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忻州市云北總排水渠改線工程可行性分析

2018-04-20 08:16:24李永強(qiáng)
山西水利 2018年2期
關(guān)鍵詞:干砌石排水渠模數(shù)

李永強(qiáng)

(忻州市滹沱河水利管理局云北灌區(qū),山西 忻州 034000)

1 項(xiàng)目背景

山西省忻府區(qū)航天機(jī)電二期50MW光伏發(fā)電項(xiàng)目,由上海航天汽車(chē)機(jī)電股份有限公司的子公司(上海太陽(yáng)能科技有限公司)投資興建,總投資5億元。項(xiàng)目主要利用忻府區(qū)的荒地及鹽堿地建設(shè)光伏發(fā)電項(xiàng)目,符合國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策,是忻府區(qū)推動(dòng)轉(zhuǎn)型跨越、擴(kuò)大招商引資、加速“五區(qū)”建設(shè)進(jìn)程的重要成果,忻府區(qū)政府高度重視,積極協(xié)調(diào)各方,為項(xiàng)目建設(shè)提供優(yōu)良的外部環(huán)境,以盡早發(fā)揮項(xiàng)目的綜合效益。

項(xiàng)目位于忻州市忻府區(qū)高城鄉(xiāng)南部,場(chǎng)址實(shí)測(cè)占地面積107.3hm2。工程場(chǎng)址區(qū)域內(nèi)多為鹽堿地及積水深坑,是周?chē)胤e水的排泄區(qū);場(chǎng)址還占用了云北總排水渠上游的部分渠段,阻斷了總排水渠,導(dǎo)致周?chē)r(nóng)田排堿、排澇困難,影響當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展和群眾生活。為此,對(duì)云北總排水渠永豐莊村段改線工程進(jìn)行方案論證和勘察設(shè)計(jì)。

2 工程設(shè)計(jì)

總排水渠改線工程,利用項(xiàng)目西部現(xiàn)有黑疙排渠,改建舊渠長(zhǎng)度476.5m,新挖渠道長(zhǎng)度782.1m,清淤疏浚渠道1541m,并進(jìn)行相應(yīng)的建筑物設(shè)計(jì)。為減少新開(kāi)渠道占地,排水渠斷面采用復(fù)式斷面、新技術(shù)與新工藝,既滿足了排澇排堿功能,又最大限度減少了占地,整個(gè)線路占地較少,施工所需材料大部分利用當(dāng)?shù)夭牧稀?/p>

2.1 方案比選

此次設(shè)計(jì)有兩個(gè)比選方案。

方案一:排水渠仍利用項(xiàng)目區(qū)西北部的黑疙排渠,考慮到原有渠道淤積和人為侵占問(wèn)題嚴(yán)重,南北向渠道需改建476.5m;之后原渠道進(jìn)入項(xiàng)目區(qū),由于項(xiàng)目區(qū)內(nèi)已有建筑物的阻擋,設(shè)計(jì)將排水渠改移至永豐莊村北的斗渠西側(cè),需新開(kāi)挖渠道782.1m;折向東后再與原黑疙排渠相接,最后將水送至永豐莊村附近的云北總排水渠。此方案線路全長(zhǎng)2790.6m。優(yōu)點(diǎn)是項(xiàng)目區(qū)交叉建筑物少,施工便利,工程造價(jià)低;缺點(diǎn)是需新增占用項(xiàng)目區(qū)外土地0.88hm2。

方案二:排水渠仍利用項(xiàng)目區(qū)西部原黑疙排渠,向南改建476.5m后,沿項(xiàng)目區(qū)內(nèi)已有建筑物的間隙布置1055m,之后再與原黑疙排渠相接,最后將水送至永豐莊村附近的云北總排水渠。此方案線路全長(zhǎng)2672m。優(yōu)點(diǎn)是不新增占用項(xiàng)目區(qū)外土地;缺點(diǎn)是與項(xiàng)目區(qū)建筑物存在交叉干擾,施工困難,且建筑物間隙有350m長(zhǎng)為道路,上部荷載大,排水渠結(jié)構(gòu)需做鋼筋混凝土箱涵,工程造價(jià)顯著增加。

