(jìn)行水量平衡分析。根據(jù)水量平衡分析結(jié)果，需在大磨河村下游新建攔河壩一座，年供水能力1000萬m3，即可供流量0.3 m3/s，再加上已建小磨河工程提水流量0.125 m3/s，本輸水線路輸水規(guī)模為大、小磨河匯總流量值，即兩泵站設(shè)計(jì)提水流量0.425 m3/s。

4 輸水線路改造設(shè)計(jì)

磨河供水工程輸水線路全長35.558 km。樁號(hào)28+133～35+558（即長征水池）已完成改造，其余28.133 km的輸水線路為本次改造范圍。輸水線路改造起于磨河泵站出水池，止于云谷圖倒虹出口，全長28133 m，其中：渠道長19786 m；隧洞16處，長5619 m；倒虹5處，長2524 m；渡槽4處，長204 m。

4.1 輸水線路現(xiàn)狀

渠道：樁號(hào) 0+000～18+728，長 18728 m，設(shè)計(jì)坡降 1/4000，渠寬1.2 m，高1.0 m。樁號(hào)18+728～28+133，設(shè)計(jì)坡降1/3000，渠寬1.0 m，高1.0 m。渠道為漿砌石結(jié)構(gòu)，拱頂為干砌石結(jié)構(gòu)。

樁號(hào)0+000～10+089段，其中安裝有混凝土管4507 m，管徑800 mm；樁號(hào)10+089～13+391段，部分檢修孔內(nèi)有石塊和雜物，部分渠道拱頂坍塌，渠道內(nèi)淤積物較多；樁號(hào)15+299～27+688段，是整個(gè)渠道中損壞最嚴(yán)重的渠段，幾乎所有的檢修孔內(nèi)都有大量的石塊和雜物，雜物隨著水流移動(dòng)堵塞渠道，致使渠道水位壅高，有的地方由于水位壅高漏水嚴(yán)重，渠道拱頂坍塌多處，渠道內(nèi)淤積嚴(yán)重。

隧洞：改造段共有16處隧洞，樁號(hào)1+194～16+121有8處，分別為青年洞、躍進(jìn)洞、反修洞、反帝洞、七一洞、向陽洞、愚公洞、前進(jìn)洞，設(shè)計(jì)坡降1/4000，隧洞襯砌斷面寬為1.2 m，直墻高1.0 m。樁號(hào)20+220～26+558有8處，分別為幸福洞、勝天洞、朝陽洞、五一洞、八一洞、國慶洞、勝利洞、紅旗洞，設(shè)計(jì)坡降1/3000，隧洞襯砌斷面寬為1.0 m，直墻高1.0 m。

倒虹：改造段共有5處倒虹，管徑400 mm，分別為魚林倒虹、后郊倒虹、瓦窯上倒虹、石掌倒虹、云谷圖倒虹。5處倒虹均存在進(jìn)出口建筑物破壞嚴(yán)重，倒虹管銹蝕嚴(yán)重的現(xiàn)象，極大程度地影響過水。

渡槽：共4處，總長204 m，已全部改造。

4.2 輸水流量計(jì)算

渠道樁號(hào)0+000～27+680為共用渠道，過水流量同泵站設(shè)計(jì)提水流量，設(shè)計(jì)引水流量0.425 m3/s，扣除渠道損失量后流量為0.385 m3/s；樁號(hào)27+680～28+133為陵川縣城和部分農(nóng)村人畜飲水供水，設(shè)計(jì)流量0.17 m3/s；原平河供水管道為沿途村鎮(zhèn)農(nóng)村人畜飲水和工業(yè)用水供水，設(shè)計(jì)流量0.215 m3/s。

輸水線路石渠段表層巖石風(fēng)化嚴(yán)重，屬強(qiáng)透水性巖層。土渠段土層為紅色亞黏土，屬中等透水性土壤。根據(jù)渠道統(tǒng)計(jì)資料，石渠段（包括隧洞）占50%以上，渠床土壤滲透性選用中強(qiáng)系數(shù)。

根據(jù)《農(nóng)村給水規(guī)范》，供水區(qū)生活和工業(yè)供水管網(wǎng)損失按12%考慮，供水管道損失率為5%，輸水渠道渠系水利用系數(shù)為0.9。

供水原則：根據(jù)工程供水對象，應(yīng)先滿足陵川縣城居民和農(nóng)村人畜引水，其余用于工礦企業(yè)，因此流量推算先從縣城渠道算起，根據(jù)各用水戶的用水量，逐段、逐級(jí)進(jìn)行流量推算。計(jì)算結(jié)果見表1。

