【摘 要】引水工程中，輸水管線的線路布置、管材選擇、管徑確定、配套建筑物以及輸水管的結(jié)構(gòu)復(fù)核等方面的工作至關(guān)重要，決定了工程設(shè)計的科學(xué)性和可行性。同時，也可以確保工程建成后順利實施，工程效益得以體現(xiàn)?；诖?，本文主要研究的是引水工程設(shè)計應(yīng)重視的幾個問題。

【關(guān)鍵詞】引水工程；設(shè)計；現(xiàn)狀

1、國內(nèi)引水工程進行現(xiàn)狀

引水工程，實質(zhì)上就是為了充分的滿足生態(tài)、生活及其工業(yè)等等日逐漸增長的水需求量而修建的。引水工程的安全運行保障了國民經(jīng)濟的人民生活水平、社會的高速前進及其健康發(fā)展的提高。在國民經(jīng)濟發(fā)展的背景之下，城鄉(xiāng)之間的需水量也在出現(xiàn)了較為明顯的差異，特別是針對工業(yè)大城市，水荒現(xiàn)如今已經(jīng)儼然成為城市存在的首要難題，連續(xù)幾年的干旱已經(jīng)使我國北方大部分城市供水出現(xiàn)嚴(yán)重匱乏的現(xiàn)象，部分城市已經(jīng)實施限時供水，這部分情況的發(fā)生又會在很大程度之上來嚴(yán)重的給地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展造成了十分嚴(yán)重的危害；因為地下水位出現(xiàn)大幅度下降的情況，含水層基本上已經(jīng)被疏干，地下漏斗的面積也在不斷的擴大之中，城市建設(shè)也會受到很大限制，所以投入的巨資建設(shè)引水工程也在很早的時候受到市政供水系統(tǒng)和建設(shè)部門的廣泛關(guān)注。

2、引水工程設(shè)計應(yīng)重視的內(nèi)容

2.1、線路布置

輸水線路力求順直，在通過農(nóng)田時，應(yīng)結(jié)合農(nóng)田水利規(guī)劃進行定線；一般情況下，宜沿道路定線。輸水管線盡量減少與障礙物交叉，當(dāng)必須與河流、公路、鐵路等交叉時，應(yīng)盡可能利用現(xiàn)有穿跨越設(shè)施。

某水庫主壩右段壩腳處，其位于河水庫下游約10km處的左岸，管線沿該鋪設(shè)距離較短，且與障礙物公路、鐵路、通訊線路的交叉較少；又因該兩岸河堤以外均為農(nóng)田或者居民房屋，沿河堤以外鋪設(shè)施工難度大，且征地費用高昂。

所以，本次輸水線路擬以該電站1#機組的閘閥為起點，沿著東干渠旁的道路鋪設(shè)至K0+351，穿過堰塘、土路至該右岸；沿著右岸的公路鋪設(shè)至K1+086，穿過河道至該左岸的路堤；沿著該左岸的路堤鋪設(shè)至該大橋，穿過該大橋；沿著左岸的漫灘鋪設(shè)至經(jīng)濟園區(qū)。

2.2、管材選擇及連接方式

根據(jù)本工程特點，輸水管材采用PE管材，管徑壁厚比SDR13.6，最大內(nèi)壓力1.25MPa。根據(jù)該管材的特性及類似工程的使用情況，該類型完全符合本工程的設(shè)計需要，采用管徑壁厚比SDR13.6，最大內(nèi)壓力1.25MPa的PE管做為本工程的輸水管管材。PE管的連接方式采用熱熔對接。

2.3、輸水管結(jié)構(gòu)復(fù)核

通過計算確定管徑后，要進行詳細的輸水管結(jié)構(gòu)復(fù)核。

（1）采用《埋地聚乙烯給水管道工程技術(shù)規(guī)程》（CJJ101-2004），可得水錘壓力的計算公式：

式中：Ep為管材的彈性模量，可取900MPa（20℃）；c為管端固定度，可取值0.75～0.10。本設(shè)計取0.8；k為水的體積模量，取2200MPa；rw為水的重力密度，取10kN/m3；v為取平均流速，即1.30m/s；g為重力加速度，取9.81m/s2。

計算結(jié)果：因為管道標(biāo)準(zhǔn)尺寸比SDR取13.6，所以di/en=（dn-2en）/en=13.6-2=11.6。

壓力波回流的速度：

見表1。

表1不同SDR值的壓力波回流的速度

水錘壓力：

即管道內(nèi)水錘壓力為41m水柱壓力，則水錘壓力

（2）設(shè)計管道內(nèi)壓力P設(shè)計的計算采用《埋地聚乙烯烯給水管道工程技術(shù)規(guī)程》（CJJ101-2004），公式如下：

式中：P為管道的內(nèi)水壓力；γ為水的容重，一般取9.81kN/m3；h為測壓管水頭；測壓管水頭最大值為hmax=校核洪水位-管道末端高程-管道總水頭損失，由以上材料值校核洪水位為173.53m，管道末端高程為97.31m，DN450的總水頭損失為35.46，所以hmax為40.76m。

pmax=9.81×40.63=0.400MPa，管道設(shè)計壓力等于管道內(nèi)最大瞬時壓力與水錘壓力之和，P設(shè)計=pmax+p水錘=0.793≤1.2MPa。本次所選管材滿足最大管道內(nèi)壓力。

