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        榆林香水鹽化公司供水方案探析

        2015-08-15 00:45:43李彥平席旺富
        陜西水利 2015年3期
        關(guān)鍵詞:泵房榆林香水

        李彥平 席旺富

        (1.榆林市榆陽(yáng)區(qū)李家梁水庫(kù)管理處 陜西 榆林 719000;2.榆林市榆陽(yáng)區(qū)榆高渠管理處 陜西 榆林 719000)

        1 概況

        位于榆陽(yáng)區(qū)大河塔鄉(xiāng)后方家畔村的榆林香水鹽化有限公司是榆林市重點(diǎn)企業(yè),目前企業(yè)供水主要依靠位于紅柳溝及其支溝交匯處的后方家畔供水工程,當(dāng)時(shí)按20萬(wàn)t/a的生產(chǎn)規(guī)模(2對(duì)井運(yùn)行),設(shè)計(jì)年供水能力為106.17萬(wàn)m3/a。根據(jù)榆林市巖鹽資源開發(fā)利用規(guī)劃,按照榆林香水鹽化有限公司一期60萬(wàn)t/a建設(shè)規(guī)模(4對(duì)井運(yùn)行)以及長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展規(guī)劃,目前,后方畔供水工程已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)階段香水鹽化有限公司的發(fā)展需求。經(jīng)過考察,距此7.6km的香水水庫(kù)是理想的供水源地。香水水庫(kù)樞紐工程設(shè)計(jì)每年向城鎮(zhèn)供水1700萬(wàn)m3,目前僅給陜西有色金屬工業(yè)園區(qū)設(shè)計(jì)供水水量600萬(wàn)m3/a~700萬(wàn)m3/a,完全滿足香水鹽化有限公司的用水需求。

        2 水文地質(zhì)

        榆林香水鹽化有限公司供水工程,位于毛烏素砂漠東南地帶,地形北高南低,沿線主要地貌單元有侵蝕堆積地貌和風(fēng)蝕堆積地貌。半固定砂丘在管線兩側(cè)廣泛分布,砂丘形態(tài)類型主要為波狀、壟崗狀,新月狀。其上植被不發(fā)育,以沙蒿、沙柳為主。屬中溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候區(qū),雨量稀少,氣候干燥,多年平均降水量為385mm,根據(jù)地質(zhì)資料分析,歷史地震對(duì)工程區(qū)的影響不超過Ⅵ度,屬構(gòu)造相對(duì)穩(wěn)定區(qū)。

        (1)根據(jù)野外地質(zhì)測(cè)繪,結(jié)合已有色供水管線工程地質(zhì)剖面圖,對(duì)供水管線進(jìn)行工程地質(zhì)分段評(píng)價(jià)如下:樁號(hào)為0+000.0~1+107.177段,地基土為黃土,地下水位埋深較大;樁號(hào)1+107.177~7+605.56段,管基位于風(fēng)積砂層中,松散~中密,地基細(xì)砂承載力100kPa,建議基礎(chǔ)位于地下水位以上。

        (2)泵站廠房擬選位置于香水水庫(kù)下游右岸坡腳,泵站位于溝邊的濕地,根據(jù)野外地質(zhì)測(cè)繪,地下水位較高,在站址上游約10m左右有泉水出露,引渠段地基工程地質(zhì)條件差,地基土自上而下可分為兩層,表層為細(xì)砂,厚度1m~2m,結(jié)構(gòu)松散~稍密,承載力基本值f0=90kPa;下部為含碎石壤土,承載力基本值f0=150kPa;由于地下水位較高,細(xì)砂長(zhǎng)期處于飽和狀態(tài),作為地基土強(qiáng)度低、易變形?;A(chǔ)開挖并采用碎石墊層加固處理。開挖坡比為1∶1,同時(shí)作好施工排水,滲透系數(shù)K=1×10-2cm/s。站址區(qū)地下水位較高,上游有2處泉水,基礎(chǔ)開挖后應(yīng)對(duì)泉水收聚后排出進(jìn)行處理,砂質(zhì)壤土開挖坡比為1∶1,同時(shí)施工中作好施工排水。

        3 工程任務(wù)與規(guī)模

        3.1 工程任務(wù)

