劉瑞杰

（山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024）

陽(yáng)曲供水工程事故備用池設(shè)計(jì)簡(jiǎn)述

劉瑞杰

（山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024）

供水工程中的事故備用池，是在管線、泵站等建筑物發(fā)生事故、檢修時(shí)，為提高供水保證率、不間斷供水而設(shè)置的永久性工程設(shè)施。對(duì)陽(yáng)曲供水工程事故備用池的容量確定、位置選址、主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及基礎(chǔ)處理等方面進(jìn)行了闡述，以為類似工程設(shè)計(jì)提供參考。

事故備用池；容量；選址；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；供水工程

1 工程概況

陽(yáng)曲供水工程全長(zhǎng)38.75km，包括取水工程、壓力管線、加壓泵站及末端事故備用池，是山西省萬(wàn)家寨引黃工程聯(lián)接段配套工程，涉及太原市尖草坪區(qū)和陽(yáng)曲縣2個(gè)縣（區(qū)）。工程起點(diǎn)位于引黃聯(lián)接段7號(hào)洞出口呼延調(diào)蓄池進(jìn)水箱涵取水，經(jīng)壓力管線至陽(yáng)曲縣受水區(qū)。供水對(duì)象為太原市工業(yè)新區(qū)、陽(yáng)曲縣轉(zhuǎn)型發(fā)展產(chǎn)業(yè)園區(qū)及陽(yáng)曲縣城鎮(zhèn)生活用水，供水管線終點(diǎn)位于陽(yáng)曲縣北側(cè)大運(yùn)高速公路大盂服務(wù)區(qū)西側(cè)，近期年供水量3000萬(wàn)m3，遠(yuǎn)期年供水量4900萬(wàn)m3，工程等別為Ⅲ等。

供水工程中的事故備用池，是在管線、泵站等建筑物發(fā)生事故、檢修時(shí)，為提高供水保證率、不間斷供水而設(shè)置的永久性工程設(shè)施。供水對(duì)象為工業(yè)、城市和生活用水的供水工程，供水保證率要求高，發(fā)生事故或檢修期供水仍不能間斷，因此事故備用池的作用顯得尤為突出。

2 事故備用池設(shè)計(jì)

2.1 容量確定

首先對(duì)工程所在區(qū)域的水資源供需進(jìn)行分析，包括需水分析、供水能力分析、供需平衡分析和水資源配置量。根據(jù)水資源配置量，結(jié)合供水對(duì)象的重要性設(shè)計(jì)保證率，確定事故備用水池容量。

陽(yáng)曲供水工程主要是為太原市工業(yè)新區(qū)和陽(yáng)曲縣轉(zhuǎn)型發(fā)展園區(qū)的工業(yè)企業(yè)提供生產(chǎn)用水，設(shè)計(jì)保證率為95%，發(fā)生事故或檢修期間仍能不間斷供水，按照《室外給排水設(shè)計(jì)規(guī)范》，結(jié)合已建工程經(jīng)驗(yàn)，按遠(yuǎn)期供水規(guī)模用水量考慮，確定該事故備用池容積為18.8萬(wàn)m3。

2.2 選址和結(jié)構(gòu)類型選擇

事故備用池的結(jié)構(gòu)類型主要有三種：一是利用天然溝道、河道筑壩或利用現(xiàn)有水庫(kù)；二是在地勢(shì)相對(duì)平坦地段修筑平原圍封型水庫(kù)；三是調(diào)蓄容量較小時(shí)采用小型砌石或鋼筋混凝土水池。

陽(yáng)曲供水工程主要用水戶為位于輸水線路中段和輸水線路末端的太原工業(yè)新區(qū)和陽(yáng)曲縣轉(zhuǎn)型發(fā)展園區(qū)。輸水線路沿線在陽(yáng)曲縣境內(nèi)有北留水庫(kù)和迎春水庫(kù)兩座?。ㄒ唬┬退畮?kù)，庫(kù)容分別為122萬(wàn)m3和106萬(wàn)m3，工程主要任務(wù)為防洪和灌溉。水庫(kù)存在如下問(wèn)題：調(diào)蓄庫(kù)容有限，難以滿足本工程的調(diào)蓄容量要求；多泥沙河流，水質(zhì)較差；水庫(kù)均地處輸水線路中后段，庫(kù)水位在高程上不能滿足供水要求。因此不推薦采用這兩座水庫(kù)作為調(diào)蓄建筑物，考慮新建平原圍封水庫(kù)為工程調(diào)蓄工程。根據(jù)工程區(qū)內(nèi)的地形、地質(zhì)、現(xiàn)有水利工程狀況、用水戶位置以及本工程輸水用水要求，提出末端單池方案和雙池方案進(jìn)行比選（工業(yè)新區(qū)分水口和線路末端）。