經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,推薦方案一線路。

2.2 排水流量計(jì)算

2.2.1 排澇模數(shù)確定

根據(jù)《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50288—99),排澇模數(shù)可按經(jīng)驗(yàn)公式法、平均排除法計(jì)算。

①經(jīng)驗(yàn)公式法

平原區(qū)設(shè)計(jì)排澇模數(shù)經(jīng)驗(yàn)公式:

式中:q——設(shè)計(jì)排澇模數(shù):

K——綜合系數(shù),反映降雨歷時(shí)、流域形式、排水溝網(wǎng)密度、溝底比降等因素;

R——設(shè)計(jì)暴雨產(chǎn)生的徑流深(R=ap其中,a徑流系數(shù);p設(shè)計(jì)暴雨量。查《山西省水文計(jì)算手冊(cè)》,本區(qū)域24h暴雨平均值為50mm,相應(yīng)的Cv=0.5,Cs=3.5Cv,Kp=1.661,由此計(jì)算可得10a一遇24h設(shè)計(jì)暴雨量p為83.05mm。徑流系數(shù)a為0.11,可得10a一遇設(shè)計(jì)暴雨徑流深R為9.14mm。),mm;

m——峰量指數(shù),反映洪峰與洪量關(guān)系;

n——遞減指數(shù),反映排澇模數(shù)與面積關(guān)系;

A——設(shè)計(jì)控制排水面積,本工程為3.06km2。

K、m、n參考類似平原地區(qū)確定,k取0.017,m取1,n取-0.25。計(jì)算得,設(shè)計(jì)排澇模數(shù)q為0.117m3/s·km2。

②平均排除法

平原地區(qū)旱地設(shè)計(jì)排澇模數(shù)計(jì)算公式:

式中:T——排澇歷時(shí)(因旱地作物耐淹能力較差,排澇歷時(shí)取為1d);

R——設(shè)計(jì)暴雨產(chǎn)生的徑流深,mm。計(jì)算得,設(shè)

計(jì)排澇模數(shù)q為0.106m3/s·km2。

上述兩種方法計(jì)算結(jié)果相差不大,為安全起見(jiàn),設(shè)計(jì)排澇模數(shù)取0.117m3/s·km2。

2.2.2 排水流量計(jì)算

云北總排水渠上游部分主要承擔(dān)忻府區(qū)高城鄉(xiāng)張村、永豐莊及秦城鄉(xiāng)部落村共3個(gè)村3.06km2農(nóng)田的排堿排澇任務(wù),設(shè)計(jì)排澇模數(shù)為0.117m3/s·km2,計(jì)算設(shè)計(jì)排水流量為0.358m3/s。

2.3 渠道及其建筑物設(shè)計(jì)

根據(jù)《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》,結(jié)合云北總排水渠多年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),渠道縱坡選取1/10000,干砌石護(hù)坡邊坡取1∶1,土質(zhì)邊坡取1∶1.5,渠道糙率取0.03,考慮到排水渠既有排澇功能,又有排堿功能,并結(jié)合本區(qū)域地下水位,設(shè)計(jì)排水渠深度為2.5m。

根據(jù)《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》,有防治土地鹽堿化任務(wù)的渠道,其渠道水位應(yīng)在地面以下2.2~2.6m,故設(shè)計(jì)排水渠深度符合設(shè)計(jì)規(guī)范。

