阳曲供水工程事故备用池设计简述

2017-01-20刘瑞杰

山西水利 2016年6期

关键词：阳曲县调蓄水池

刘瑞杰

（山西省水利水电勘测设计研究院，山西太原 030024）

阳曲供水工程事故备用池设计简述

刘瑞杰

（山西省水利水电勘测设计研究院，山西太原 030024）

供水工程中的事故备用池，是在管线、泵站等建筑物发生事故、检修时，为提高供水保证率、不间断供水而设置的永久性工程设施。对阳曲供水工程事故备用池的容量确定、位置选址、主要结构设计以及基础处理等方面进行了阐述，以为类似工程设计提供参考。

事故备用池；容量；选址；结构设计；供水工程

1 工程概况

阳曲供水工程全长38.75km，包括取水工程、压力管线、加压泵站及末端事故备用池，是山西省万家寨引黄工程联接段配套工程，涉及太原市尖草坪区和阳曲县2个县（区）。工程起点位于引黄联接段7号洞出口呼延调蓄池进水箱涵取水，经压力管线至阳曲县受水区。供水对象为太原市工业新区、阳曲县转型发展产业园区及阳曲县城镇生活用水，供水管线终点位于阳曲县北侧大运高速公路大盂服务区西侧，近期年供水量3000万m3，远期年供水量4900万m3，工程等别为Ⅲ等。

供水工程中的事故备用池，是在管线、泵站等建筑物发生事故、检修时，为提高供水保证率、不间断供水而设置的永久性工程设施。供水对象为工业、城市和生活用水的供水工程，供水保证率要求高，发生事故或检修期供水仍不能间断，因此事故备用池的作用显得尤为突出。

2 事故备用池设计

2.1 容量确定

首先对工程所在区域的水资源供需进行分析，包括需水分析、供水能力分析、供需平衡分析和水资源配置量。根据水资源配置量，结合供水对象的重要性设计保证率，确定事故备用水池容量。

阳曲供水工程主要是为太原市工业新区和阳曲县转型发展园区的工业企业提供生产用水，设计保证率为95%，发生事故或检修期间仍能不间断供水，按照《室外给排水设计规范》，结合已建工程经验，按远期供水规模用水量考虑，确定该事故备用池容积为18.8万m3。

2.2 选址和结构类型选择

事故备用池的结构类型主要有三种：一是利用天然沟道、河道筑坝或利用现有水库；二是在地势相对平坦地段修筑平原围封型水库；三是调蓄容量较小时采用小型砌石或钢筋混凝土水池。

阳曲供水工程主要用水户为位于输水线路中段和输水线路末端的太原工业新区和阳曲县转型发展园区。输水线路沿线在阳曲县境内有北留水库和迎春水库两座小（一）型水库，库容分别为122万m3和106万m3，工程主要任务为防洪和灌溉。水库存在如下问题：调蓄库容有限，难以满足本工程的调蓄容量要求；多泥沙河流，水质较差；水库均地处输水线路中后段，库水位在高程上不能满足供水要求。因此不推荐采用这两座水库作为调蓄建筑物，考虑新建平原围封水库为工程调蓄工程。根据工程区内的地形、地质、现有水利工程状况、用水户位置以及本工程输水用水要求，提出末端单池方案和双池方案进行比选（工业新区分水口和线路末端）。

2.2.1 单池方案

调蓄水池选址在阳曲县马坡村东侧，大运高速与108国道之间的三角地带的单面坡上，地形东南高西北低，地面在1009～998m之间，高差11m，调蓄池工程范围没有天然河道和沟道，没有防洪问题。水池容积按近期供水规模3～4d水量的70%考虑，确定该事故备用调蓄池容积为18.8万m3，占地面积约5.3hm2；远期规模下可提供阳曲转型发展园区4d用水量。

该方案的优点是：调蓄水量和高程上均可满足供水工程需要；建筑工程投资小；工程占地少，征地费用低；工程管理集中。缺点是施工供水期间，太原市工业新区供水线路较长。

2.2.2 双池方案

阳曲供水工程受水区有工业新区和转型发展园区两个用水区，分别设置调蓄池，南池位于阳曲县园子村东、乔沟村以西，该蓄水池主要任务是给太原市工业园区提供工业用水，水流自流进水池；北池位于阳曲县马坡村东侧、大运高速公路大盂服务区西侧的空地上。

