输水总干渠（共4篇）
输水总干渠 篇1
摘要：当渠道与道路、河流等发生交叉时, 既可采用渡槽, 也可采用倒虹吸。本文结合工程实际案例, 通过方案比选介绍了引嫩入白输水干渠倒虹吸平面布置及结构尺寸设计。
关键词：输水总干渠,倒虹吸,设计
1 工程概况
引嫩入白供水工程总投资236749万元, 是以城市供水、农业灌溉为主, 同时兼顾为莫莫格湿地相机补水创造条件的综合利用水利工程。供水对象包括白城市、镇赉县城区人民生活和工业用水;镇赉县五家子灌区灌溉用水, 白沙滩灌区灌溉用水;镇赉县莫莫格湿地生态相机补水四个部分。
因此将该工程依据供水对象的不同划分为三个分项工程, 即白城市和镇赉县城市供水分项工程、白沙滩灌区灌溉用水分项工程、五家子灌区灌溉用水分项工程。
2 输水总干渠倒虹吸设计
2.1 坡水倒虹吸
根据输水总干渠沿线不同位置处坡积水的洪峰流量计算成果, 为排泄控制点以上的坡积洪水, 在渠道沿线设置坡水倒虹吸7座, 分别位于渠道桩号6+851m、15+300m、33+843m、38+272m、44+045m、47+970m、50+970m。
本次设计以渠道桩号33+843m处的坡水倒虹吸为典型说明坡水倒虹吸平面布置及结构尺寸设计情况。
该区地层岩性从上至下依次为低液限粘土、含细粒土细砂夹层、低液限粘土层。表层低液限粘土层厚2m, 该层高程134.1~132.02m, 该层含水量高, 有冻胀问题。含细粒土细砂夹层厚2.91m, 该层高程132.02~129.11m。
该位置处渠道底高程134.52m, 倒虹吸采用现浇钢筋混凝土结构, 洞身横断面为方形, 设计过流能力4.6m3/s, 过流流态为有压流, 共1孔, 孔尺寸1.4×1.6m (b×h) 。洞身长60m, 比降1/500, 每10m设一伸缩缝, 伸缩缝处设橡皮止水, 洞身壁厚30cm, 洞身底板顶高程131.65m, 洞身建基高程131.30m。
倒虹吸进出口处地面高程134.1m, 洞身底板顶高程与地面高程相距2.45m, 为使进口洞身与地面平顺衔接, 在洞身进口段设置7.35m长的斜坡段, 斜坡段下部底板顶高程131.65m, 斜坡段上部底板顶高程134.10m。
为尽量保证进洞水流的平顺, 同时为防止水流对进口土体的淘刷, 在洞进口上游侧设置八字形进口收缩段, 长5m, 宽度由5m渐变为1.4m。进口收缩段挡墙采用U型槽结构, 底部采用15cm厚的混凝土板护砌, 板下铺一层10cm的素砼垫层。
为尽量减少泥沙等杂物在倒虹吸中的淤堵, 同时便于运行维护管理, 倒虹吸出口洞身设置成水平段, 水平段出口底板顶高程131.57m。出口处地面高程134.1m, 洞身底板顶高程与地面高程相距2.53m, 为使出口洞身与地面相衔接, 也防止出口水流对地面的冲刷, 洞身出口设置消能防冲池, 池底长10m, 宽1.5m, 池坡坡比1∶2。池底、池坡采用15cm厚的混凝土板护砌, 下设一层无纺布。
2.2 呼尔达河倒虹吸
输水总干渠在渠道桩号26+620m处与改道呼尔达河交叉, 该位置渠顶高程139.04m, 渠底高程134.76m, 该处地面高程134.5m, 改道呼尔达河河道底高程133.20m, 为保证呼尔达河洪水期正常行洪, 同时保证渠道在此期间安全运行, 需在改道呼尔达河与渠道交叉处设置交叉建筑物。根据此处的地形、地势、渠道渠底高程及相应洪水流量, 初步拟定呼尔达河倒虹吸、渠道渡槽两种交叉建筑物型式进行比选。
2.2.1 呼尔达河倒虹吸结构
