楊輝琴　鄧銘江　裴建生

摘要：臺(tái)蘭河山前凹陷地下水庫示范工程設(shè)計(jì)中涉及引滲回補(bǔ)技術(shù)方案選擇，洪水期引滲回補(bǔ)中泥沙澄清技術(shù)，以及取水工程中砂卵礫石層中大口輻射井施工工藝、輸水工程中高地下水環(huán)境下施工工藝、高填埋段新型輸水方式、工程運(yùn)行監(jiān)測和自動(dòng)化控制等關(guān)鍵技術(shù)問題。貫徹開采與補(bǔ)給相平衡理念，實(shí)現(xiàn)無動(dòng)力開采、控制、輸送地下水，避免了地表水工程無效蒸發(fā)、占地面積大、投資高等缺點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：地下水庫;設(shè)計(jì)和施工;技術(shù)問題;示范工程;臺(tái)蘭河地下水庫

中圖分類號：TV62

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

doi：10.3969/j .issn.1000- 1379.2019.03.022

新疆是內(nèi)陸干旱區(qū)，也是灌溉農(nóng)業(yè)區(qū)，沒有水就沒有農(nóng)業(yè)，河流來水量在時(shí)空分布上極不均衡，嚴(yán)重影響著新疆的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。20世紀(jì)90年代以前，新疆有400余座平原水庫，為解決新疆農(nóng)業(yè)春季灌溉問題做出了巨大貢獻(xiàn)，但這些水庫存在淤積快、蒸發(fā)量大、滲漏嚴(yán)重、庫區(qū)周圍大面積鹽漬化問題，影響了當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)，另外其自身的病害影響了水庫生產(chǎn)效益的發(fā)揮。

臺(tái)蘭河位于天山南坡塔里木盆地阿克蘇河流域，具有干旱區(qū)內(nèi)陸河典型的地貌單元特征，其山前沖洪積扇凹陷帶具有地下水庫所特有的巨大儲(chǔ)水空間，洪積扇上游具有地下水補(bǔ)給條件。臺(tái)蘭河地下水庫示范工程是以科研促工程的首座地下水庫科技示范性項(xiàng)目，它將臺(tái)蘭河出山口下游20 km范圍內(nèi)天然山前凹陷帶作為儲(chǔ)水空間，利用天然河道徑流和人工設(shè)施向凹陷帶砂卵礫石層引流人滲，將凹陷帶下緣的細(xì)土平原區(qū)作為天然攔河壩（也稱泉水溢出帶），通過取水工程將水引出，再利用輸水工程將水引入灌區(qū)。該地下水庫工程作為干旱區(qū)一種新型水利工程，避免了地表水工程的蒸發(fā)、滲漏問題，提高了水資源利用效率，推進(jìn)了下游農(nóng)業(yè)灌區(qū)采用高新節(jié)水技術(shù)（管道灌、噴灌、滴灌）。地下水的開采利用相應(yīng)減輕了沖洪積扇平原區(qū)的鹽漬化危害。其工程造價(jià)僅為相同規(guī)模地表水庫工程的1/3 - 1/5。由于地下水庫庫容大，調(diào)蓄能力強(qiáng)，采用“以補(bǔ)定采，多年平衡”的調(diào)蓄開采模式，體現(xiàn)了地下水庫的多年調(diào)節(jié)作用。

筆者總結(jié)了引滲回補(bǔ)工程中的引洪蓄清措施、卵礫石層中取水方式選擇、地下水環(huán)境下建筑物施工和高填埋段輸水新工藝，對工程運(yùn)行中的不足和需改進(jìn)的方面進(jìn)行了探討。

