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达坂城区的绿化工程配套供水研究

来源:水利科学与寒区工程 作者:范海东
发布于:2020-09-09 共3646字

  摘要:达坂城区位于山前冲洪积倾斜平原下部,主要为砾质戈壁荒漠,在春夏季节经常发生阵发性降水,时间短,汇流快。现状渠道渗漏严重,渠系水利用系数低,水资源利用率较低。本项目通过新建输水管道、引水首部、沉沙池、渡槽、过水箱涵及管道构筑物达到为绿化工程配套供水的目的。项目建成后,可改善局地小环境和气候,在发挥生态效益的同时,增加了荒漠区物种的多样性,对达坂城区的生态的发展将起到巨大的推动作用。

  关键词:达坂城; 供水; 选址; 选线; 设计;

目录

  1工程概况…………………………………………………………

  2工程建设必要性…………………………………………………………2

  2.1节水型社会建设的需要…………………………………………………………3

  2.2提高引|水保证率的需求…………………………………………………………4

  2.3提高水资源利用效率的需要…………………………………………………………5

  2.4改善景观和生态环境的需要…………………………………………………………6

  2.5促进边疆少数民族地区稳定发展的需求…………………………………………………………7

  3工程设计…………………………………………………………8

  3.1引水首部设计…………………………………………………………9

  3.2输水管道设计…………………………………………………………9

  3.3建筑物设计…………………………………………………………9

  4结语…………………………………………………………10

  参考文献…………………………………………………………11

水务

  1 工程概况

  达坂城区下辖1个管理委员会、3乡1镇1牧场和3个街道办事处,总人口4.16万人,主要民族有维吾尔族、汉族、回族等七个民族,其中农业人口1.71万人。为整治达坂城区环境,达坂城区政府对达坂城区沿线道路两侧,规划绿地,进行全面绿化造林工程,通过每年绿化造林工程已将各乡镇贯穿绿色通道,从而使达坂城区环境得到改善,形成良好的自然环境,促进社会经济发展。本工程的建设,可达到达坂城镇达东路片区740hm2绿化生态林供水的目的。工程建设后,可充分利用水资源对项目区的绿化生态林进行灌溉,提高了水资源的利用率,节约了水量,对达坂城区的生态环境起到了积极有益的作用[1,2,3,4].主要工程内容为:新建输水管道长度为6.110km,其中:无压输水主管道长度为5.367km,管材为DN1000预应力钢筋混凝土管,有压输水支管道长度0.743km,管材为DN300球墨铸铁管;新建引水首部1处,采用底栏栅式引水廊道的引水方式;新建建筑物共3座,其中:沉沙池1座、渡槽1座和过水箱涵1座;新建管道构筑物共85座,其中:检查井22座、跌水井55座、闸阀井4座、集水井1座、排气井2座和排水井1座。

  2 工程建设必要性

  2.1 节水型社会建设的需要

  为贯彻落实中共中央、国务院《关于加快水利改革发展的决定》(中发[2011]1号)和《国务院关于实行最严格水资源管理制度的意见》(国发[2012]3号)精神,以及《自治区党委自治区人民政府关于加快水利改革发展的意见》(新党发[2011]21号)、《关于抓紧编制上报"三条红线"实施方案的函》(乌水函发[2014]373号)的要求,达坂城区编制了《达坂城区三条红线实施方案》,开始实施最严格的水资源管理制度,积极推进节水型社会建设。本工程主要为供水管道工程,通过本工程的建设,可提高供水保证率,提高水利用系数,节约水资源,有利于达坂城区"三条红线"指标落实。

  2.2 提高引水保证率的需求

  目前,项目区原土渠起点为1座简单的单孔引水闸,位于河道西岸,每年采用临时堆坝壅水的方式引水,引水没有保障,通过本工程的引水首部的建设,使得引水有了保障,提高了引水保证率,并且节省了每年堆坝壅水的费用。

  2.3 提高水资源利用效率的需要

  项目区内现状输水渠道为土渠断面,渗漏严重,渠系水利用系数低,严重影响渠道输水,灌溉水利用率较低。通过输水管道的建设,可大大减少水的渗漏量,提高了灌溉水的利用率。

  2.4 改善景观和生态环境的需要

  项目区位于博格达峰南侧山前冲洪积扇上,生长有荒漠性植被,植被稀疏,主要生长有铃铛刺、芨芨草、苦豆子等野生植被,覆盖度10%.本工程建设完成后,为周边绿化提供了可靠的灌溉水源,为改善周边景观和生态环境提供了有力保障。

  2.5 促进边疆少数民族地区稳定发展的需求

  达坂城区东沟乡是汉族和少数民族杂居地,该地区的团结、稳定,关系到地区安定团结的大局。该项目的实施,将彻底解决当地村民在灌溉期为争水发生矛盾的问题,改善环境,为当地创造一个新的景观环境,加快东沟乡农牧民脱贫致富的步伐,对该地区的精神文明建设和物质文明建设将起到积极的推动作用。综上所述,达坂城区东沟乡段绿化配套供水工程,对充分利用水资源、节约水量、提高水资源的利用效率、带动整个东沟乡的经济发展具有重要的意义,因此本工程的建设是十分必要的。

  3 工程设计

  3.1 引水首部设计

  引水首部采用底栏栅式引水廊道设计。在喇叭口河道的收口处垂直水流方向布置一道底栏栅式引水廊道,由于在径流较小时,流水线路在河床内经常发生变化,本次考虑到在提高引水保证率的情况下,将底栏栅式引水廊道从河道左岸一直布置到河道右岸,全长240.00m.引水廊道断面为矩形断面,深1.00m,宽1.50m,采用钢筋混凝土结构,底栏栅式引水廊道的顶部栏栅与河床底齐平,在底栏栅式引水廊道的背水面设置重力式混凝土防冲齿墙。

  底栏栅式引水廊道水力计算,有部分流量沿栏栅顶下泄到下游时,按公式(1)进行水力计算。

  式中:Q为栏栅进水流量,m3/s;μ为流量系数;p为栏栅孔隙系数,p=s/(s+t);s为栅条间隙宽度,m;t为栅条宽度,m;b为栏栅水平投影的宽度,m;l为栏栅长度,m;h为栏栅上平均水深,m.

