劉海寶

摘要：該文通過對西營灌區(qū)五干片區(qū)調蓄水池工程的設計，形成了以調蓄水池為骨干、受益村莊及企業(yè)為節(jié)點的水網體系。堅持走生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展之路，全力打造生態(tài)美、產業(yè)優(yōu)、百姓富的美麗武威。水資源作為基礎性、戰(zhàn)略性資源，水利作為重要基礎設施和重要發(fā)展支撐，面臨著更高、更新的發(fā)展要求。根據水利部水系連通與農村水系綜合整治要求，牢固樹立綠水青山就是金山銀山的理念，結合水資源開發(fā)利用實際發(fā)揮效益提供水資源保障，為灌區(qū)經濟發(fā)展提供助力;為河西地區(qū)同類工程的布置和設計提供有益的參考，便于同行進行學習共勉。

關鍵詞：農田建設?高效節(jié)水?工程設計?調蓄水池

中圖分類號：TV5??文獻標識碼：A

Preliminary?Study?on?the?Design?of?the?Storage?Tank?Project?in?the?Wugan?Section?of?Xiying，?Liangzhou?District

LIU?Haibao

（Liangzhou?Xiying?River?Water?Conservancy?Management?Office，?Wuwei，?Gansu?Province，?733026?China）

Abstract：?Through?the?design?of?the?storage?tank?project?in?the?Wugan?section?of?Xiying?Irrigation?District，?this?paper?has?formed?a?water?network?system?with?storage?tanks?as?backbones?and?beneficial?villages?and?enterprises?as?nodes，?adheres?to?the?path?of?ecological?priority?and?green?development，?and?strives?to?build?a?beautiful?Wuwei?with?ecological?beauty，?excellent?industries?and?rich?people.?Water?resources?are?a?basic?and?strategic?resource，?water?conservancy?is?an?important?infrastructure?and?development?support，?and?they?both?are?facing?higher?and?newer?development?requirements.?According?to?the?requirements?of?the?Ministry?of?Water?Resources?for?the?water?system?connectivity?and?comprehensive?improvement?of?the?rural?water?system，?we?must?firmly?establish?the?concept?that?green?water?and?green?mountains?are?golden?mountains?and?silver?mountains，?and?combine?the?actual?benefits?of?the?development?and?utilization?of?water?resources?to?provide?water?resource?protection，?so?as?to?provide?assistance?for?the?economic?development?of?irrigation?areas，?provide?a?useful?reference?for?the?layout?and?design?of?similar?projects?in?Hexi?region，?and?is?convenient?for?peer?to?learn?and?encourage?together.

Key?Words：?Farmland?construction;?Efficient?water?saving;?Engineering?design;?Regulating?reservoir

1?工程概況

西營灌區(qū)設計灌溉面積為2.7萬hm2，有效灌溉面積2.1萬hm2。灌區(qū)現轄西營、豐樂等10個鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）812?個村民小組，74?個農民用水戶協(xié)會。灌區(qū)共有農戶35?115戶、農村人口?14.54?萬人，水權面積1.8萬hm2，農作物實際種植面積約2.7萬hm2，糧食總產量?17.34?萬t、蔬菜總產量?18.87萬，農村居民人均可支配收13?025元。目前，西營灌區(qū)人口占涼州區(qū)的15.18%，面積占涼州區(qū)的33.34%，灌區(qū)在涼州區(qū)經濟社會發(fā)展中具有十分重要的地位。

涼州區(qū)西營五干片區(qū)調蓄水池工程主要任務是新建調蓄水池2座，為區(qū)域經濟發(fā)展提供水源支撐，同時在水量充沛的情況下，置換工程區(qū)下游部分地下水及為部分區(qū)域提供生態(tài)用水，從而為水生態(tài)環(huán)境的修復提供保障。