表1 用水戶分段需用流量計(jì)算結(jié)果表

新建大磨河工程年最大可供水量為1000萬m3，即可供流量為0.3 m3/s，已建小磨河工程提水流量為0.125 m3/s，輸水干渠渠首按泵站設(shè)計(jì)提水流量0.425 m3/s設(shè)計(jì)，分水口樁號(hào)27+680處扣除渠道損失量后流量為0.385 m3/s。根據(jù)工程供水原則，分水口至縣城渠道設(shè)計(jì)流量0.17 m3/s，原平河供水管道設(shè)計(jì)流量0.215 m3/s。設(shè)計(jì)流量分布圖見圖1。

圖1 設(shè)計(jì)流量分布示意圖

4.3 輸水線路改造設(shè)計(jì)

根據(jù)渠道分段設(shè)計(jì)流量和水力學(xué)計(jì)算結(jié)果，為滿足輸水要求，對渠道、隧洞和倒虹分別進(jìn)行改造。

（1）渠道改造工程：利用原渠道斷面，對原渠底清淤，渠幫加高，內(nèi)壁過水面采用C20鋼筋混凝土進(jìn)行襯砌，襯砌厚度6 cm，渠頂采用10 cm厚預(yù)制蓋板封頂，渠頂覆土厚不小于50 cm。改造后渠道寬0.88 m，高1.1 m。

（2）隧洞改造工程：原隧洞直墻襯砌不達(dá)拱圈，改造措施為加高邊墻混凝土襯砌，至隧洞拱腳處。改造后前8處隧洞襯砌斷面寬為0.88 m，直墻高1.67 m；后8處隧洞襯砌斷面寬為1.08 m，直墻高1.55 m。

（3）倒虹改造工程：倒虹進(jìn)出口建筑物嚴(yán)重破壞，倒虹管銹蝕嚴(yán)重，為了不影響正常供水，在原倒虹旁重新布置倒虹管。新倒虹管為鋼管，魚林倒虹、后郊倒虹、瓦窯上倒虹和石掌倒虹管徑600 mm，壁厚12 mm；云谷圖倒虹管徑350 mm，壁厚10 mm。

（4）調(diào)蓄池工程：為在工程發(fā)生事故或檢修期間仍能不間斷供水，又出于保護(hù)水質(zhì)的考慮及用水安全，在輸水渠道樁號(hào)27+605處（縣城附近）新建一容量為7萬m3封閉式鋼筋混凝土調(diào)蓄水池，事故時(shí)可滿足縣城生活用水調(diào)節(jié)和原平河輸水管線用水。

調(diào)蓄水池容量為7萬m3，設(shè)計(jì)水深7.5 m，水池長103.8 m，寬79.6 m。水池采用矩形鋼筋混凝土封閉式結(jié)構(gòu)。池壁為C30鋼筋混凝土懸臂式擋土墻結(jié)構(gòu)，直墻寬0.3 m，高8.5 m，基礎(chǔ)底寬4.3 m；為滿足擋土墻抗傾和地基應(yīng)力的要求，平均每2.8 m加一個(gè)扶壁，共132個(gè)，扶壁與直墻等高，頂寬0.75 m，底寬1.6 m；水池設(shè)208根C30鋼筋混凝土柱，截面為0.5 m×0.5 m；池底采用C30鋼筋混凝土澆筑，厚0.25 m，鋼筋混凝土下設(shè)C15素混凝土墊層，厚0.1 m；池底與墊層中間設(shè)兩布一膜型土工布，膜厚0.1 mm；池頂采用0.12 m厚的預(yù)應(yīng)力空心板鋪設(shè)。為防止地基不均勻沉陷影響調(diào)蓄水池的穩(wěn)定，池底澆筑時(shí)縱、橫向每14.3～18.2 m設(shè)沉降縫，縫寬2 cm，縫內(nèi)設(shè)651止水帶。池壁與池底連接處也設(shè)止水。

5 結(jié)語

輸水線路改造工程已于2010年完成并投入運(yùn)行，通過設(shè)計(jì)計(jì)算及運(yùn)行觀測狀況來看，設(shè)計(jì)是合理、穩(wěn)定、安全的。通過此次設(shè)計(jì)，可以清楚地認(rèn)識(shí)到，利用已有的工程資源進(jìn)行改造，既可以實(shí)現(xiàn)社會(huì)發(fā)展對水利的要求，又可以節(jié)約人力財(cái)力，減少對自然環(huán)境的破壞，是一件一舉兩得的事情，符合新時(shí)代的綠色環(huán)保理念，應(yīng)大力提倡。