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应急抗旱工程设计研究

[摘要]文章详细阐述了化德县达盖滩截伏流抗旱应急水源集中供水工程的设计内容。

[关键词]化德县;应急抗旱;供水工程;设计

1工程概况

本次化德县达盖滩抗旱应急水源集中供水工程位于化德县七号镇境内,距离化德县约65km,项目区常住户数78户,常住人口210人,牲畜2400头(只),耕地面积286.67hm2,流域面积为18km2,项目区农作物主要为玉米。由于当地基础设施落后,灌区缺少必要的水源,灌区抗旱能力逐年下降。本次抗旱应急水源工程建设,一可以缓解当地水源供需矛盾,增加当地灌溉水浇地面积;二可以改善当地农业基础设施,推进农业现代化进程;三可以促进当地种植结构调整,增加当地农民收入;四可以提高项目区抗旱应急综合能力,确保当地粮食安全。本次化德县达盖滩截伏流抗旱应急水源集中供水工程设计截伏流水源工程1处,新建集水井1眼,检修井2眼。目标是灌溉农田66.67hm2,使达盖滩在干旱年份内全村210多人受益。

2工程布置

根据达盖滩河道水流情况,经实地踏勘,充分考虑灌区地形、地貌特点,经综合考量分析后,化德县达盖滩截伏流工程主要由集水廊道、复合土工膜防渗、集水井、检修井、排水井、检查井、输水管道组成。集水廊道为全断面截留,长度为235m,通过集水廊道将水引入集水井;集水廊道垂直于河床布置,设计最小铺设坡度5‰。集水井布置于集水廊道的右端,因集水廊道较长,在廊道上布设检查井2个。按照《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)的规定,截伏流工程设计取水流量为0.02m3/s,设计灌溉面积66.67hm2,抗旱等级为中等干旱。因此,确定本工程等别为IV等,主要建筑物为4级,次要建筑物为5级。

3工程设计

3.1集水廊道设计。本次设计的集水廊道断面为矩形,长235m,宽2m,高3m,廊道埋深为地面3m以下。廊道上游为干砌石,干砌石每3m设置1m宽的浆砌石柱体,廊道下游为浆砌石,浆砌石每3m设置1m宽的浆砌石柱体,底部铺设土工膜作为隔水层,即廊道底座在黏土上,底部纵坡5/1000,集水廊道底部混凝土厚0.25m,混凝土标号为C30。混凝土层下为土工膜和30cm厚的粘土两层。集水廊道为钢筋混凝土盖板结构,墙外部回填反滤层,防止泥沙进入廊道,反滤层共3层,由内至外,粒径由粗到细,排列次序是第一层铺卵石,厚0.5m,粒径30~50mm,第二层是0.5m厚,砾石粒径5~20mm,第三层为0.5m厚的粗砂、极粗砂,粒径为2~8mm。廊道右岸修建连接池,通过管道与集水井连接。工程完工后回填河道卵砾石,以便于地表基流进入集水廊道。截伏流工程集水廊道渗入流量按下式计算:Q=K×h12-h222R×L式中Q—集水廊道渗入流量,m3/d;h1—含水层厚度,m,h1=3m;h2—集水廊道底至集水井的水面垂直距离,m,h2=0.5m;R—影响半径,m,R=67m;K—渗透系数;K=126(粗砂夹砾石含水层);L—集水廊道长度,m。L=235m。经计算:Q=1933m3/d=80.56m3/h。3.2集水井设计。在南岸设集水井一座,以便将集水廊道中的水自流汇集到集水井里。集水井全部采用圆型钢筋混凝土结构,井内径为2.2m,深7.5m,井壁厚0.4m,底板厚0.6m,均为C30钢筋混凝土,井底板下设0.1m厚砂垫层,集水井较集水廊道低1.5m,集水井底高程为1355.6m,井顶高程为1363.4m。井壁内预埋Ф20间距为30cm钢筋爬梯。井盖现浇C30钢筋混凝土圆形井盖,直径2.2m,厚度为20cm,井盖预留进人口,以便于检修、清淤。3.3防渗设计本次截伏流工程采用复合土工膜防渗,长235m,防渗墙开挖深3.5m,坡比1∶1.5,土工膜采用1200g/m2,PE土工膜铺设采用埋压式,下部铺设0.3m粘土,要求干密度为1.66g/cm3,压实度97%。防渗膜顶部距离地面0.5m。

4经济效益分析与国民经济评价

本工程总投资300.62万元。工程的实施可以使得玉米增产20万kg,渠道清淤量为5200m3,可以创造直接以及间接经济效益96.0万元,水利分摊系数取0.6,因此水利效益为57.6万元。根据国民经济指标表可以看出,该项目建成后,经济效益显著,各项指标均符合规范要求,即:本工程内部收益率大于社会折线率(EIRR=12.31%)>is=8.00%);经济净现值为160.10万元,大于零(ENPV≥0);经济效益费用比为1.354大于1.0(EBCR≥1.0)。各项指标均符合标准,经济效益良好,工程可行。

5施工对环境的影响及治理措施

施工过程中混凝土的加工、养护和浇筑等施工产生的碱性废水,生活污水如果进入水体,会造成河道的水质污染。施工过程中粉尘、废气等有害气体散发到大气中,造成气体轻微污染。施工期间大量人员和机械设备进驻施工现场,施工区内机器轰鸣、各种施工设备的运行均可产生较大噪声。治理措施为:①在施工区域设沉沙池,对施工废水尽可能重复利用;②在施工道路和开挖现场及时洒水,防止产生扬尘污染,对施工车辆加装尾气净化装置,减少对大气污染排放;③对施工施工设备安装隔声罩或隔声屏障,施工车辆应禁止鸣笛。

6综合评价

化德县达盖滩截伏流抗旱应急水源集中供水工程的建成,对地区自然环境、水资源利用、减灾等方面均产生极为有利的影响。由于工程的修建,同时也会带来其它不利的影响,在施工期,具体为粉尘、污水排放等方面。但施工期的不利影响,将随着施工的结束而消失。因此,该工程的建设,从经济效益与环境评价方面,利远大于弊,工程可行且十分必要。

作者:范志东 康凤林 王雪 李晨晖 单位:乌兰察布市水土保持生态环境监测站

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