2?調蓄水池工程布置

該工程以調蓄水池為骨干、受益村莊及企業(yè)為節(jié)點，統(tǒng)一調配水資源、充分利用地表水，以達到置換保護地下水、修復水域、恢復生態(tài)的目的。工程計劃在西營灌區(qū)二壩支干下游豐樂鎮(zhèn)空心墩灘及西營專用輸水渠左岸金色大道東側380?m?廢棄采料坑新建調蓄水池2座。

2.1水調蓄水池工程設計

2.1.1調蓄水池容積確定

該工程調蓄水池容積，在考慮西營河可利用棄水量的基礎上，根據選擇池址處可利用場地具體情況、引水渠高程、調蓄水池蓄水深度以及供水對象范圍綜合確定。根據各調蓄水池供水對象范圍需水預測成果，結合池址處可利用場地面積、設計蓄水深度，確定西營五干片?1#調蓄水池設計容積為645.86萬m?、2#調蓄水池設計容積為87.96萬m?。經工程實施后地表水資源調節(jié)分析，平水年（P=50%）西營灌區(qū)所有擬建調蓄水池可蓄水3次，總蓄水量為3?496.44萬m?，按設計容積比例，該工程總蓄水量為?2?204.28萬m?。蓄水量除為鄰近的牧原養(yǎng)殖場項目提供生產用水、為金太陽工業(yè)集中區(qū)提供生態(tài)用水外，其余部分用于置換下游灌溉地下水和生態(tài)補水。蓄水?利用率高，調蓄水池蓄水水源水量有保障；布置范圍基本為采料坑或荒灘，不占用國家基本農田；蓄水深度安全經濟，調蓄水池設計容積較為合理。2.1.2???調蓄水池結構設計

調蓄水池工程布置于山前沖洪積傾斜平原，其工程地質條件具有相似性，表層為0.5～2.0?m的沖洪積粉質壤土，下部為沖洪積砂礫卵石層，厚度大于50?m，允許承載力0.3～0.4?MPa，滲透系數30～90?m/d，故調蓄水池均采用相同結構型式。調蓄水池池內坡取為1∶2.5，自下向上依次為砂礫石基礎夯實、300?mm厚10%水泥土穩(wěn)定層（要求設計壓實度≥0.97）、250?g-PE0.?5?mm-250?g?復合土工膜防滲層、300?mm厚10%水泥土保護層、30?mm厚M10?水泥砂漿墊層、100?mm厚漿砌預制六邊形C20砼板護面。蓄水池池底自下而上依次為砂礫石池基夯實、厚300?mm10%水泥土穩(wěn)定層、250g-PE0.5mm-250g?復合土工膜防滲層、厚300?mm細沙保護層、厚500?mm砂礫碎石壓重層。?池堤采用調蓄水池開挖料進行填筑，外邊坡坡比1∶2.0，填筑控制相對密度不小于0.65，外邊坡采用生態(tài)草皮護坡。池頂以上開挖邊坡坡比為1∶3.0，修建1∶2.0臺階式花池。由于工程調蓄水池池深較大，池頂迎水面緣石設置防護網，并沿緣石每50?m設置一座太陽能照明燈。

2.1.3?引水系統(tǒng)設計

（1）引水流量確定。該工程1#調蓄水池計劃在五干二壩支干渠引水，五干二壩支干渠設計流量為1.5?m?/s，為提高蓄水效率，引水流量與上級渠道設計流量一致，取為1.5?m?/s；2#?調蓄水池計劃在西營專用輸水渠引水，西營專用輸水渠設計流量為22.0?m?/s，綜合考慮蓄水時間、消能防沖等因素，引水流量取為?3.0?m?/s。