1 工程總體布置

1.1 山前凹陷儲(chǔ)水構(gòu)造特征

臺(tái)蘭河地貌單元沿河流縱向可分為山區(qū)、山前沖洪積扇、沖洪積平原、綠洲與沙漠過渡帶和沙漠。山區(qū)是徑流形成區(qū);平原區(qū)降水稀少，蒸發(fā)強(qiáng)烈，是水資源開發(fā)利用區(qū)。河流出山口后，流經(jīng)山前礫石戈壁沖洪積扇地帶，徑流下滲損失大，因此從河流出山口到?jīng)_洪積扇盆地邊緣區(qū)域是徑流的轉(zhuǎn)化散失區(qū)，可視其為天然巨大“地下水庫”。受地質(zhì)構(gòu)造隆起和斷裂作用的影響，臺(tái)蘭河沖洪積扇形成南北兩個(gè)洼地，古木別孜隆起北部為塔克拉克向斜洼地（山間凹陷條形洼地），南部為臺(tái)蘭河沖洪積扇盆地（山前凹陷洼地）。臺(tái)蘭河沖洪積扇前緣地下水庫地質(zhì)縱剖面見圖1。

根據(jù)地質(zhì)勘察成果，古木別孜隆起背斜不具阻水性，山間凹陷條形洼地形成不了天然封閉地形，不具備天然成庫條件。而沖洪積扇山前凹陷洼地下緣受細(xì)土平原區(qū)阻擋，形成巨大的儲(chǔ)水構(gòu)造，該區(qū)域范圍北至塔克拉克山間洼地，南達(dá)314國道附近，東西分別以臺(tái)蘭河沖洪積扇軸部和依克溪溝為界。臺(tái)蘭河沖洪積扇長18 km.東西寬20 km.面積360 km2.第四系沉積厚度300-500 m.為單一結(jié)構(gòu)的砂卵礫石層，透水性好，含水層厚度為100- 350 m.平均厚度為200 m，其具有良好的天然成庫條件，庫容為105億m³，如果調(diào)節(jié)水位按降深10 m計(jì)算，那么地下水庫調(diào)節(jié)庫容為9.36億m3。臺(tái)蘭河山前凹陷地下水庫示范工程的庫址選擇在該區(qū)域內(nèi)，考慮到工程帶有科研性質(zhì)，因此僅按示范區(qū)灌溉規(guī)模確定地下水庫的工程范圍和建設(shè)規(guī)模[1]。

1.2 總體布置

臺(tái)蘭河山前凹陷地下水庫示范工程由庫區(qū)、引滲回補(bǔ)工程、取水工程和輸水工程四大部分組成。庫區(qū)利用臺(tái)蘭河山前凹陷帶，南北分別以314國道和古木別孜隆起背斜為界，東西以臺(tái)蘭河沖洪積扇緣為邊界，南北寬19 km，東西長15 - 22 km。

引滲回補(bǔ)工程位于庫區(qū)范圍之內(nèi)，從臺(tái)蘭河現(xiàn)有主干渠道上引水，由引水渠、滲坑、引滲渠和滲溝等組成。作用是在洪水期和冬閑期將洪水和冬閑水引入地下水庫庫區(qū)，在天然洼地和人工沉淀坑中將渾水澄清后，通過引滲渠和大面積滲溝向庫區(qū)補(bǔ)水。

在314國道附近（沖洪積平原上緣），地質(zhì)構(gòu)造從上游單一的砂卵礫石地層過渡為砂土、粉土等地層，透水性逐步降低，使地下水位在該區(qū)域逐步壅高，形成了地下水庫天然的“攔河壩”，取水工程布置于該區(qū)域，就好像地表水庫工程的放水口，有利于地下水的開采。取水工程采用大口輻射井進(jìn)行取水和水量控制。

取水工程開采和匯集地下水，再通過輸水工程將水輸送至下游灌區(qū)。輸水工程布置于沖洪積平原區(qū)上緣，采用管道有壓和無壓供水方式與下游高新節(jié)水灌區(qū)的首部工程相連。

