楊俊斌

（柳林縣水利局，山西 柳林 033300）

1 基本情況

柳林縣地處晉西呂梁山西麓，全縣國土面積1 288 km2，共轄15個鄉(xiāng)鎮(zhèn)257個行政村，573個自然村，全縣總?cè)丝?4.42萬，其中農(nóng)業(yè)人口28.86萬。地形地貌以黃土丘陵溝壑區(qū)為主，地勢東北高，西南低，海拔高程從東北部王老婆山的1 525.2 m至西南部三交下塌村黃河畔的622.94 m，高差902.26 m，平均坡降20‰，縣中部三川河由東向西橫穿而過，注入黃河，受山勢及地質(zhì)構(gòu)造的影響，全縣形成了南北兩架山中間一道川的“鞍”狀地形。

2 工程概況

2.1 氣象條件

柳林縣沿黃地區(qū)屬于暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，四季分明。由于夏季多受副熱帶海洋性氣團影響，冬季受極地大陸氣團控制，各季氣候差異懸殊，形成春季干旱多風(fēng)少雨，夏季炎熱多暴雨，秋季涼爽多陰雨，冬季寒冷雨雪稀少的氣候特點。多年平均降雨量502.3 mm，且大部分集中在汛期7—9三個月，年均風(fēng)速為3.1 m/s，多年平均氣溫6.9℃，極端最高氣溫37.5℃，極端最低氣溫-20.1℃，無霜期200～260 d，最大凍土深度1.2 m。

2.2 工程情況

根據(jù)《山西省西山沿黃地區(qū)甘露行動計劃柳林縣規(guī)劃》，全縣規(guī)劃提黃灌溉工程21處，年取水量2 756萬m3，可發(fā)展灌溉面積11 333.33 hm2，其中農(nóng)田3 753.33 hm2，紅棗林7 580 hm2，解決24村1.02萬人，350頭大牲畜的不安全飲水問題，經(jīng)濟效益顯著，同時可為區(qū)域內(nèi)生態(tài)環(huán)境建設(shè)提供充足的水源。截止目前共完成提黃灌溉工程3處，水源全部采用大口井取水方式，灌水方式為“畦灌、溝灌、坑灌”三種形式，發(fā)展灌溉面積1 633.33 hm2。

2.3 存在問題與對策

全縣沿黃地形以丘陵溝壑為主，年降雨量少，加之植被不足，土壤瘠薄，地表水無法有效利用，旱情頻繁發(fā)生。干旱缺水、交通不便是制約縣域內(nèi)經(jīng)濟發(fā)展、農(nóng)業(yè)增產(chǎn)、農(nóng)民增收的兩大瓶頸。

隨著沿黃旅游公路的建成通車，區(qū)域內(nèi)交通條件的全面改善，黃河干流流經(jīng)我縣5個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，長53.1 km。改變“腳下黃河流，山上水貴油”的尷尬局面，發(fā)展黃河大口井為水源的灌溉，是解決區(qū)域農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要途徑。

3 上莊泵站大口井工程設(shè)計

3.1 總體設(shè)計

上莊泵站水源工程為圓形“封閉、淹沒式透河大口井”，直徑12.0 m，設(shè)計水深10 m，容積1 130.0 m3，由C25鋼筋混凝土現(xiàn)澆和C25預(yù)制鋼筋混凝土滲水“花管”組成。

3.2 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

大口井的設(shè)計使用年限30年；結(jié)構(gòu)安全等級為二級，重要性系數(shù)取1.0；抗震設(shè)防類別為乙類，構(gòu)件抗震等級為三級；地基基礎(chǔ)設(shè)計等級為甲級。

3.3 井壁基礎(chǔ)

大口井座落在巖基上，由現(xiàn)澆混凝土和預(yù)制混凝土“花管”組合型式組成。井筒設(shè)計總高12.0 m，其中：大口井基礎(chǔ)高1.0 m；滲水“花管”高7.0 m，混凝土現(xiàn)澆壓頂高4.0 m。

3.4 大口井井壁及封頂

大口井井壁混凝土厚度（井深6.0 m以下井壁厚0.5 m；井深6.0 m以上井壁厚0.3 m）。井壁封頂由4根“次梁”組成，C25鋼筋混凝土現(xiàn)澆封頂，頂厚0.2 m厚；“次梁”斷面（寬×高）0.2 m×0.4 m。井壁結(jié)合部位設(shè)計寬1.0 m，高1.0 m。

3.5 大口井配筋設(shè)計

大口井鋼筋設(shè)計計算，采用“極限狀態(tài)承載能力”計算公式，校核采用“單一安全系數(shù)法”。根據(jù)計算結(jié)果，大口井基礎(chǔ)混凝土澆筑、井壁澆筑、預(yù)制件全部設(shè)計為C25鋼筋混凝土，采用“雙向雙層配筋”。

3.6 8號鉛絲籠干砌石及反濾層

大口井主要是過濾黃河汛期泥沙渾水和收集上游滲入河床地下河卵石內(nèi)的過濾水。大口井沿周設(shè)1.0 m厚反濾層，反濾層為2～20 mm粒徑組成合理級配。8號鉛絲籠干砌石沿周平均厚1.5～2.0 m，主要是保護濾料穩(wěn)定，防止黃河水主流倒向時，再次沖刷水源井。

8號鉛絲籠干砌石和反濾層設(shè)計高7.0 m（基礎(chǔ)圈梁1.0 m深和距黃河現(xiàn)狀水面以下2.0 m內(nèi)不鋪設(shè)）。3.7 C25鋼筋混凝土預(yù)制井圈“滲水花管”

滲水花管單孔口直徑為30 mm，間距200 mm，“梅花狀布置”，結(jié)合交叉部位（1.0 m）內(nèi)不設(shè)孔口。沿周長、上下在滲水花管上布設(shè)3～5層鋼絲網(wǎng)，孔徑8～2 mm濾網(wǎng)，與預(yù)制件8號鉛絲雙層固定。

3.8 預(yù)埋管件

大口井為“封閉、淹沒式透河大口井”，考慮到汛期水位增高后，水源井內(nèi)的自由水面變?yōu)橛袎核?，為此增設(shè)1根DN 324（螺旋縫）鋼管減壓管道，消除井內(nèi)承壓問題。

3.9 水源井自流引水管道

采用DN 820（螺旋縫）鋼管，預(yù)埋管道中心線距水源封頂7.0 m（以下為設(shè)計淤積深度），水平引到岸邊主副廠房內(nèi)，采用DN 820沖壓彎頭垂直向上，把水引到主廠房機坑地面或廠房墻體外，安裝控制閘閥，滿足水泵機組水源供水。

4 結(jié)語

全縣3處大口井取水提黃灌溉工程成功實施，通過抽水試驗，水量基本滿足要求。利用大口井取水不僅為全縣發(fā)展灌溉面積解決了可靠的水源保障，也為區(qū)域內(nèi)經(jīng)濟發(fā)展和區(qū)域生態(tài)環(huán)境的改善創(chuàng)造了條件，社會和生態(tài)效益非常突出。實踐證明，在沿黃地區(qū)砂礫石覆蓋層厚度大于10 m、河卵石層級配較均勻且無人為破壞的前提下，采用大口井取水具有推廣價值。