（2）引水閘室設計。該工程分別在1#調蓄水池及?2#調蓄水池首部新建節(jié)制引水閘?2?座。

1#調蓄水池節(jié)制引水閘：節(jié)制引水閘布設于五干渠二壩支干渠，設1孔引水節(jié)制。引水閘與節(jié)制閘寬度均為1.2?m，高1.2?m，采用現澆C25?鋼筋砼整體結構，閘室底板厚40?cm，邊墻厚40?cm，閘室長5.2?m，考慮凍脹及受力均勻，閘底板下設50?cm砂礫石墊層；閘室上部設啟閉臺，閘房采用磚砼結構，板梁柱采用現澆C25鋼筋砼（W6、F200），閘門采用平板鋼閘門，電動螺桿啟閉機，閘門要求實時監(jiān)控、流量監(jiān)測、自動啟閉；閘室前后設長度均為2.0?m漸變段，以保證與前后渠道斷面順暢銜接。

2#調蓄水池引水閘：節(jié)制引水閘布設于西營專用輸水渠，設2孔引水2孔節(jié)制閘。引水閘閘孔寬1.5?m，高2.5?m；節(jié)制閘閘孔寬1.5?m，高2.5?m。閘室均采用現澆C25鋼筋砼整體結構，底板厚70?cm，閘墩厚80?cm，閘室長6?m，考慮凍脹及受力均勻，閘底板下設50?cm砂礫石墊層；閘室上部設啟閉臺，閘房采用磚砼結構，板梁柱采用現澆C25鋼筋砼，閘門采用平板鋼閘門，電動螺桿啟閉機，閘門要求實時監(jiān)控、流量監(jiān)測、自動啟閉；閘室前后設漸變段，以保證與前后渠道斷面順暢銜接，其中，閘前漸變段長7.5?m，閘后漸變段長度5?m，漸變段后連接引水渠道。

（3）引水渠道設計：根據調蓄水池與上級渠道平面布置情況，該工程共需新建引水渠道0.378?km，其中，1#調蓄水池0.053?km，2#調蓄水池0.325?km。該工程調蓄水池引水線路較短，為便于同上游分水閘及下游消能設施銜接，引水渠采用矩形斷面，以方便施工。

1#調蓄水池引水渠采用現澆C20砼重力擋墻式襯砌，設計底寬及凈深均為1.2?m，邊墻頂寬?0.25?m，背坡坡比1∶0.2，邊墻墻底寬0.49?m，底板厚0.4?m。襯砌下設0.5?m厚砂礫石墊層。

2#調蓄水池引水渠采用現澆C20砼重力擋墻式襯砌，設計底寬及凈深均為1.5?m，邊墻頂寬?0.25?m，背坡坡比1∶0.2，邊墻墻底寬0.55?m，底板厚0.5?m。襯砌下設0.5?m厚砂礫石墊層。

3?供水管道設計

該項目各調蓄水池計劃配套供水管道，以便于為下游用水戶供水，共計埋設供水管道30.3?km。根據管材比選結果，供水管道大管徑（＞DN500?mm）采用螺旋鋼管（SP），小管徑（≤DN500?mm）采用聚乙烯管（PE100級）。供水管道管徑根據各調蓄水池供水對象需水特性，選為?DN355～1?200?mm。

供水管道均采用埋管方式，管道均敷設于地下管槽中，管槽開挖考慮管道焊接安裝要求，管底開挖寬度為管道兩側各加0.5?m，項目區(qū)最大凍土深度在1.42?m左右，考慮管道埋設于凍土層以下，防止管道冬季發(fā)生凍脹破壞，管溝開挖采用梯形斷面，設計管頂最小覆土厚度1.5?m，最大覆土厚度10?m，管溝開挖邊坡1∶0.5～1∶1.0。

4?泵站設計

根據各調蓄水池供水管道水力計算結果，西營五干片1#調蓄水池需要加壓供水，2#調蓄水池可實現自流供水。該設計根據1#調蓄水池供水管道計算流量、泵站設計揚程，泵站矩形干室型泵房，廠房由主、副廠房和安裝間組成。廠房布置均根據機電設備安裝、檢修的要求，高度滿足吊運要求，考慮泵房內通風、散熱和采光要求，并符合防火、防潮等技術要求。泵房內主要布置有主?機組、集水井、排水溝、交通道、排水系統(tǒng)等。

