水利设计方案报告.docx
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1、大同市灵丘县北跃灌区改扩建工程设计变更汇报 山西省水利水电勘测设计研究院二一五年二月大同市灵丘县北跃灌区改扩建工程设计变更汇报批 准董维国高级工程师审 核孙惠兰成绩优异高级工程师注册咨询工程师注咨审 查郑如义成绩优异高级工程师注册咨询工程师注咨校 核程 亮工程师关键编写人员张 璐助理工程师杨耀威助理工程师目 录1 概述11.1 工程概况11.2 初步设计阶段关键批复内容21.3 变更原因32 变更设计42.1 变更设计依据42.2.管材比选42.3.变更内容62.3.1 南跃渠压力管线62.3.2 南跃渠倒虹吸92.3.3. 北干渠延伸段倒虹吸103 变更后设计概算123.1 依据和说明123
2、.2 设计概算表121 概述1.1 工程概况大同市灵丘县北跃灌区在山西省大同市灵丘县唐河干流两岸河漫滩及一级阶地,以县城为中心呈西、南、东三面展布,地理坐标东经11401301141645、北纬392100392600。灌区西起唐河水库,东至南水芦村;北起西梁村,南至东河南镇水涧村,东西长约23km,南北宽约6km,地形总面积105km2,西高东低,地面高程在1045m800m,设计浇灌面积5.44万亩(3626.6hm2)。此次北跃灌区改扩建工程关键为原北跃灌区、南跃渠及南水芦提水站控制浇灌面积。工程任务为:从唐河水库取水,确保北跃灌区4.54万亩浇灌面积,并利用唐河水库至南水芦区间水量进行
3、提水浇灌,恢复浇灌面积0.9万亩。对原有北跃灌区和南水芦灌区整合、改建和扩建,改善灌区用水条件,提升灌区用水效率。北跃渠分灌区,浇灌渠系基础完善,此次设计部署不变。灌区设计浇灌面积3.34万亩,设计流量1.39 m3/s,灌区骨干渠道由北跃渠总干、北干清水渠和南干清水渠组成。灌区原引用唐河上游清水基流及河道、山洪沟洪水,现唐河水库已建成,浇灌水量满足灌区使用。总干渠渠首接唐河水库浇灌洞末端,其后沿唐河北岸坡脚向东至省道203,沿省道203北侧至六合地村折向北,于大北地村周围穿赵北河折向东至荣乌高速南东胜渠,总干渠全长8km,末端设分水闸分别向北干渠、南干渠及退水渠分水。北干渠从总干末端控制闸后
4、向东下穿东胜渠沿荣乌高速南侧至柱号2+285下穿荣乌高速,其后沿高速路北侧坡脚向东至梭沟河。北干渠全长9.205,原北干渠长5.3km,新建渠道长3.905km,设计流量0.34 m3/s,设计浇灌面积0.8184万亩。南干渠从总干末端控制闸后向南300m后折向东,沿道路经峰北村、作新村、西坡村至大作村。渠道全长7.2km,设计流量0.51 m3/s,设计浇灌面积1.22万亩。南跃渠控制浇灌范围在唐河南岸,渠首(桩号南0+000.00)从唐河北岸供水发电管道取水,设管道穿唐河主河槽顺南山坡脚向东行,跨过公路和西沟山洪沟,经沙圪梁、东河南村南消能井止(南4+801.00),后接明渠段。明渠段渠线
5、沿水涧、下野窝村北,跨中野窝沟和公路后转向东北,平行京原铁路,到9+200涧测村北顺涧测沟往北,出涧测沟后转向东,经上南地、下南地村南跨机场公路后顺唐河南岸台地坡边向东行,到作兴洪水渠口退入唐河。干渠总长17.26km,其中管道长4.801km,为DN800自应力钢筋混凝土管,明渠段长12.459km,包含沿线村镇现有洪水渠5km,跨越大小山洪沟14条。1.2 初步设计阶段关键批复内容山西省发展和改革委员会对该工程初步设计关键批复意见以下: 一、关键建设内容北跃渠分灌区:总干渠改造修复1.327km,改造建筑物8座。北干渠清淤、衬砌修复及渠堤加高5.3km,改造建筑物12座;新建渠(管)道3.