倒虹吸位于呼尔达河上, 与渠道交叉。该区地层岩性从上至下依次为低液限粘土、含细粒土细砂, 低液限粘土层厚2.6m厚, 该层高程133.3~130.7m, 该层含水量高, 有冻胀问题。
倒虹吸采用现浇钢筋混凝土结构, 洞身横断面为方形, 设计过流能力32.5m3/s, 过流流态为有压流, 共4孔, 单孔尺寸2×2m, 每孔间设置40cm厚的钢筋混凝土隔墙, 洞身横断面宽10m, 洞身净宽8m。洞身长68m, 比降1/500, 每11m设一伸缩缝, 伸缩缝处设橡皮止水, 洞身壁厚40cm, 洞身底板顶高程131.83m, 洞身建基高程131.36m。倒虹吸进出口处改道呼尔达河河道底高程133.20m, 地面高程134.5m, 为使洞身与河道平顺衔接, 在洞身上下游设置7.5m长的进出口过渡段, 过渡段采用现浇钢筋混凝土结构, 过渡段底板坡比1∶5, 边墙为扭曲式, 边墙坡比由直立渐变为1∶2。上、下游过渡段的外侧设置10m长的防冲护砌段, 护砌段长10m, 采用15cm的混凝土板护砌, 混凝土板下铺一层无纺布以防止反滤发生。同时为防止倒虹吸进出口水流回水淘刷渠道外坡坡脚, 对渠道外坡坡脚进行护砌, 护砌材料采用15cm厚的混凝土板, 下设一层无纺布反滤。护砌高度137.0m, 护砌范围以倒虹吸中心线为基准, 左右两侧各10m。
因倒虹吸基础岩性为低液限粘土, 存在冻胀问题, 为防止基础冻胀问题的发生, 基础采用1m厚的砂砾石垫层进行换基。
呼尔达河倒虹吸建筑工程投资135.3万元。
2.2.2 渠道渡槽
渡槽槽身采用矩形断面, 槽身底宽10m, 槽深4.0m, 槽中流速1.0m/s, 槽身10m一跨, 沿槽身纵向每2m设一道拉杆。渡槽采用排架柱支撑, 排架间距10m, 排架基础采用直径1.3m的混凝土灌注桩。为保证槽身挠度满足规范要求, 在槽身底部沿水流方向设置纵梁, 纵梁尺寸0.3X0.8m, 纵梁水平间距5m。槽身底板顶高程134.76m, 梁底高程133.96m, 河道底高程133.0m, 梁底距河道底仅0.96m, 考虑改道呼尔达河行洪时该处流速较大, 如水流对河道底部产生冲刷, 将直接影响渡槽的安全运行。
因此, 对该位置处河道进行护砌, 护砌范围以渠道中心线与河道中心线的交点为基点, 向上、下游各护砌20m, 护砌型式表层采用30cm厚的干砌块石, 下设10cm厚的碎石垫层, 垫层下铺一层10cm厚的无纺布反滤。
渠道渡槽建筑工程投资247.2万元。
2.2.3 倒虹吸 (排水涵洞) 过流能力计算
式中:
h———水头损失 (m) ;
hl———沿程水头损失 (m) ;
hj———局部水头损失 (m) ;
L———计算段长度 (m) ;
R———水力半径;
λ———沿程水头损失系数;
ξ———局部水头损失系数。
经计算, 水流经倒虹吸的水头损失见表1
3 结论
呼尔达河交叉建筑物不论采用倒虹吸还是采用渠道渡槽, 均可满足改道呼尔达河行洪和渠道输水要求, 但渡槽的建筑工程投资比呼尔达河倒虹吸工程投资高111.9万元。因此该位置交叉建筑物型式采用倒虹吸。
输水总干渠 篇2
管道输水技术因成本低且具有节水、节能、省地、输水速度快、供水及时、便于田间农机作业、管理方便等特点, 已成为开展农业灌区节水改造的必要措施。但管道输水的成败主要取决于对减压方式的选取, 好的减压方案对管道的安全性、供水保证率等更好。本文结合新疆某自流灌区减压方案的比选实例, 从安全、可实施性、适应性、经济性等多方面综合论证, 确定最优方案, 为后续工程提供参考依据。
1 工程概况