2.3.1 渠道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

項(xiàng)目區(qū)緊鄰耕地,用地非常緊張,為盡量減少占地,本方案采用復(fù)合式明渠,0+000—0+476.5段,利用原黑疙排渠。0+476.5—1+249.6段為新開(kāi)挖渠道,渠道的下部為干砌石擋土墻護(hù)坡,底寬1.5m,邊坡1∶1,墻高0.8m,干砌石擋土墻后設(shè)碎石反濾層,外側(cè)鋪設(shè)400 g/m2無(wú)紡?fù)凉げ家坏?,渠道上部為土質(zhì),邊坡1∶1.5,高度1.7m。1+249.6—2+140.6段,利用原黑疙排渠,工程任務(wù)為整理疏浚,渠底寬1.5m,邊坡1∶2。

2.3.2 過(guò)流能力復(fù)核

根據(jù)明渠均勻流公式:

式中:Q——斷面流量,m3/s;

ω——過(guò)流斷面面積,m;

R——水力半徑,m;

i——渠道平均坡降,為0.0001;

n——糙率,取0.03。

計(jì)算得,渠道水深為0.507m,相應(yīng)流速0.178m/s。本渠道深度2.5m,干砌石防護(hù)高度0.8m,滿足過(guò)流要求。

2.3.3 渠道建筑物設(shè)計(jì)

本次渠道改線工程需穿越鄉(xiāng)村路3次,穿越永豐莊村北的斗渠1次,穿越農(nóng)渠2次,為此布置穿渠、穿路建筑物各3件,長(zhǎng)度共70m,埋設(shè)直徑1.5m鋼筋混凝土管通過(guò)。管壁厚15cm,執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn):GB/T11836—2009,采用承插式結(jié)構(gòu)。

鋼筋混凝土管鋪設(shè)縱坡1/2000,為避免水流對(duì)涵管進(jìn)出口淘涮影響,涵管進(jìn)出口處除邊坡按渠道斷面進(jìn)行干砌石護(hù)砌外,底板用30cm干砌石護(hù)砌,長(zhǎng)度3m,下設(shè)碎石反濾層,外側(cè)鋪設(shè)400g/m2無(wú)紡?fù)凉げ家坏馈?/p>

3 投資估算

根據(jù)水利部水總[2014]429號(hào)“關(guān)于發(fā)布《水利工程設(shè)計(jì)概(估)算編制規(guī)定的通知》”,按引水工程計(jì)算,計(jì)算出人工工資預(yù)算單價(jià),工長(zhǎng)8.02元/工時(shí),高級(jí)工7.40元/工時(shí),中級(jí)工6.16元/工時(shí),初級(jí)工4.26元/工時(shí)。主要材料價(jià)格采用2016年5月山西省忻州市市場(chǎng)價(jià)格。施工機(jī)械臺(tái)班費(fèi)按[2002]《水利工程施工機(jī)械臺(tái)時(shí)費(fèi)定額》計(jì)算。安裝工程依據(jù)[2002]《水利水電設(shè)備安裝工程概算定額》計(jì)算??睖y(cè)設(shè)計(jì)費(fèi)按山西省水利廳晉水規(guī)計(jì)[2009]891號(hào)文執(zhí)行。工程監(jiān)理費(fèi)按晉水財(cái)經(jīng)[2007]287號(hào)文執(zhí)行。

投資估算成果:投資總額214.77萬(wàn)元。估算成果符合概算規(guī)定,在總投資金額中占比較少。

4 經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)

云北總排水渠改線工程,投資214.77萬(wàn)元,僅占航天機(jī)電山西忻府二期50MW光伏發(fā)電項(xiàng)目總投資的1/232.8。工程建成后,可徹底解決項(xiàng)目區(qū)及云北總排水渠上游耕地的排澇排堿問(wèn)題,最大限度避免了項(xiàng)目對(duì)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)基礎(chǔ)條件造成的損害,為灌區(qū)范圍內(nèi)今后引進(jìn)項(xiàng)目時(shí)解決此類問(wèn)題提供了示范,是一個(gè)投資較少、經(jīng)濟(jì)合理,能被投資方和灌區(qū)群眾接受的方案。

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