西咸新区（渭河以北）应急供水工程宝鸡峡输水渠改造利用段方案设计

西咸新区（渭河以北）应急供水工程宝鸡峡输水渠改造利用段方案设计

石 磊

陕西省水利电力勘测设计研究院 西安 710001

摘要：对西咸新区（渭河以北）应急供水工程中宝鸡峡输水渠改造利用段压力流方案和明流方案进行方案比较，两种方案均为可行方案，通过从施工难易程度、投资等方面比较，从而确定了明流方案更为合理。为其他工程的设计起到了一定的指导作用。

关键词：宝鸡峡输水渠改造利用段；明流方案；压力流方案；方案比较

Scheme design for reconstruction and utilization section of Baojixia water transmission channel of emergency water supply project in Xixian New Area(north of Weihe River)

Shi Lei

（Shaanxi Province Institute of Water Resources and Electric Power Investigation and Design，Xi'an 710001，China）

Abstract：This paper compares the pressure flow scheme and the open flow scheme in the reconstruction and utilization section of Baojixia canal in the emergency water supply project of Xixian New Area(north of Weihe River) , Both schemes are feasible,By comparing the construction difficulty and investment , the open flow scheme is more reasonable . It can play a guiding role in the design of other projects.

Key Words: Reconstruction and utilization section of Baojixia water transmission channel ; Clear flow scheme ; Pressure flow scheme ; Scheme comparison

1、工程概况

西咸新区（渭河以北）应急供水工程旨在解决引汉济渭工程和东庄水库发挥效益前，西咸新区渭河以北2025年前发展用水问题，供水保证率为98.2%。本工程水源地为泔河水库，供水末端为位于空港新城的西咸新区第二水厂，输水线路全长30.1km。本工程设计引水流量2.3m³/s，年供水量为6053万m³。本工程起点利用泔河水库放水塔取水，经放水洞后接两根DN800钢管并联输水至宝鸡峡输水渠，经7.39km宝鸡峡输水渠改造段至稳压池，后经22.77km输水管道输水至西咸新区第二水厂。工程等别为Ⅲ等中型工程，主要建筑物级别为3级，次要建筑物级别为4级，临时建筑物为5级。

2、设计方案

宝鸡峡输水渠由礼泉县政府建于上世纪，全长7.55km，在退水渠后接宝鸡峡东干六支渠，由8段明渠和7条隧洞组成，由于原渠道施工质量不高，水泥砂浆标号偏低，渠道老化、破损较为严重，2006年泔河水库除险加固后，宝鸡峡输水渠至今没有再使用。本次改造对宝鸡峡输水渠退水渠前的7.39km宝鸡峡输水渠进行改造利用。因宝鸡峡输水渠废弃多年，且已不承担下游的灌溉任务，因此改造利用段设计流量为2.3m³/s。

2.1地质评价

宝鸡峡输水渠段隧洞、渠道段基本完好，挖方渠道段面板砌护损毁严重，淤积严重，隧洞洞室基本完整稳定，现状不具备正常运行条件,需进行修缮处理后方可正常运行。

2.2改造方案

由于渠道建成时间较久，经对基础资料综合分析， 渠道纵向坡比约为 1/2000，现状隧洞为浆砌石衬砌马蹄形断面，底宽1.5m，最宽处2.0m，洞高2.2m，断面虽可满足通过设计流量要求，但年久失修，需进行改造。改造方案有两个，一是压力流方案，二是明流方案。

（1）压力流方案

现状隧洞因年久失修，满足不了压力洞过流要求，需要改造。根据《水工隧洞设计规范》（SL279-2016）要求，单层钢筋混凝土衬砌厚度不宜小于0.3m，在宝鸡峡输水渠隧洞浆砌石衬砌上加衬300mm钢筋混凝土衬砌，衬砌前过水断面面积为3.774㎡，衬砌后过水断面面积为1.938㎡，虽然能够满足过水能力的需要，但隧洞断面太小，比洞中钢管的施工难度大，因此隧洞段选择洞中钢管，渠道段选择PCCP管。通过水力计算，管道粗糙系数统一取n=0.0125，计算公式如下：