新疆南岸干渠自东向西全长为168 km, 主要为下游灌区供水。总干渠上游90 km渠道的主要任务是向下游输水, 整个灌区90%的灌溉面积集中在干渠下游的78 km段。其中自流灌区控制面积108万亩, 包括已开发的引山沟水自流灌溉 (灌溉保证率很低) 和机井灌溉灌区 (井深80 m以上) 控制面积约为22万亩, 待开发灌区控制面积86万亩。该灌区规划从南岸干渠引水, 灌区内骨干水利工程主要包括主干管、分干管、地埋支管、地面管四级管网系统工程。
自流灌区主要集中在总干渠的下游段, 地貌上属冲洪积倾斜平原, 海拔高程650 m～825 m, 东西长80 km、南北宽4.5 km～10 km。灌区内大部分区域地形较平坦, 坡向相同, 即东高西低、南高北低, 地面东西向自然坡降为1.67‰～0.25‰、南北向自然坡降为28‰～15‰, 地形落差在150 m～200 m之间。根据该自流灌区的地形、地貌、冲沟及排洪通道、自然落差大等特点, 采用何种减压方式来消除地形累计落差, 达到喷滴灌所需压力, 对工程投资、系统的安全运行等起着决定性作用。经过多方论证, 决定在干管上采用设置减压阀减压和稳流池减压两种减压方案及布置形式进行现场试验。进一步为后续干管的设计及实施奠定基础。
2 方案布置
南岸干渠自流灌区工程全部采用管道输水, 地埋管道布置分为干管、分干管、地埋支管三级, 地面管道喷灌为移动支管并加装喷头, 滴灌为支管和毛管。试验干管管网系统主干管主要是为下游管道和作物输送灌溉所需水量、累计自压灌溉所需压力。干管布置主要结合地形地貌、现有道路、洪沟等由南向北基本垂直等高线布置, 管道上布置有镇墩、阀门井、排水井等工程设施。由于工程区域从南至北地形累计落差较大, 达到约170 m。本工程结合实际采用了两种减压方案, 即机械减压方案和水工减压方案进行现场试验, 现就采取的两种减压方案主干管的布置形式分述如下。
2.1 机械减压方案
输水干管由南向北一根管道布置, 采用有压管道输水, 在系统中部适当位置串联一个套筒式多喷孔减压阀, 形成一个封闭的运行系统, 以分段累计压力, 每段的最大地形落差控制在100 m以内, 减小系统的设计水头和节省工程投资。多喷孔套筒式减压阀气蚀产生在管道中心, 而不是产生在管壁上, 从而减小了噪声和气蚀对阀体的破坏, 能较好地解决气蚀问题。干管由进水池供水, 进水池自南岸干渠分水口引水。主干管道全长9.6 km, 采用PCCP管与钢管相结合一管到底的方式, 静水压力为0 MPa～1.6 MPa。管道设计流量为1.66 m3/s, 控制灌溉面积4.13万亩, 分干管入口处设置减压阀, 分干管间距850 m。
2.2 水工减压方案
输水干管采用有压管道、无压管道伴行输水, 在管道首部设一个进水池, 同时接有压管和无压管, 在无压管末端设置一个稳流池, 在稳流池出口再接有压管的布置方式。该布置形式将干管分为两段累计地形落差, 每段的最大地形落差控制在70 m～80 m水头以内, 减小系统的设计水头和节省工程投资。干管组分别由进水池和稳流池供水, 进水池自南岸干渠分水口引水, 稳流池由进水池通过无压管供水。主干管道全长17 km, 主干管采用PCCP管与PVC管相结合, 两管并行的方式, 静水压力为0 MPa～1.0 MPa。管道设计流量为1.55 m3/s, 控制灌溉面积3.84万亩, 高压区分干管入口处设减压阀, 分干管间距850 m。
3 投资分析
由于两种减压方案, 分干管及地埋支管的布置形式相同, 本次分析工程投资仅为主干管及各分干管进水口处的建筑物及设备在相同投标报价的基础上进行。两种减压方案工程投资详见表1。
4 方案分析比较
两种减压方案的综合比较见表2。
4.1 安全性