（3）聚乙烯管道的結(jié)構(gòu)計算。根據(jù)《埋地聚乙烯烯給水管道工程技術(shù)規(guī)程》（CJJ101-2004）可知，聚乙烯管道結(jié)構(gòu)的強度計算應(yīng)采用下列極限計算表達式：

式中：γ0為管道的重要性系數(shù)；S為設(shè)計內(nèi)水壓力作用下，作用效應(yīng)的組合值；R為管道結(jié)構(gòu)的抗力強度設(shè)計值，是管道在水溫20℃，50年長期承受內(nèi)水壓力下環(huán)向抗拉強度的最低保證值，由廠家提供。

環(huán)向抗力強度應(yīng)滿足下列公式：

式中：σθ為設(shè)計內(nèi)水壓力作用下管壁環(huán)向應(yīng)力設(shè)計值；γot為聚乙烯管材抗力分項系數(shù)；Fwd為管道設(shè)計內(nèi)水壓力的標(biāo)準(zhǔn)值，N/mm2，應(yīng)采取管道工作壓力的1.5倍計算；D0為管道的計算直徑；t為管道的計算厚度為33，mm；γQ為設(shè)計內(nèi)水壓力的作用分項系數(shù)，γQ=1.2。計算結(jié)果：Fwd應(yīng)采取管道工作壓力的1.5倍計算，管道的工作壓力為0.400MPa，則Fwd=0.600MPa。

2.4、首部設(shè)計

輸水管起點為該水庫發(fā)電站廢棄的1#機組的閘閥，發(fā)電隧洞為DN1200mm的混凝土管，長68m，進口高程為159.15m，出口高程為157.85m，后接調(diào)壓井，調(diào)壓井井徑130cm，出口為直徑1m的混凝土管，高程為161.05，接DN1000閘閥控制，變徑D1000×1600至發(fā)電機組。本次設(shè)計為拆除1#發(fā)電機組，變徑改成DN1000×DN450的直徑，后接21m的鋼管，穿墻過一干渠，建閥門井控制，一干渠的正常水位161.30m，考慮0.05m的超高，管道的底部高程為161.35m。

3、設(shè)計過程之中的注意事項

3.1、基坑開挖

基坑開挖采用機械開挖基坑時，須保持坑底土體結(jié)構(gòu)，根據(jù)土體情況和開挖機械類型，應(yīng)保留200～300mm土層由人工清理鏟平?；娱_挖后應(yīng)通知相關(guān)單位聯(lián)合驗槽，驗收合格后，應(yīng)立即進行墊層和基礎(chǔ)施工，防止太陽曝曬或雨水沖刷破壞基坑土體原結(jié)構(gòu)。

3.2、混凝土施工

混凝土結(jié)構(gòu)施工前，應(yīng)對預(yù)留孔、預(yù)埋件、平臺欄桿的位置與各專業(yè)圖紙加以校對，并與設(shè)備及各工種密切配合施工；板、梁上下應(yīng)注意預(yù)留構(gòu)造柱插筋或連接用的埋件。

3.3、鋼筋替代問題

施工中需要以強度等級較高的鋼筋替代原設(shè)計中的縱向受力鋼筋時，應(yīng)按照鋼筋受力拉承載力設(shè)計值相等的原則換算，并應(yīng)滿足正常使用極限狀態(tài)和抗震構(gòu)造措施的要求，對承重結(jié)構(gòu)構(gòu)件材料的代換，應(yīng)征得設(shè)計單位同意。

3.4、混凝土伸縮縫和溫控

本工程建筑物整體性要求高，在混凝土澆筑過程中，對混凝土澆筑相對集中的部位要嚴(yán)格控制工作縫，減少不必要的施工縫，保持混凝土澆筑的連續(xù)性，同時要特別注意工作縫及止水伸縮縫的處理和混凝土的溫控工作。

3.5、土方回填

土方回填要嚴(yán)格按照有關(guān)技術(shù)規(guī)范進行施工，在混凝土構(gòu)筑物與土體接觸面上應(yīng)刷3～5mm厚粘土漿一道，涂漿高度與鋪土厚度一致，嚴(yán)格控制回填土料質(zhì)量，土方填筑時，要嚴(yán)防腐植土、凍土、雜物等上堤，分層填土，要求壓實度≥1.00。

總之，引水泵站工程建筑物結(jié)構(gòu)復(fù)雜，埋件、監(jiān)測設(shè)備、機電設(shè)備和金屬結(jié)構(gòu)工程交叉作業(yè)，對施工人員技術(shù)水平要求較高。因此，建設(shè)過程中要熟悉設(shè)計圖紙，掌握設(shè)計要點和注意事項，確保工程各項建設(shè)目標(biāo)，按照設(shè)計圖紙、國家有關(guān)規(guī)程、規(guī)范和工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)強制性條文執(zhí)行。

參考文獻：

[1]司春棣.引水工程安全保障體系研究[D].天津大學(xué)，2007.

[2]朱宏，郭守坤.淺析引水工程對下游水生態(tài)環(huán)境影響因素[J].吉林水利，2007，04：13-14+33.

[3]劉天卓，李延濤.引水工程基坑支護技術(shù)分析[J].黑龍江水利科技，2012，11：79-80.

[4]吳朝民.山區(qū)農(nóng)村引水工程的設(shè)計[J].珠江現(xiàn)代建設(shè)，2001，02：4-6.