6、905km,配套建筑物32座。南干渠修复0.92km,改造建筑物26座。总干及南干排水渠修复2.32km,建筑物19座。南跃渠分灌区:新建南跃渠引水管道4.8km,南跃渠道12.46km,建筑物71座。二、工程部署及建筑物设计(一)基础同意总体工程部署方案。北跃灌区改扩建后,包含北跃渠分灌区,南跃渠分灌区和南水芦提水分灌区三部分。(二)基础同意各分灌区渠道设计北跃渠分灌区:北干渠现有渠道长5.3km(0+0005+300),对该段渠道进行清淤,局部衬砌破损修复,渠堤衬砌加高0.25m,改造后该段渠道设计流量0.34m3/s。北干渠向下延长3.905km,设计流量0.1880.111 m3/s,
7、其中,桩号5+3007+870段为渠道,长2.57km,为现浇混凝土U型渠,开口为宽D50、D70,衬砌厚度6、8cm,桩号7+7809+205段为管道段,长1.335km,为管径400mmpvc管。南跃渠分灌区:自唐河水电站供水发电阀接引DN800钢筋混凝土管,长4.8km,设计流量0.5m3/s;新建南跃渠道12.46km,渠道设计流量0.4320.101 m3/s,为现浇混凝土U型渠,开口宽0.51.3m,衬砌厚度68cm。(三)基础同意渠系建筑物设计。实施前应深入优化设计。三、工程设计概算核定为3150万元。资金起源:安排省级投资(省煤炭可连续发展基金和省重大水利工程建设基金)2225
8、万元,大同市政府及灵丘县政府配套925万元。其中北干渠延伸段工程4座倒虹吸核定投资56.9659万元,南跃渠压力管线段核定投资350.0921万元,倒虹吸9座核定投资114.0207万元。具体内容见附件2。1.3 变更原因初步设计阶段,南跃渠压力管道(南0+000南4+801)采取管径DN800、压力等级0.4MPa自应力钢筋混凝土管;南跃渠配套建筑物中9座倒虹采取管径DN300、DN350、DN400及DN600四种自应力钢筋混凝土管,压力等级0.20.4 MPa;北干渠延伸段4座倒虹采取D350、D400自应力钢筋混凝土管,压力等级0.6MPa。全部这些自应力钢筋混凝土管均为阳高县制管厂管
9、道,运距短,价格廉价,见表1.3-1。不过,该厂因故现在已不生产钢筋混凝土管,施工单位及业主在项目所在地周围河北省张家口、保定、石家庄,山西省太原市以北地域,均找不到生产该管道厂家,只有长治市、运城市有生产厂家,且单价大大超出批复单价(见附件1),以现在价格,势必突破批复投资,具体见表1.3-1。自应力钢筋混凝土管(GB4048-1999)虽仍有效,但自应力钢筋混凝土管已属落后产品,正被PCCP等其它管材所替换。现在,市场上生产该产品厂家越来越少,采购困难,对运行管理带来不便,而且其维修费用高,所以需要进行管材设计变更。 自应力钢筋混凝土管单价比较表表1.3-1名称初设批复单价现在实际单价备注
10、DN300自应力钢筋混凝土管202.29343.89北跃分灌区北干渠延伸段、南跃干渠倒虹。DN350自应力钢筋混凝土管215.13367.87DN400自应力钢筋混凝土管227.97392.12DN600自应力钢筋混凝土管330.73572.16南跃干渠倒虹。DN800自应力钢筋混凝土管526.09910.14南跃干渠压力管线。2 变更设计2.1 变更设计依据1.大同市灵丘县北跃灌区改扩建工程项目部相关对北跃灌区输水管材更换提议(灵北建函字2号)(附件1);2.山西省发展和改革委员会山西省发展和改革委员会相关大同市灵丘县北跃灌区改扩建工程初步设计批复(晋发改设计发519号)(附件2);3.山西
11、省水利水电勘测设计研究院大同市灵丘县北跃灌区改扩建工程初步设计汇报及图纸。4.关键设计规范:(1)节水浇灌工程技术规范(GB/T 50363-);(2)浇灌和排水工程设计规范(GB 50288-99);(3)渠道防渗工程技术规范(SL18-);(4)水工混凝土结构设计规范(SL/T 191-);(5)水电站压力钢管设计规范(SL 281-);(6)玻璃纤维缠绕增强热固性树脂夹砂压力管(JC/T838-1998);2.2.管材比选本工程供水对象为灌区用水,对输水管道可靠性、耐久性等方面全部有很高要求。从现在中国管材生产成熟程度来看,钢管、预应力钢筒混凝土管(PCCP)、玻璃纤维增强塑料夹砂管、球
12、墨铸铁管(DIP)等均能够满足以上多个方面要求。本工程输水管道管径范围为DN350DN800,工作压力0.20.6MPa,结合中国管材生产和本工程实际情况,初选择以上四种管材,为方便比较,多种管材均以DN800、工作压力0.4Mpa条件进行比较。多种管材优缺点以下:(1)钢管钢管优点是管材强度较高,耐工作压力高,施工敷设方便,适应性强,接口形式灵活,管道渗漏较少,单位管长重量较轻,适适用于地形复杂地段和穿越多种障碍。钢管缺点是价格高,并需对管道内外壁进行防腐处理。(2)球墨铸铁管(DIP)球墨铸铁管优点是使用寿命长,管道承受压力较高,采取橡胶圈接口,柔性很好,对地基适应性较强;防腐能力较钢管强