2.2.1 單池方案

調(diào)蓄水池選址在陽(yáng)曲縣馬坡村東側(cè)，大運(yùn)高速與108國(guó)道之間的三角地帶的單面坡上，地形東南高西北低，地面在1009～998m之間，高差11m，調(diào)蓄池工程范圍沒(méi)有天然河道和溝道，沒(méi)有防洪問(wèn)題。水池容積按近期供水規(guī)模3～4d水量的70%考慮，確定該事故備用調(diào)蓄池容積為18.8萬(wàn)m3，占地面積約5.3hm2；遠(yuǎn)期規(guī)模下可提供陽(yáng)曲轉(zhuǎn)型發(fā)展園區(qū)4d用水量。

該方案的優(yōu)點(diǎn)是：調(diào)蓄水量和高程上均可滿足供水工程需要；建筑工程投資??；工程占地少，征地費(fèi)用低；工程管理集中。缺點(diǎn)是施工供水期間，太原市工業(yè)新區(qū)供水線路較長(zhǎng)。

2.2.2 雙池方案

陽(yáng)曲供水工程受水區(qū)有工業(yè)新區(qū)和轉(zhuǎn)型發(fā)展園區(qū)兩個(gè)用水區(qū)，分別設(shè)置調(diào)蓄池，南池位于陽(yáng)曲縣園子村東、喬溝村以西，該蓄水池主要任務(wù)是給太原市工業(yè)園區(qū)提供工業(yè)用水，水流自流進(jìn)水池；北池位于陽(yáng)曲縣馬坡村東側(cè)、大運(yùn)高速公路大盂服務(wù)區(qū)西側(cè)的空地上。

該方案的優(yōu)點(diǎn)是：在調(diào)蓄水量和高程上完全可以滿足工程需要，分別設(shè)置調(diào)蓄池，可分片就近解決事故期應(yīng)急供水；正常供水期可對(duì)太原工業(yè)新區(qū)供水起到調(diào)蓄作用。缺點(diǎn)是：工程投資大；南池選址困難，由于太原工業(yè)新區(qū)已規(guī)劃多年，目前尋找高程、面積、防洪等符合要求條件的場(chǎng)地難度很大；現(xiàn)布置方案地處陽(yáng)興河邊的臺(tái)地上，周圍村莊民居及學(xué)校企業(yè)較多，均低于調(diào)蓄池底高程，臺(tái)地狹小，壩腳至臺(tái)地邊緣最小距離為20m；調(diào)蓄池工程防護(hù)要求高，工程失事后果嚴(yán)重。

經(jīng)綜合比較，單池方案在工程投資、工程管理等方面均具優(yōu)勢(shì)，雖不便于對(duì)太原工業(yè)新區(qū)供水進(jìn)行調(diào)節(jié)，可在各用水戶內(nèi)部配套解決。雙池方案中南池選址困難，選址被村莊、民居、企業(yè)及學(xué)校包圍，地勢(shì)高，工程安全影響較大。因此推薦采用單池方案。