式中：i—水力坡降；

v—平均水流速度(m/s)；

R—水力半径(m)；

C—流速系数，通过下式计算：

计算结果如下表所示：

正常工况下不同管径水力计算成果表

不同管径组合水力计算表

序号	项目	数量	不同管径组合			备注
1	水库运行最低水位（m)	531
2	设计流量（m³/s)	2.3
3	输水洞长度(m)	176	DN1900	DN1900	DN1900
4	取水管长度(m)	24	DN800*2	DN800*2	DN800*2
5	明渠段长度（m)	3844	DN2000	DN1800	DN1600
6	隧洞长度(m)	3550	DN1400	DN1400	DN1400
7	稳压池水位(m)		524.29	523.62	522.25
10	所需水头(m)		6.71	7.38	8.75

为了方便洞中管的施工，压力流方案洞内采用DN1400钢管，通过对明渠段埋管管径的调整，保证水头需求。稳压池处地面高程525.00m，取上表第二种组合稳压池水位适中。因此，明渠段为DN1800预应力钢筒混凝土管，隧洞段为DN1400钢管，稳压池水位为523.70m。明渠段可在清基及基础处理后，直接将管道铺设在现状渠道内；隧洞段改造采用简单易实施的洞中管方案，即在现状浆砌石隧洞洞内直接铺设钢管，对隧洞内破损坍塌段修复后再铺设钢管，管道与隧洞浆砌石衬砌之间间隙根据需要间隔采用细石混凝土填塞，起固定管道的作用。

（2）明流方案

通过水力计算复核，现状隧洞断面能满足供水水量需要，但年久失修需要防渗加固处理，处理方式有两种：一是拆除原浆砌石衬砌，进行钢筋砼衬砌，但该方案施工难度较大，施工安全不易保证；二是原马蹄形隧洞内挂网喷护，该方案施工难度相对小，施工相对安全，投资少，工期短，因此，该方案作为本次明流改造方案的推荐方案。

影响明流水力计算的主要因数：一是比降，二是糙率。渠道和隧洞纵向坡比为 1/2000，根据《灌溉与排水工程设计标准》 GB50288-2018规定,平整的喷浆面糙率为0.015～0.016，本次水力计算砼挂网喷护糙率取0.016，要求施工时，对喷护面进行必要的处理，降低糙率，保证过水能力要求，现浇砼糙率取0.014。计算公式和结果如下：

式中：Q—设计流量，m³/s；

A—过水断面面积，m²；

R—水力半径，m；

i—底坡；

n—糙率；

水力要素计算表

隧洞坡降	宽×高（m）	水深(m)	糙率n	过水面积A(m2)	计算流量Q(m3/s)	流速v(m/s)	净空比	备注
0.0005	1.5×2.0	1.52	0.014	2.28	2.3	1.01	0.24	箱涵
0.0005		1.3	0.014	2.118	2.2	1.03	0.30	拆除原衬砌，新设钢筋砼衬砌
0.0005		1.4	0.012	2.285	2.4	1.05	0.26
0.0005		1.5	0.016	2.365	2.2	0.93	0.17	原洞挂网喷护，底板厚0.1m,其余0.15m
0.0005		1.55	0.016	2.439	2.3	0.93	0.143

隧洞段原马蹄形断面隧洞洞高2.2m，洞顶喷护0.15m，洞底喷护0.1m后隧洞总高度为1.95m，根据规范要求，明流洞洞顶需保留0.4m的净空要求，洞内最大水深为1.55m，由表5-10可知，水深1.55m时，隧洞过流能力为2.3m3/s，净空面积为14.3%，小于规范要求的15%，但由于洞内流速较小，且隧洞短，净空面积比接近15%,本工程又为应急工程，因此，认为满足规范要求。明渠段采用钢筋混凝土箱涵，箱涵断面尺寸B×H=1.5×2.0m。

（3）改造方案比较

压力流方案隧洞洞中管段采用钢管，管径为DN1400，由于隧洞断面小，钢管接口焊接需要在钢管内部完成，施工难度大，且工艺要求高。明流方案隧洞段采用挂网喷护方案，施工难度相对小，投资少。经过综合分析比较，本阶段输水渠改造方案推荐明流方案。

3、结论

本文对西咸新区（渭河以北）应急供水工程宝鸡峡输水渠改造利用段设计方案进行了总结。利用宝鸡峡输水渠线路从技术上是可行的，从经济上是合理的。通过对宝鸡峡输水渠改造利用段改造方案的比较，在满足工程任务和安全的前提下，采用最经济、施工难度最小的明流方案。

参考文献：

[1] 李炜 水力计算手册（第二版）[M],中国水利水电出版社,2006(2014.11重印)

[2] CECS 193-2005 城镇供水长距离输水管(渠)道工程技术规程[S]

[3] GB50288-2018 灌溉与排水工程设计标准

[4] SL279-2016水工隧洞设计规范