13、;有标准配件,适适用于配件及支管较多管段,重量轻,施工安装方便。(3)玻璃纤维增强热固性树脂加砂管(RPMP)玻璃纤维增强热固性树脂加砂管(RPMP)俗称玻璃钢管。其优点是糙率小,相同管径情况下输送能力高,单位长度重量较轻,且单管长可达12m,管道接头少,安装方便。玻璃钢管连接可采取承插式,并设置双胶圈,现场安装很方便。所以降低了事故点,运输安装方便,但玻璃钢管因为管壁较薄,为柔性管道,对基础和回填要求较高。通常适适用于小口径管道时,单价较低。(4)预应力钢筒混凝土管(PCCP)预应力钢筒混凝土管是由钢板、钢丝和混凝土组成复合管材,是在钢筒内壁成型混凝土层后在钢筒外表面上缠绕环向预应力钢丝并喷
14、射水泥砂浆保护层制做而成。PCCP管材综合发挥了钢材抗拉、易密封性及混凝土抗压和耐腐蚀性。设计方法优异、安全、能承受较高内压和外部荷载,接头密封性好,对地基适应能力强,抗震性能好,有较高通水能力,耐腐蚀性能好,可经过焊接部分接头以抵御推力,管道造价相对较低、寿命长,运行安全经济,社会综合效益好。通常适适用于大口径管道时,单价较低。对以上四种管材比选见输水管道管材综合比较表2.2-1。由上述分析能够看出,钢管、球墨铸铁管和PCCP管造价较高,玻璃钢管(RPMP)管道轻,造价最低,单节管长,安装方便。结合本工程,业主、监理及施工单位经市场调研,推荐使用玻璃钢管(RPMP)(见附件1);该工程管道沿
15、线地形高差不大,大部分地段顺河道埋设,埋设较浅(1.52m),对管道内压要求和抗外荷载能力要求比较低,玻璃钢管(RPMP)符合工程技术要求;即使玻璃钢管对基础及回填要求较高,伴随施工技术成熟,施工质量也有确保。综合考虑,本工程管材变更为玻璃钢管(RPMP)。输水管道管材综合比较表表2.2-1管型钢管球墨铸铁管(DIP)玻璃钢管(RPMP)PCCP管规格DN800 0.4MPaDN800 0.4MPaDN800 0.4MPaDN800 0.4MPa每米造价(元)1459.8113806201400糙率0.0110.0110.01250.0090.0110.014抗内压强强通常强抗外荷载通常强较差
16、强接头密封接头安装复杂,基础不渗漏采取承插口,双胶圈,抗渗能力强双胶圈100%试压,抗渗能力强采取承插口,双胶圈,抗渗能力强每节管长1020m6m12.0m45m抗腐性抗腐能力差,需做内处防腐抗腐能力强抗腐能力较强抗腐能力强抗地基沉陷抗沉陷能力强刚性管、柔性接头,抗沉陷能力较强柔性管,对基础及回填要求高刚性管、抗沉陷能力弱耐久性取决于内外防腐质量50年以上通常50年50年以上注:1)为便于比较,管径是在管道设计流量为0.5m3/s情况下按水力学计算公式计算得出。管道工作压力均按0.4MPa计2)表中单米造价为材料出厂价格。2.3.变更内容此次变更内容:只将原南跃渠(南0+000南4+801)4
17、.801km压力管道(管径DN800、压力等级0.4MPa)、9座倒虹吸(管径DN300、DN350、DN400及DN600四种自应力钢筋混凝土管,压力等级0.20.4 MPa)、北干渠延伸段4座倒虹吸(D350、D400自应力钢筋混凝土管,压力等级0.6MPa)自应力钢筋混凝土管变更为玻璃钢夹砂压力管,南跃渠4.801km压力管道管径由DN800变更为DN700,其它工程管径不变。灌区工程部署及规模不变。2.3.1 南跃渠压力管线1.原初步设计南跃渠在唐河南岸,为此次新扩建一条干渠,总长17.26km,设计流量0.5m3/s。因为唐河水库供水发电管尚末建设,所以初步设计将南跃渠取水口设在唐河
18、水库大坝下游侧预留供水发电管道控制阀室,前4.801km为DN800(0.4MPa)自应力钢筋混凝土管道,管线穿唐河主河槽顺南山坡脚向东行,跨过西沟山洪沟,经沙圪梁、于东河南示范中学东侧消能池止,后接12.459km明渠段。渠系建筑物共设71座。2.变更设计(1)南跃渠压力管线变更内容南跃渠压力管线所用管材由自应力钢筋混凝土管变为玻璃钢夹砂压力管,管径由DN800变更为DN700,穿唐河段设30m DN700钢管(壁厚10mm),管线总长度不变。此次变更设计只调整了南跃渠渠线上压力管线管材和管径,其它仍维持初步设计方案。(2)水力学计算管径选择:管径选择标准是满足设计流量过流要求,运行流速不超
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