2 關(guān)鍵技術(shù)問題及解決方案

2.1 引滲回補(bǔ)中技術(shù)問題及解決方案

地下水庫設(shè)計(jì)理念是不改變現(xiàn)狀水均衡，對開采區(qū)實(shí)施主動(dòng)人工補(bǔ)給，增加地下水儲(chǔ)量，而不是對超采區(qū)實(shí)施被動(dòng)補(bǔ)救措施，因此不會(huì)造成區(qū)域性地下水位下降和生態(tài)破壞。地下水人工補(bǔ)給方法主要有地面人滲法和管井注入法。

2.1.1 引滲回補(bǔ)中技術(shù)問題

考慮采用管井注入法成本較高、維護(hù)困難，該工程引滲回補(bǔ)工程采用地面人滲法。

臺(tái)蘭河地下水庫補(bǔ)給區(qū)位于山前傾斜平原中下部，地層巖性一般為結(jié)構(gòu)單一的第四紀(jì)砂卵礫石，地層結(jié)構(gòu)松散、孔隙率大、透水性強(qiáng)，冬閑期河道來水的懸浮物含量小于20 mg/L，可直接回補(bǔ)。但在洪水期，臺(tái)蘭河的河水泥沙含量達(dá)3 267.2 mg/L，懸浮物含量1 329 mg/L，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過人工補(bǔ)給水源懸浮物含量小于20 mg/L的一般要求，不能直接回補(bǔ)。淤積物中粒徑小于0.005 mm的黏土含量占83. 6%.滲透系數(shù)僅為0.003 9m/d，透水性極弱，嚴(yán)重影響水量人滲效果[2]。因此，如何對洪水期水質(zhì)進(jìn)行處理是地下水庫人工補(bǔ)給的一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)。

根據(jù)項(xiàng)目前期進(jìn)行的多方案補(bǔ)給試驗(yàn)成果，考慮工程帶有科技示范作用，先期進(jìn)行小范圍人滲補(bǔ)給，滿足近期地下水庫開采和回補(bǔ)要求，采取預(yù)沉+精處理的工程措施。

預(yù)沉+精處理措施：在臺(tái)蘭河總干渠上建分水口，在庫區(qū)范圍內(nèi)利用一處砂石料場的廢棄料坑和人工開挖的滲坑，通過1 km引水渠道將洪水期洪水引入，進(jìn)行洪水泥沙預(yù)沉，每個(gè)預(yù)沉池之間利用溢水堰、滲渠相互連接。在最末一級預(yù)沉池出水口上游采用分離鰓工藝對泥沙進(jìn)行精處理。

分離鰓是新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院研制的一種新型水沙分離裝置：①鰓片破壞了懸移質(zhì)泥沙在下沉過程中形成的絮團(tuán)：②分離鰓中加入了等間距的鰓片，鰓片的水平投影面積就是分離鰓所增大的沉淀面積，因此相對于普通管而言提高了沉淀效率及水沙分離能力：③分離鰓內(nèi)形成的垂向異重流和橫向異重流加快了分離鰓內(nèi)的水沙分離。

為方便懸掛分離鰓，在沉淀池出口處順?biāo)鞣较蚍衷O(shè)三道鋼筋混凝土直墻：為方便分離鰓的運(yùn)行維護(hù)和試驗(yàn)觀測，在分離鰓直墻段上游段設(shè)1.5 m寬簡易交通橋。分離鰓懸掛布置在平直段沉淀池中，且淹沒于水下。垂直于溢流堰方向布置10排，各排之間的間距為50 cm，橫向分離鰓間距為10 cm，每排40個(gè)，共計(jì)400個(gè)。單排分離鰓布置示意見圖2。

經(jīng)過分離鰓處理過的補(bǔ)給水濁度一般在20 mg/L以下，這些水順著主滲渠和垂直于主滲渠的滲溝在庫區(qū)內(nèi)人滲。主滲渠長度為1700 m，滲溝有11條，長度為2 164 m[1]。