4.1?主廠房設計

主廠房為干室型泵房，分為上下兩層，上層為檢修間及巡視平臺，下層為水泵電機層，下部采用整體式鋼筋混凝土箱型結構。水泵電機均置于混凝土墩臺上。

主廠房水泵機組采用單列式布置，靠右側水下墻內側布置“之”字形樓梯，連通安裝間與機組運行層，方便以后運行管理及機組檢修。出水管穿過下游側水下墻，在副廠房后匯總成壓力主管，管道轉彎處設C25鋼筋砼鎮(zhèn)墩?？恐鲝S房左側水下墻設集水井，集水井內安裝潛水排污電泵。主廠房電纜敷設在下游側水下墻的電纜支架上，穿過后墻入電纜溝內。為便于檢修、安裝，在主廠房內設置一臺梁式起重機。廠房左側設集水井，機組周邊及進出水管道下設排水溝，沿廠房后墻匯總至集水井。

4.2?副廠房設計

副廠房設計，副廠房設置在主廠房后側，采用變形縫與主廠房分開，設計為框架結構，副廠房內設有中控室、高低壓開關柜室等。外墻采用300?mm厚非承重空心磚，貼60?mm厚擠塑聚苯板保溫，內墻采用20?mm厚非承重空心磚；值班室、工具間地面選用鋪磚地面，高壓變頻室、高壓設備室、控制室、直流計算機室地面選用防靜電水磨石地面；副廠房采用單框雙玻鋁合金推拉窗外加防護欄；值班室、工具間門選用防盜門，高壓變頻室、高壓設備室、控制室、直流計算機室門選用乙級防火門；外墻面貼面磚勒腳，噴刷外墻漆，內墻面刷乳膠漆；屋面防水為二級，防水材料選用4?mm厚SBS防水卷材二道。

5?設備管理房設計

根據調蓄水池運行管理需求，需修建首部設備管理用房2座，單座187.15?m?，共374.3?m?。根據《民用建筑通則》的規(guī)定，設備管理房采用地面磚混結構，基礎置于下部砂礫卵石層。設備管理房設計為一層砌體結構，平面尺寸為25.2?m×8?m，高2.8?m，建筑面積187.15?m?，基礎為C25混凝土條形基礎。屋面、柱、圈梁及女兒墻采用C25鋼筋砼整體現澆。室外踏步、散水采用C15砼，寬度90?cm，每2.0?m設一橫向伸縮縫。

6?機電及金屬結構

6.1水力機械

該工程涉及水力機械主要有水泵及附屬設備、調蓄水池溢水及放空設備和附屬設備。有用電需求的首部控制設備及泵站。

6.2?水泵及其附屬設備

涼州區(qū)西營五干片調蓄水池工程設計兩處調蓄水池分別從就近二壩支干和西營河專用輸水渠自流取水，引水工程不設提水系統(tǒng)。一期工程不涉及泵站建設，水力機械主要為2座I級水池的溢水及放空設施。溢水設備包括溢水管；放空設備包括放空管及控制閘門，溢水管在放空控制閥后并入放空管。為便于調度運行及施工安裝，溢流管、放空管管徑與末級池出水管管徑保持一致?？刂崎y門采用電動閘閥。

6.3???管線附屬設備

該工程2處調蓄水池均采用有壓供水（輸水）方式。根據工程總體布局，為確保各供水管道安全可靠運行，同時便于維修，依據各管道布置和初步水力計算具體情況，該階段擬定在各管道上分別設置控制閥、進排氣閥、泄空閥及水力監(jiān)測裝置等。

6.4??供電方案設計

該項目工程區(qū)內現有電網能滿足工程供電要求。泵站為小型供水加壓泵站，其余用電負荷較小，根據電力負荷等級的劃分原則及對供電可靠性的要求，負荷等級劃為三級供電負荷，設一回架空線供電?？紤]泵站裝機容量相對不大的特點，水泵電動機母線側采用單母線接線方式。