  经计算:引水流量为0.83m3/s时,底栏栅引水廊道需要长度为4.92m,本次考虑到河道主流的摆动性,将底栏栅式引水廊道从河道左岸一直布置到河道右岸,全长240.00m.

  3.2 输水管道设计

  3.2.1 无压输水管道管径(主管道)

  由于输水管道设计流量为0.83m3/s,本次采取主管道无压管道输水方案供水。根据管道的计算流量,参考管材的允许流速范围,优化选择合理的管径。本供水工程为无压输水工程,管道从三方面考虑,一是按照经济管径,二是满足流量要求,三是不超过管材最大允许流速5.00m/s的要求。采用式(2)计算比选确定管径。

  式中:v为流速,m/s;Q为流量,m3/s;R为水力半径,m;i为管底纵坡;A为过水断面面积,m2;C为谢才系数。

  通过上式计算并结合管道水力计算,本次确定管道采用DN1000的预应力钢筋混凝土管,管道设计流速1.42~2.63m/s.

  3.2.2 有压输水管道管径(支管道)

  为后期建设小水面预先铺设的支管道为有压管道输水。根据管道的计算流量,参考管材的经济流速范围,优化选择合理的管径。管道从三方面考虑,一是按照经济管径,二是满足流量要求,三是不超过管材经济流速2.00m/s的要求。采用式(3)计算比选确定管径。

  式中:d为管道内径,m;Q为流量,m3/s;V为流速,m/s.

  通过上式计算并结合管道水力计算,本次确定管道采用DN300的球墨铸铁管,管道设计流速1.42m/s.

  3.3 建筑物设计

  3.3.1 沉沙池设计

  根据新疆地区供水工程常用沉沙池有矩形沉沙池、梯形沉沙池和漏斗圆形排沙池,同等容积梯形沉沙池相对于矩形沉沙池有更大的表面积,沉沙效果较好;漏斗圆形排沙池排沙效果较好,但施工较复杂,技术要求较高,管理较复杂。结合本地已建工程运行情况,本次设计采取结构较为简单的现浇钢筋混凝土结构矩形沉沙池。沉沙池本次选在引水首部后的河岸上,此处地形空旷,不存在占地协调问题。若把沉沙池布置在管线上,一是存在沉沙池上游管道检查井会有泥沙淤积,不便清理,二是管线基本与老渠线平行布置,沉沙池会占用旁边的伴行道路。故本次沉沙池位置布置在引水首部后。

  本次设计水源为河道,以细颗粒悬移质沙为主,平均含沙量0.21kg/m3.本次沉沙池设计处理泥沙标准粒径为0.2mm,根据《水利水电工程沉沙池设计规范》SL 269-2001和《灌溉与排水工程设计规范》GB 50288-2018中沉沙池相关计算公式,根据计算成果及结合项目区周边已实施沉沙池运行情况,本次设计池厢深度取3.50m,宽度取5.00m,长度取60.00m.

  本次沉沙池主要按机械清淤设计,沉沙池冲沙闸为辅助冲沙,清除泥沙直接拉运至弃料场,清淤周期为一个灌溉期(1年)清理一次,沉沙池淤积容积按一个灌溉期(1年)淤积量计算。一个灌溉期(1年)沉沙池使用天数按90天计算,每天工作小时数为20h,则沉沙池清淤周期为1800h,经计算沉沙池的淤积体积为56.50m3.

  根据淤积体积计算成果、沉沙池存泥所需要的宽度为0.94m.根据已建沉沙池运行情况,沉沙池长度不宜过小,最终确定本次沉沙池设计尺寸,池长60.00m,池宽5.00m,池深3.50m.

  3.3.2 渡槽设计

  为了便于项目运行管理,结合项目区地形条件,在桩号2+640~2+750与河道支流平交处设置钢管渡槽。钢管渡槽两端直接与预应力钢筋混凝土管连接,按明渠(无压管道)均匀流公式计算(式2)。经计算,渡槽钢管管径采用DN1000是满足要求的。渡槽共1座,槽身为DN1000钢管,设计跨度110.00m.进出口段采用直接与预应力钢筋混凝土管连接,渡槽支墩采用C25F200钢筋混凝土浇筑。

  4 结语

  本工程主要通过管道输水,工程建成后,可提高供水保证率和水利用系数,节约水资源,使有限的水资源得到充分的利用;提高引水保证率和水资源的利用效率,生态林得到充分灌溉,有益于生态环境改善,为地区旅游事业奠定基础。可为类似工程提供借鉴。

  参考文献
  [1]颜安耀。袁北灌区续建配套与节水改造措施分析[J].陕西水利,2019(9):77-78.
  [2]艾木都力·吾守尔。高标准农田建设中水源井工程设计[J].水利科技与经济,2015,21(5):24-25.
  [3]曹海涛。北屯灌区渠道方案比选与设计分析[J].陕西水利,2019(9):197-198,201.
  [4]胡勇,康淦营,邓平平。赣抚平原灌区工程设施运行现状及防治措施分析[J].陕西水利,2019(11):79-80.

作者单位:中工武大设计研究有限公司新疆分公司
原文出处:范海东.达坂城区绿化配套供水工程设计分析[J].水利科学与寒区工程,2020,3(04):104-106.
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