        本供水工程的任務(wù)是:將香水水庫(kù)水輸送至榆林香水鹽化有限公司蓄水池,供水保證率為95%。現(xiàn)狀水平年:2014年。設(shè)計(jì)水平年:2030年(中遠(yuǎn)期)。根據(jù)香水鹽化有限公司要求,設(shè)計(jì)水平年向廠區(qū)供水300萬(wàn)m3/a(日供水8571m3/d)擬定本工程建設(shè)規(guī)模為:日均供水能力為8571m3/d,考慮輸水加壓泵站設(shè)備日正常運(yùn)行時(shí)間24h計(jì),則輸水設(shè)計(jì)流量確定為 357.12t/h(0.1m3/s),施工總工期為 1年。

        3.2 工程建設(shè)內(nèi)容

        主要包括:(1)引水樞紐1座,引水管道91.5m;(2)加壓泵站 1座;(3)輸水管道,總長(zhǎng)7632m,分為三段:①加壓泵站至右岸山坡爬坡段,樁號(hào)為0+000.0~1+107.177,走向大體為由北向南,與現(xiàn)有有色金屬工業(yè)園區(qū)供水管線并行;②山梁樁號(hào)1+107.177~3+670.758段,該段總體走向?yàn)樽詵|向西,與現(xiàn)有有色金屬工業(yè)園區(qū)供水管線并行;③山梁3+670.758~7+605.56,線路走向:向西南方向與鹽化有限公司的鹵水管線并行,到達(dá)鹽化有限公司蓄水池。

        3.3 工程等級(jí)及布置

        榆林香水鹽化有限公司供水工程為Ⅳ等工程,主要水工建筑物級(jí)別為4級(jí),次要建筑物級(jí)別為5級(jí),相應(yīng)的地震基本烈度Ⅵ度。總體布置方案為:香水水庫(kù)泄水明渠段設(shè)引水口→引水渠→加壓泵站→榆林香水鹽化有限公司蓄水池,工程由四部分組成:一是引水口工程,二是引水渠道工程,三是泵站工程,四是輸水管線工程。榆林鹽化有限公司與香水水庫(kù)的地位置,在平面上呈西南—東北向,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)查勘地形條件情況,本工程輸水線路方案與已經(jīng)建成的陜西有色金屬供水管線并行,不再作方案比選。

        4 工程設(shè)計(jì)

        4.1 引水工程

        引水樞紐位于香水水庫(kù)放水涵洞出口下游17.5m處包括:引水控制閘、引水管道、蝶閥井、泄水閥井、鎮(zhèn)墩等。

        4.1.1 引水控制閘

        引水控制閘位于放水涵洞出口下游17.5m處,現(xiàn)有渠道為矩形斷面,寬1.5m,高1.25m,渠頂高程 1110.45m,渠底高程1109.22m。引水控制閘建成后,為了不減小放水渠的泄水能力,確定閘孔凈寬1.5m,與現(xiàn)狀渠寬相同;為保證引水管道取水流量,渠道內(nèi)水面需要高出引水管頂,同時(shí)還要滿足放水渠多余水量安全下泄、溢流,確定閘門高度為1m。為保證閘門正常啟閉,需要對(duì)現(xiàn)有渠道邊墻加高1m,為滿足閘門啟閉操作,設(shè)置閘頂板兼作操作平臺(tái),平臺(tái)采用現(xiàn)澆C25鋼筋混凝土,厚度30cm,寬度與渠道寬度相同,為2.9m,長(zhǎng)度確定為1.6m。在閘下游側(cè)修建C20混凝土臺(tái)階,寬70cm,將現(xiàn)有渠道頂部和閘頂部操作平臺(tái)連接。啟閉機(jī)采用QLT-10-S型螺桿啟閉機(jī),啟閉力10kN,閘門采用PGZ型整體式平面拱形鑄鐵閘門,閘孔凈尺寸1.5m寬,1m高。

        4.1.2 引水管道

        引水管道進(jìn)口位于放水涵洞出口下游17.5m處,長(zhǎng)91.5m,采用DN400PVC-M/1.0MPa管。管道采用明挖埋管,管頂覆土厚度不小于1.5m,管道基礎(chǔ)土方壓實(shí)度不小于0.96。基礎(chǔ)如遇淤泥,將淤泥換填為砂礫石,壓實(shí)相對(duì)密度不小于0.65,基坑滲水采用水泵抽排。