2.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

事故備用池根據(jù)功能分為入庫(kù)段、蓄水池、出口段三部分。

事故備用池為平原圍封型水池，平面呈矩形，水池周長(zhǎng)約725m，庫(kù)容18.8萬(wàn)m3，正常蓄水位1007m，壩頂高程1008m，平均水深7m，最大壩高9.5m。池頂通道寬6m，環(huán)水池一周設(shè)C25預(yù)制塊混凝土路，在水池西側(cè)與上壩公路連接后與108國(guó)道相接。池頂上游側(cè)設(shè)電纜溝，下游側(cè)設(shè)排水溝。壩頂迎水側(cè)設(shè)1m高C25鋼筋混凝土防浪墻，防浪墻頂設(shè)照明。池頂及坡面排水系統(tǒng)由壩頂環(huán)形排水溝和下游壩坡縱向排水溝組成。事故備用池西南半部分以開(kāi)挖斷面為主，東北半部分以填方斷面為主。填方段壩體為均質(zhì)碾壓土壩，壩體迎水面坡度1∶3，背水面坡度1∶2.5。迎水面壩坡防滲結(jié)構(gòu)層從下至上依次為200mm厚砂墊層、復(fù)合土工膜、200mm厚砂墊層、200mm厚碎石過(guò)渡層和150mm厚C25預(yù)制混凝土自錨塊。背水壩坡采用帶孔聯(lián)鎖土工磚防護(hù)。池底防滲結(jié)構(gòu)層從下至上依次為池底翻夯碾壓1000mm、復(fù)合土工膜、500mm厚黏土覆土層、150mm厚的預(yù)制混凝土自錨塊。

進(jìn)口入庫(kù)段位于事故備用池東南角，由進(jìn)口閥室、進(jìn)水池、陡坡段及消力池海漫段組成。進(jìn)口閥室為圓形C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，壁厚0.6m，深度5.3m，主要作用是控制水流和水池檢修時(shí)使用。進(jìn)水池長(zhǎng)15m，由進(jìn)口水池和溢流池組成，為C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。進(jìn)口水池長(zhǎng)5m，壁厚0.5m，水流通過(guò)進(jìn)口水管進(jìn)入，在進(jìn)口水池穩(wěn)流后經(jīng)溢流堰進(jìn)入溢流池，溢流池長(zhǎng)8.7m，寬1.5m；陡坡段及消力池主要作用是消除水流多余能量，使水流平穩(wěn)進(jìn)入事故備用池，為C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，寬1.5m，陡坡長(zhǎng)23.7m，消力池長(zhǎng)5.5m，池壁厚0.5m；海漫為C15素混凝土結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)10m，厚0.2m，寬10m。

出口段位于事故備用池西北角，由出口水池、穿壩鋼管、控制閥井組成。出口水池位于池內(nèi)部，C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)6.5m，寬4m，壁厚0.5m；穿壩鋼管為直徑1000mm，長(zhǎng)35m，采用C25鋼筋混凝土包封，厚0.5m，為了防止接觸沖刷、延長(zhǎng)滲徑，沿管道每隔15m設(shè)一道1m截水環(huán)。出口管控制閥室位于穿壩鋼管末端，作用是控制和分配供水流量，閥井為C25鋼筋混凝土圓筒結(jié)構(gòu)，閥室內(nèi)徑6m，壁厚0.6m。

2.4 基礎(chǔ)處理

事故備用池為半挖半填式，其中挖方段沿壩軸線長(zhǎng)324.88m，回填段長(zhǎng)400m。根據(jù)工程地質(zhì)情況，將基礎(chǔ)處理范圍分為壩體填筑段、原土開(kāi)挖邊坡段、池底三個(gè)部分。填筑段壩體為碾壓均質(zhì)土壩結(jié)構(gòu)，壩基最大寬度50m。結(jié)合已建工程經(jīng)驗(yàn)，壩基礎(chǔ)采用3∶7灰土擠密樁處理。樁徑0.4m，間排距1m，樁長(zhǎng)根據(jù)地勘資料濕陷性范圍確定，灰土擠密樁樁底高程在986.638～993.952m之間，樁長(zhǎng)11～16m。原土開(kāi)挖邊坡段位于事故備用池西北段，地面高程大于設(shè)計(jì)壩頂高程為原土開(kāi)挖邊坡，與壩體填筑段一致。池底部分開(kāi)挖后可挖除部分濕陷性土層，如土工布失效造成的局部濕陷不會(huì)造成工程安全問(wèn)題，僅對(duì)開(kāi)挖后池底1m厚原土進(jìn)行翻夯處理。

3 結(jié)語(yǔ)

陽(yáng)曲供水工程事故備用池在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要考慮水池處在濕陷性黃土地區(qū)，對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行處理并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際優(yōu)化地基處理方案，確保工程安全、可靠。

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］1004-7042（2016）06-0026-02

劉瑞杰（1980-），男，2006年畢業(yè)于太原理工大學(xué)土木工程專業(yè)，工程師。

2016-04-01；

2016-05-12