1) 水工减压方案采用常规的无压输水, 分段累积地形落差, 总累积落差小, 减压效果稳定。对下游管道的正常运行是安全可靠的。2) 机械减压方案采用减压阀减压, 生产工艺先进, 科技含量较高, 灵敏度较高。但减压阀电动执行机构频繁工作, 对阀门的使用年限有一定影响。累积地形落差较大, 一旦出事对下游管道的安全影响较大, 减压阀全程用电, 必须有较高的用电保证率和频繁的养护、维修, 才能保证下游管道的正常运行。
4.2 可实施性
水工减压方案施工工期较长, 冬季施工难度较大, 质量不易控制;机械减压方案外业施工简单, 施工工期短, 工厂化生产, 质量易于控制, 对管道工程实施的影响较大。
4.3 适应性
两种减压方式均可适用于喷灌及滴灌。
4.4 经济性
1) 水工减压方案管道总长17 km, 灌溉面积3.84万亩, 工程投资2 319.3万元, 机械减压方案管道总长9.6 km, 灌溉面积4.13万亩, 工程投资2 773万元, 较前一方案增加投资453.7万元。2) 减压阀方案可降低输水过程中的渗漏和蒸发损失, 提高灌溉水利用系数。3) 减压阀方案一管到底, 占地面积小, 稳流池方案, 无压管与有压管并行, 占地面积大。
5 结语
两种减压方式都存在投资高、技术难度大、维护任务重等问题, 但综合比较其工程实际情况, 认为采用水工减压方案在运行条件受到影响的情况下, 更有利于下游管道的安全, 减压效果稳定、灌溉保证率高、维修方便、投资小、设备简单等特点, 但对灌区管理人员的要求较高、劳动强度大。因此, 该灌区骨干水利工程易在自动化控制不能满足的前提下, 应优先采用无压与有压并行输水、稳流池减压的布置方案。
摘要：根据新疆南岸干渠自流灌区的地形、地貌和现有灌溉条件等特点, 对管道输水机械减压和水工减压这两种方案进行投资分析, 并从安全性、可实施性、适应性、经济性等多个方面分析比较两种方案的优缺点, 从而确定最优减压方案, 为后续工程的设计和方案选择奠定了基础。
关键词：自流灌区,减压,减压阀,稳流池
参考文献
[1]许迪.现代节水农业技术研究进展与发展趋势[J/OL].灌溉网www.irrigation.com.cn, 2005:4.
[2]GB 50085-2007, 喷灌工程技术规范[S].
[3]水利部农村水利司.管道输水工程技术[M].北京:中国水利电力出版社, 1998.
输水总干渠 篇3
“引黄补淀”输水工程多是利用原有河渠连贯而成，沿线工程运用年限已久，原设计标准难以满足输水要求，紫塔干渠亦为既有工程，在2006--2007年“引黄补淀”输水过程中，发现存在一些问题，限制了工程输水能力，影响了输水进度。
1 存在的主要问题
紫塔干渠进口端在献县枢纽节制闸下游2公里处与子牙河相接，在2006年输水过程中发现原工程存在以下问题：
1.1 紫塔干渠渠道断面较小，当上游来水较大时，容易出现“卡脖子”的现象，影响水流下泄。1.2渠道内杂草丛生、树木较多，2006年引黄补淀，水位明显雍高，推算糙率高达0.04左右，减缓了水流行进速度，进一步降低了工程的输水能力。
2 采取的措施
为了提高“引黄补淀”工程紫塔干渠段的输水能力，2007年对该段进行修坡处理，采取了以下措施：
2.1 增大干渠渠道过流断面面积，提高流量系数。2.2降低渠道糙率，对紫塔干渠渠道进行修坡清障，修坡厚度按0.2m。
3 效果分析
紫塔修坡处理后，于2008年1至6月份进行了第二次“引黄补淀”，下面通过对两次输水过程水位-流量关系曲线的比较，对该段输水能力加以分析。
3.1 断面选取。