        4.1.3 引水管道附屬建筑物

        在引水管道上設(shè)置DN400蝶閥井1個(gè),泄水閥井1個(gè)鎮(zhèn)墩5座。

        4.2 輸水工程

        4.2.1 輸水線路布設(shè)

        本工程是長(zhǎng)距離、高揚(yáng)程輸水工程,從泵站輸送至鹽化有限公司蓄水池,地形最大高差150.60m,管線總長(zhǎng)度7632m,按照安全、經(jīng)濟(jì)、方便施工原則,輸水管線總體走向?yàn)椋河杉訅赫狙叵闼疁嫌野渡狡屡榔轮辽巾敚笱赜蓶|向西方向走線,與已建成的有色金屬工業(yè)園區(qū)供水管線并行,在樁號(hào)3+673.502處左轉(zhuǎn)46°向西南方向與鹽化有限公司的鹵水管線并行。沿途經(jīng)方家畔村地界后到達(dá)榆林香水鹽化有限公司蓄水池。

        4.2.2 輸水管道管材確定

        經(jīng)計(jì)算:①泵站出口至地形最高點(diǎn),此段管道長(zhǎng)4125m,該段為壓力管道,壓力為0.48MPa~1.64MPa;②地形最高點(diǎn)至鹽化有限公司蓄水池段,此段管道長(zhǎng)3507m,壓力為1.64MPa~1.26MPa,該段為重力自流管道。根據(jù)工程地形復(fù)雜、地質(zhì)條件差的實(shí)際情況,參考已建成供水工程,考慮輸水管線長(zhǎng)、工作壓力大,經(jīng)綜合分析比較,市場(chǎng)調(diào)研,決定分段選用管材:引水管道段~泵站前池段管道工作壓力較小,為重力自流段,該段采用DN400mmPVC-M/1.0MPa管;泵站出口陡坡段至地形最高處(1257.447m),地形坡度變化較大,工作壓力大,地形復(fù)雜,該段樁號(hào)為0+000~4+180,此段管長(zhǎng)4125m,擬選用K9級(jí)T型接口球墨鑄鐵管DN350mm/2MPa,壁厚 7.7mm;從最高點(diǎn)到鹽化有限公司,此段輸水管段地貌為沙丘緩坡地帶,地形相對(duì)平緩,該段采用DN400mmPVC-M/1.6MPa管,壁厚23.7mm。

        4.2.3 管道敷設(shè)

        因?yàn)楣こ虆^(qū)最大凍土層深為1.48m,所以輸水管道全部采用埋地管道,管頂以上覆土最小厚度取1.5m。在敷設(shè)時(shí)避免急轉(zhuǎn)彎、較大起伏,保證管道順暢連接。因?yàn)楣こ虆^(qū)土質(zhì)均為沙壤土,設(shè)計(jì)溝槽底寬為1.0m,開挖邊坡1∶1??紤]到施工安裝要求,在管外壁兩側(cè)預(yù)留0.3m~0.5m,基礎(chǔ)鋪筑表面平整,橫斷面水平偏差控制在±10mm以內(nèi)。供水管線工程設(shè)計(jì)4125m的球墨鑄鐵管,外壁采用噴鋅并涂敷瀝青漆,管壁內(nèi)采用水泥砂漿內(nèi)襯環(huán)氧密封層。管道沿線共設(shè)置176座鎮(zhèn)墩,DN110mm排氣閥及排氣閥井16座、DN150mm泄水閥及泄水閥井11座、計(jì)量閥及計(jì)量井2座(進(jìn)出口段各安裝一個(gè))、三通及管件58個(gè)、標(biāo)志樁等。

        4.3 泵站工程

        4.3.1 泵站選型

        加壓泵站位于香水溝水庫(kù)壩址下游右岸山坡腳,該處地勢(shì)開闊,緊靠山體斜坡,開挖泵站基礎(chǔ)條件較好,同時(shí)距離引水口較近,是理想的建站場(chǎng)所。經(jīng)計(jì)算,泵站設(shè)計(jì)最小揚(yáng)程為200.09m。經(jīng)過實(shí)地考察,選用上海凱泉泵廠生產(chǎn)的KQSN系列中開式單級(jí)雙吸離心泵,該泵具有使用壽命長(zhǎng)、汽蝕低、易維修等優(yōu)點(diǎn),選用水泵型號(hào)為:KQSN200-N5-418的水泵。