1#調蓄水池泵站裝機較小，供電按0.4?kV電壓考慮，設計從就近的10?kV農用電網線路，“T”接一回10?kV架空線路，利用10/0.4?kV變壓器為泵站提供電源。

2#調蓄水池首部設備及管理房用電主要是閥門、采暖通風、照明、操作及檢修用電，用電負荷較小，設計從就近的10?kV農用電網線路，“T”接一回10?kV架空線路，利用10/0.4?kV變壓器提供電源，主接線方式采用單母線接線方式。

7?金屬結構

7.1?引水建筑物金屬結構

西營五干片區(qū)共設2座引水樞紐，需修建3座節(jié)制閘，3孔進水閘?？刂圃O備均采用平面鋼閘門，閘門及攔污柵總重7.70?t，埋件總重6.16?t。閘門啟閉設施采用手電兩用螺桿式啟閉機，單個啟門力10～100?kN，共需啟閉機6臺三腳架及倒鏈2臺套。

7.2?多級調蓄水池連通及溢水部分金屬結構

多級調蓄水池之間的連通及溢水部分金屬結構主要包括上級水池的放空鋼管及附件和上級水池的溢水管及附件。一期工程空星墩調蓄水池共需D800?mm連通管及溢水管0.07?km，D1000?mm?連通管及溢水管0.07?km。五干片區(qū)空調蓄水池連通及溢水部分金屬結構（鋼管）總重量為32.12?t。牧原調蓄水池共需D1000?mm?連通管及溢水管1.00?km，擬在二期工程中建設。

7.3?放空及出水管金屬結構

放空及出水管布置于末級水池，主要用于向河道輸生態(tài)用水及向受水區(qū)供水。五干片區(qū)空星墩調蓄水池出水管總長0.24?km，鋼管總重46.66?t，內防腐面積584.34?m2，外防腐面積600.17?m2。調蓄水池供水管總長22.9?km，金屬管長度20.1?km，總重3?532.57?t，內防腐面積46?706?m2，外防腐面積48?011?m2。五干片區(qū)牧原調蓄水池主要向牧原一二場，專用輸水渠北側下游農田灌溉，均采用重力自流灌溉。供水管總長7.40?km，金屬管長度2.4?km，全部為DN800mm?螺旋鋼?管。金屬結構總重1?802.26?t，內防腐面積188?850?m2，外防腐面積19?415?m2。蓄水池放空主要在末級水池中設置，一期工程不涉及放空管金屬結構。

7.4?消防設計

該工程地處西北高原，日照時間長，光熱資源充足，溫差較大，降水稀少，蒸發(fā)量大，氣候干旱，地表、地下水貧乏，屬典型的干旱型大陸性氣候。對泵站、管理房和機電設備，特別是電氣設備的防火，主要采用隔離、設置阻燃材料和配置足夠的滅火裝置等措施。該工程滅火方式主要考慮配置消防泵及手提式滅火器，并在滅火器的選擇上考慮滅火時不導電和不爆炸，滅火后不會造成任何污染和電氣設備性能改變等因素。

8?工程效益

該工程通過在西營灌區(qū)新建調蓄水池?2?座，共?5?級，形成以西營河為網絡、調蓄水池為骨干、受益村莊及企業(yè)為節(jié)點的水網體系，可有效地改善當地群眾的生活條件；可以增加西營灌區(qū)地表水資源的調蓄能力，發(fā)生洪澇災害時，通過合理調度，蓄滯洪水，形成錯峰調節(jié)，變害為利，提高地表水的利用率。工程的實施對蓄豐濟枯、抗旱應急、調蓄洪水，對緩解現狀水資源短缺、防御水旱災害、增強地表水調蓄能力、促進經濟社會可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

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