紫塔干渠进口端在子牙河献县枢纽节制闸下游2km处，献县节制闸下游测流断面距进口较近，且献县节制闸下游测流断面至紫塔干渠进口这一区间内无其他引水口，其测得流量全部由子塔干渠下泄，故此断面水位-流量关系的变化可以反映出子塔干渠过流能力的变化，因此，选择对献县枢纽节制闸下游测流断面，就水位、流量关系变化进行分析。3.2数据选取。引黄输水过程可分为4个阶段，水流推进阶段、渠道涨水阶段、稳定输水阶段和渠道退水阶段。输水水流可分为恒定流和非恒定流两种状态。渠道涨水阶段到退水阶段渠道内水流相对比较稳定，为恒定流，水位、流量关系能比较准确的反映出渠道的过流能力。因此选取白洋淀已进水，下游发生顶托的稳定输水阶段的数据作为研究对象，(由2006--2007年、2008年输水过程中的实测数据可知，两次输水水头到达大树刘庄，白洋淀水位基本相同，因此可以忽略顶托在两次输水初期造成影响的不同。)选取2006-2007年、2008年输水过程中的两组数据如下：3.2.1 2006年12月9日水头到达大树刘庄，白洋淀开始蓄水，选取一组此后的数据如表1所示。3.2.2 2008年3月2日水头到达大树刘庄，白洋淀开始蓄水，选取一组此后的数据如表2所示。
根据以上两组数据可绘制水位-流量关系曲线如图1所示。
输水总干渠 篇4
罗廉干渠位全长为16 km, 渠底宽为5 m, 边坡比为1∶2, 比降为1/8 000~1/5 000, 设计流量为4 m3/s。铺膜工程长为3 000 m。目前农田灌溉仍以渠道输水, 地面灌溉为主要形式, 90%以上为土渠, 渠系水量损失严重, 2006年曾对罗廉干渠一段进行测流, 其结果如表1。
实测结果表明, 罗廉干渠1 km水量损失率为2.68%, 罗廉干渠水田灌溉面为533.33 hm2, 灌溉用水量为960万m3, 干渠全长16 km, 其水量损失为411.65万m3。因此省水利厅批准, 在罗廉干渠渗漏严重区段 (共3 000 m长, 该区段每年损失水量为77.18 m3) 采用聚乙烯PE复合膜进行防渗[1], 其结构形式如图1。
2 施工方法
2.1 土工膜选择
在土工膜选择上, 主要根据设计要求和参照区内外相似工程的经验, 并根据当地的水文地质、气候等条件, 结合运用管理要求, 选择聚乙烯PE复合膜 (锦州渤海无纺布有限责公司生产) 为该工程防渗材料, 其主要参数为:一是物理特性, 单位面积质量为302 kg/m2, 膜料厚度为0.14 mm;二是基布, 为聚脂纤维无纺布, 材质为聚乙烯, 工艺为流延法;三是力学性能, 断裂强度纵向为3.8 k N/m、横向3.7 k N/m, 断裂伸长率纵向为35%、横向36%, CBR顶破强力0.8 k N, 撕破强力纵向0.11 k N、横向0.10 k N;四是水利特性, 渗透系数为0.3×10 cm/s。
2.2 施工
为保证干地施工, 首先封堵施工段上游渠道内和渠外入渠沟道的水, 布置排水机泵, 及时排除作业面内的积水, 消除带泥水作业。渠道内基槽开挖前, 首先根据设计的纵横断面图进行测量放线, 确定出渠道中心线, 开挖边线和挖填高程[2]。填方渠段根据设计给定的断面图和干密度要求, 逐层填筑碾压到设计高程。人工夯实部分每层填土厚为20 cm。开挖断面先用挖掘机开挖, 后用人工整形, 开挖断面的平整度及尺寸均按规范要求去做。回填过滤层, 膜料层下垫土料粒径小于5 mm的砂壤土, 压实层3 cm。地边坡接近上端坡开挖40~50 cm深的防滑槽, 待铺膜后用石块和土压紧防渗膜[3]。