        4.3.2 泵站主要構(gòu)筑物及設(shè)備

        泵站主要構(gòu)筑物及設(shè)備包括:前池、泵房、水泵機(jī)組及設(shè)備等。

        (1)前池。為保證水泵機(jī)組啟閉安全,在泵站機(jī)組前端設(shè)置1座前池,引水管道鋪設(shè)在前池底部。前池采用矩形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),凈尺寸為11.4m×3m×4.1m,容積為140.22m3,壁厚、底板和蓋板均厚30cm,池體結(jié)構(gòu)采用C25鋼筋砼,覆土厚度大于0.9m,頂部及邊坡植草。

        (2)泵房。利用原來(lái)泵房西側(cè)的三間房屋,作為此次泵房的配電控制房,另外設(shè)計(jì)機(jī)房及管理房,設(shè)計(jì)機(jī)房尺寸為16m×5m=80m2。泵房為磚混結(jié)構(gòu),凈高4.5m。機(jī)房基坑為地下式12m×5m=60m2?;觽?cè)墻采用C25鋼筋砼擋墻,頂寬0.5m,底板與邊墻澆筑為一體,底板厚度0.4m,機(jī)組基礎(chǔ)底板加厚。水泵機(jī)組一列布置??拷潆姺總?cè)布置1座鋼梯,采用成套定型產(chǎn)品,用于進(jìn)入基坑進(jìn)行日常操作、維護(hù)、檢修。靠水泵出水管側(cè)布置1座鋼制巡視平臺(tái),泵房西側(cè)設(shè)置4.0m檢修平臺(tái),用于機(jī)組的日常維護(hù)、檢查?;优潘O(shè)有200mm×200mm排水溝和800mm×800mm集水坑。在泵房頂部設(shè)置單軌吊車梁,起吊重量為5t,沿水泵縱向中心線布置。泵房西側(cè)設(shè)置管理及鍋爐房2間,采用磚混結(jié)構(gòu),平面尺寸分別為:8m×5m=40m2。根據(jù)有關(guān)要求,前池、泵房基坑外側(cè)防滲防水是關(guān)鍵的防滲工程,防水:采用2cm厚1∶2水泥砂漿找平層,刷基層處理劑一遍,sbs防水卷材,每層4mm,共2層,點(diǎn)粘350號(hào)石油瀝青油氈一層,50mm厚C20細(xì)石混凝土保護(hù)層。

        (3)水泵機(jī)組及主要設(shè)備。水泵機(jī)組共設(shè)置2臺(tái),1用1備,選用中開式單級(jí)雙吸離心泵。水泵配套電機(jī)型號(hào)為YKK450-2/355kW,采用10kV高壓?jiǎn)?dòng),防護(hù)等級(jí)為IP54,絕緣等級(jí)為F級(jí),真空冷卻。

        廠區(qū)修建C25砼單行道路,路面寬4m,厚25cm,坡比為2%,傾向于坡腳方向,路肩兩側(cè)埋設(shè)砼路緣石,尺寸為0.8m×0.12m×0.25m,對(duì)路兩側(cè)進(jìn)行綠化。在泵站出水口側(cè)靠近山體一側(cè)需修筑M7.5漿砌塊石擋土墻(防護(hù)墻)。在擋土墻頂部采用土質(zhì)排水坎,斷面尺寸:頂寬0.5m,高0.5m,內(nèi)外坡比 1∶1。

        5 結(jié)語(yǔ)

        為了保證香水鹽化有限公司發(fā)展用水需求,設(shè)計(jì)供水工程主要包括引水樞紐1座,引水管道91.5m,加壓泵站1座,輸水管道7632m,日均供水能力為8571 m3/d。該工程建成后,按近期60萬(wàn)t/a生產(chǎn)規(guī)模,年銷售收入約1.5億元,利稅0.25億元,對(duì)促進(jìn)榆林鹽化生產(chǎn)發(fā)展,具有十分重要的意義。陜西水利

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