□孙志江

刘川工业园区供水工程输水线路及加压级数选择

□孙志江

本文结合长距离、大高差输水的刘川工业园区供水工程，对复杂地形地质条件下输水线路、加压级数选择等问题进行了初步研究，提出了合理的解决方案，可为其他工程提供参考。

长距离大高差管道输水；线路选择；加压级数选择

刘川工业园供水工程位于甘肃省靖远县，包括取水泵站、取水管线、一级净水厂、输水管线、二级净水厂等工程。其中输水管线自三滩乡附近黄河干流左岸取水，总长约14.14km，取水口与工业园区高差130m，管线设计加压总扬程155m，输水距离长、高差大。

1.概述

输水线路地形条件复杂，由南到北依次可分为：海拔约1530～1545m、相对高差约10～30m的南部刘川～吴家川盆地区，海拔约1440～1500m、高度25～50m丘陵波状起伏中部基岩丘陵区，海拔约1370～1430m、相对高差约30～80m的北部黄河谷地区。

输水线路地质条件复杂，输水管道前段约3.08km管道基础主要为黄河III阶地上的中等～强湿陷性马兰黄土；输水管道中段直埋管道基础地基岩性主要为新近系上新统浅红色砂岩、砂质粘土岩；输水管道中后段7.8km管道基础地基岩性主要为砂碎石层，主要布置于大沙河沟道中，加之大沙河主槽重金属超标难以开挖和顶进施工，局部窄滩河段管道密布。

2.输水线路及加压级数选择

输水线路地形地质条件复杂，为方便运行管理、节约投资、节省工期，合理选择输水线路及加压级数，成为了工程合理性起到了决定性因素。

2.1 输水线路选择

输水线路选择，避免深挖高填、尽量避让湿陷性土、污染土等地质条件复杂地段。在1/10000地形图输水线路规划、现场踏勘后，初拟了3个输水线路方案。

方案Ⅰ：自一级净水厂加压泵站开始，向西沿山沟布置至大沙河，而后沿大沙河滩地至稀土公司生活区后向北，穿越109国道后向西布设，穿越园区经二路后再向北布设，直至进入二级净水厂。线路总长约14.3km。其中穿山隧洞段长193m；受已埋设多条管道、河道较窄影响，稀土公司至南台子设置架空段长1.51km。方案Ⅰ投资为10066万元。

方案Ⅱ：从一级净水厂加压泵站开始，向南沿山沟布置至小川，而后向西沿头道沟布设，至头道沟尽头采用隧洞与双岘河连接后沿双岘河布置，经阳洼沟至赵家台再入大沙河后与方案Ⅰ重合，直至进入二级净水厂，管线长度约为16.08km，其中隧洞长1.85km。方案Ⅱ投资为18648万元。

方案Ⅲ：从一级净水厂加压泵站接出后，向南沿山沟布置至小川南，后向西沿二道沟布设，至二道沟尽头采用隧洞型式，至川岘沟与109国道交叉处，而后沿平行109国道敷设管道约900m，经新开隧洞至赵家台西侧再入大沙河后与方案Ⅰ和Ⅱ重合，直至进入二级净水厂。管线长度约15.44km，其中隧洞长约3.32km。方案Ⅲ投资为23960万元。

经比较，方案Ⅰ优点明显，不但线路短、隧洞长度最短，而且投资小，还施工周期短、施工方便，故选用方案Ⅰ。

2.2 加压泵站级数选择

输水线路自然高差大、线路较长，地形地质条件复杂。输水线路绝对高差约130m，泵站级数的选择是本工程关键问题之一。泵站级数少则水泵单泵扬程高，水泵的设计制造难度加大，水力过渡过程较复杂，但流量调节环节少，工程占地少，可以节省大量的建设和运行管理资金。反之，泵站级数多则水泵单泵扬程低，水泵的设计制造难度小，但流量调节环节增多，工程占地多，所需建设和运行管理资金较多。结合工程实际总加压扬程，拟定了单级加压泵站和两级加压泵站两种方案进行比选。

单级加压方案：

仅一级水厂设加压泵站，泵站设计扬程155m，泵站内设4台卧式单级双吸离心泵，3用1备。经水锤计算，需在输水管线设5座单向调压塔，内径均为2.5m，塔高分别为11.2m、22.8m、28.1m、13.7m和23.1m。

两级加压方案：

在一级水厂、桩号6+900分别设一级、二级加压泵站，一级、二级加压泵站设计扬程分别为68m、89m，泵站均采用卧式单级双吸离心泵，均为3用1备，共8台，同时二级加压泵站需增设400m3调蓄水池。根据水锤计算成果，一级、二级泵站之间需设3座单向调压塔，内径分别为3.5m、2.5m、2.5m，塔高均为15m；二级泵站至二级水厂之间需设3座单向调压塔，内径2.5m，高20m。

经综合分析，单级加压方案较两级节省工程投资1000多万元，单级加压在很大程度上减少了多级泵站间的协调与调度，提高了输水系统的可靠性，便于工程管理运用，减少了永久占地，因此选用单级加压的方案。

3.结语

复杂地形地质条件地区的长距离输水工程，最优输水线路选择和加压级数的选择应针对工程区特点，优选工程投资较小、工程占地较小、运行管理方便技术方案。拟定线路宜在依次满足较短的线路、较短隧洞长度，较少河流和公路等工程穿越次数、少占耕地的条件下至少初拟3种方案，通过经济技术比较确定最终方案。泵站级数应根据沿线地形地质条件，考虑投资、占地、管理运行等因素综合确定。□

2016-05-06

孙志江，男，汉族，河北省水利水电第二勘测设计研究院，正高级工程师。