铺膜前检查膜底是否平整干净, 避免膜损伤, 更不允许穿带钉鞋踩膜, 铺膜时从一端起开铺, 排除膜下气体, 使膜紧贴基面, 边铺边检查膜粘接情况及有否撕裂和破孔现象, 如发现及时粘补。待膜铺完后, 先埋压顶部, 然后由下向上全面压平。特殊部位铺设严格按设计要求施工, 粘接宽度为15~20 cm。铺完一段膜后, 用人工回填达50~60 cm, 待放水时用水浸泡沉实。为使渠道固结稳定, 采取润渠办法, 引水泡渠持续1~3 d, 最大水深根据渠系大小而定, 一般控制在1.2 m左右。泡渠后, 渠形有所变化, 按设计横断面及规范要求整修。渠坡上部和顶部, 采用人工浇水浸透法施工[4]。
3 技术与经济效果分析
3.1 技术效果
不同渠道防渗处理和防渗效果及优缺点详见表2。
3.2 经济效益
工程费用:工程有效使用年限 (N) 为30年, 总造价包括施工排水、渠道整形人工费、人工回填、膜的铺设、渠道开挖整平、人工粘膜、粘合剂、聚乙烯PE复合膜等各种费用, 铺膜3 000 m, 总造价为人民币216万元。
总效益 (B) :为2009年以后30年效益。节水77.18万m3×30年=2 315.4万m3, 增产效益8 000×450×8%×1.24×30=1 071.36万元, 年扩大灌溉面积77.18万m3/1.8万m3/hm2=42.88 hm2, 增收水费效益77.18万×0.07×30=162.08万元。
效益费用比 (R0) :因为渠道防渗总效益 (B) 1 071.36+162.08=1 233.44万元, 渠道防渗总费用 (C) 为216万元, 所以效益费用比R0=B/C=5.71。
工程总效益 (B0) :渠道防渗净效益B0=B-C=1 233.44-216=1 017.44万元。
回收年限:C/ (B/30) =216/ (1 233.44/30) =5.25年。
4 结语
PE复合膜防渗除了上述的直接经济效益外, 其社会效益和生态效益也是非常显著的。经防渗处理后的渠段, 与过去相比, 不仅有效防止渠系水外渗, 保护堤坝, 改善周边环境, 而且还提高了灌溉效率, 保证了农时, 增强水源调配的灵活性等。继罗廉干渠防渗工程后, 灌区又在其他渠道中采用了聚乙烯PE复合膜进行渠道防渗工程施工。因此, 建议在条件相似地区可以大力推广聚乙烯复合PE膜渠道防渗技术, 同时建议有关化工部门应加强研究其抗老化能力更强的PE复合材料, 以降低工程造价和延长工程寿命。
摘要：经过对罗廉干渠一段渠道进行测流试验, 发现该段水量损失为411.65万m3。经省水利厅批准, 在罗廉干渠渗漏严重区段采用了聚乙烯PE复合膜进行渠道防渗, 结果表明, 该防渗材料具有工期短、造价低、运输便利、质轻、防渗性能强及可在寒冷条件下施工、可机械化、不受地下水影响等诸多优点, 可广泛地应用于截潜、蓄水池、垃圾场等防渗工程中。
关键词：聚乙烯PE复合膜,输水防渗节水工程,应用,罗廉干渠
参考文献
[1]蒋晓峰, 蒋雪梅.聚乙烯PE复合膜在新立高线输水防渗节水工程中的应用[J].垦殖与稻作, 2002 (3) :31-32, 34.
[2]刘思源, 吴宪章, 王鸿鹏.新型土、工复合膜在高岩水库大坝面板防渗中的应用[J].湖南水利水电, 2009 (3) :1-2.
[3]滕绍清, 李长山, 李彦坤.水工复合膜在小水电围堤防渗中的应用[J].水利天地, 2006 (6) :34.
[4]玄相菊, 段棋瑾.实用土工复合膜堤坝防渗技术[J].水利天地, 2003 (1) :38-39.
[5]俞朝晖, 李隆瑞.铝塑复合膜在洞库防水防潮中的应用[J].中国建筑防水, 2000 (5) :26-28.