该方案的优点是：在调蓄水量和高程上完全可以满足工程需要，分别设置调蓄池，可分片就近解决事故期应急供水；正常供水期可对太原工业新区供水起到调蓄作用。缺点是：工程投资大；南池选址困难，由于太原工业新区已规划多年，目前寻找高程、面积、防洪等符合要求条件的场地难度很大；现布置方案地处阳兴河边的台地上，周围村庄民居及学校企业较多，均低于调蓄池底高程，台地狭小，坝脚至台地边缘最小距离为20m；调蓄池工程防护要求高，工程失事后果严重。

经综合比较，单池方案在工程投资、工程管理等方面均具优势，虽不便于对太原工业新区供水进行调节，可在各用水户内部配套解决。双池方案中南池选址困难，选址被村庄、民居、企业及学校包围，地势高，工程安全影响较大。因此推荐采用单池方案。

2.3 结构设计

事故备用池根据功能分为入库段、蓄水池、出口段三部分。

事故备用池为平原围封型水池，平面呈矩形，水池周长约725m，库容18.8万m3，正常蓄水位1007m，坝顶高程1008m，平均水深7m，最大坝高9.5m。池顶通道宽6m，环水池一周设C25预制块混凝土路，在水池西侧与上坝公路连接后与108国道相接。池顶上游侧设电缆沟，下游侧设排水沟。坝顶迎水侧设1m高C25钢筋混凝土防浪墙，防浪墙顶设照明。池顶及坡面排水系统由坝顶环形排水沟和下游坝坡纵向排水沟组成。事故备用池西南半部分以开挖断面为主，东北半部分以填方断面为主。填方段坝体为均质碾压土坝，坝体迎水面坡度1∶3，背水面坡度1∶2.5。迎水面坝坡防渗结构层从下至上依次为200mm厚砂垫层、复合土工膜、200mm厚砂垫层、200mm厚碎石过渡层和150mm厚C25预制混凝土自锚块。背水坝坡采用带孔联锁土工砖防护。池底防渗结构层从下至上依次为池底翻夯碾压1000mm、复合土工膜、500mm厚黏土覆土层、150mm厚的预制混凝土自锚块。

进口入库段位于事故备用池东南角，由进口阀室、进水池、陡坡段及消力池海漫段组成。进口阀室为圆形C25钢筋混凝土结构，壁厚0.6m，深度5.3m，主要作用是控制水流和水池检修时使用。进水池长15m，由进口水池和溢流池组成，为C25钢筋混凝土结构。进口水池长5m，壁厚0.5m，水流通过进口水管进入，在进口水池稳流后经溢流堰进入溢流池，溢流池长8.7m，宽1.5m；陡坡段及消力池主要作用是消除水流多余能量，使水流平稳进入事故备用池，为C25钢筋混凝土结构，宽1.5m，陡坡长23.7m，消力池长5.5m，池壁厚0.5m；海漫为C15素混凝土结构，长10m，厚0.2m，宽10m。

出口段位于事故备用池西北角，由出口水池、穿坝钢管、控制阀井组成。出口水池位于池内部，C25钢筋混凝土结构，长6.5m，宽4m，壁厚0.5m；穿坝钢管为直径1000mm，长35m，采用C25钢筋混凝土包封，厚0.5m，为了防止接触冲刷、延长渗径，沿管道每隔15m设一道1m截水环。出口管控制阀室位于穿坝钢管末端，作用是控制和分配供水流量，阀井为C25钢筋混凝土圆筒结构，阀室内径6m，壁厚0.6m。

2.4 基础处理

事故备用池为半挖半填式，其中挖方段沿坝轴线长324.88m，回填段长400m。根据工程地质情况，将基础处理范围分为坝体填筑段、原土开挖边坡段、池底三个部分。填筑段坝体为碾压均质土坝结构，坝基最大宽度50m。结合已建工程经验，坝基础采用3∶7灰土挤密桩处理。桩径0.4m，间排距1m，桩长根据地勘资料湿陷性范围确定，灰土挤密桩桩底高程在986.638～993.952m之间，桩长11～16m。原土开挖边坡段位于事故备用池西北段，地面高程大于设计坝顶高程为原土开挖边坡，与坝体填筑段一致。池底部分开挖后可挖除部分湿陷性土层，如土工布失效造成的局部湿陷不会造成工程安全问题，仅对开挖后池底1m厚原土进行翻夯处理。