2.1.2 補(bǔ)給效果分析

夏季是臺(tái)蘭河主要來水季節(jié)，6-8月洪水期臺(tái)蘭河可引入的水量為45 290萬m³.除去工農(nóng)業(yè)用水30 803萬m³，剩余14 487萬m³水量進(jìn)行補(bǔ)給。根據(jù)目前已建成的5.6萬m²補(bǔ)給面積，洪水期采用處理過的清水可補(bǔ)給地下水222萬m³。遠(yuǎn)期在臺(tái)蘭河上游將修建大面積攔洪庫，將洪水滯留在庫中澄清以提高補(bǔ)給效率和效果。

2.2 取水工程中技術(shù)問題及解決方案

臺(tái)蘭河地下水庫取水工程地層比較復(fù)雜，取水方式選擇、成井工藝及水量控制成為該工程設(shè)計(jì)和施工的關(guān)鍵問題。

2.2.1 取水方式的選擇

地下水的開采通常采用動(dòng)力和無動(dòng)力方式，動(dòng)力方式一般采用潛水泵、離心泵和長軸深井泵等取水，無動(dòng)力方式采用類似坎兒井式輸水方式將水引出地面。

動(dòng)力方式取水借鑒的優(yōu)點(diǎn)是建設(shè)方式簡單，工程量小，見效快，出水量穩(wěn)定;缺點(diǎn)是受地下水位變幅的影響，當(dāng)?shù)叵滤幌陆递^大時(shí)無法工作，需重新打井或停止工作等待水位恢復(fù)，使用周期短，另外要解決動(dòng)力問題，消耗能源，管理復(fù)雜。目前，在臺(tái)蘭河地下水庫西側(cè)5 km外分別有佳木水源地和阿庫木水源地，這兩個(gè)機(jī)井灌區(qū)水源地的地下水均采用潛水泵開采，緩解灌區(qū)春秋季缺水矛盾。

無動(dòng)力方式取水借鑒干旱區(qū)坎兒井的工作原理，在泉水溢出帶附近橫向建集水井，形成橫向截水?dāng)嗝?，各井出水管相連形成集水廊道。無動(dòng)力方式取水的優(yōu)點(diǎn)首先是消耗能源少，幾乎不需要電力，管理簡單、方便，其次對出水量可進(jìn)行人工控制，出水量穩(wěn)定，可保證地下水位降幅在一定范圍內(nèi)，對生態(tài)破壞較小，使用周期長;缺點(diǎn)是施工工藝相對復(fù)雜，單井工程投資較高。

通過綜合比較，該工程采用了無動(dòng)力取水方式——輻射管井井井相連型式。

2.2.2 成井工藝

根據(jù)抽水試驗(yàn)確定的降深及工程布置要求，取水工程采用輻射井型式。輻射井由豎井和輻射管組成，豎井深30 m.內(nèi)徑3m，輻射管距井底1.5 m沿井壁均勻布置3層，每層間距2m，每層8根，每根長30 m。輻射井結(jié)構(gòu)見圖3。

采用鉆機(jī)成孔、漂浮法下井管成井的施工工藝。豎井施工采用泥漿護(hù)壁，應(yīng)用直徑3.7 m鉆頭反循環(huán)鉆進(jìn)方式完成30 m深的豎井開挖。為解決豎井施工過程中遇到漂石卡鉆的問題，參與工程施工的北京中水科工程總公司研制了口徑20 cm的反循環(huán)鉆桿，保證了鉆進(jìn)的正常進(jìn)行。

水平輻射管長度較長，其在豎井安裝完成后施工，受豎井內(nèi)空間限制及地下水帶動(dòng)砂礫造成井噴的影響，施工較為困難。該工程從采用特殊施工機(jī)具和改變輻射管結(jié)構(gòu)型式方面進(jìn)行了改進(jìn)。施工機(jī)械選用中國水科院研制的具有振沖力、扭力、推力、拉拔力和水沖力的振沖式全液壓水平鉆機(jī)，往復(fù)錘擊式將輻射管打人地層：輻射管設(shè)計(jì)成1 m長一段鋼管，兩端絲扣連接，最前端為錐形頭。

通過與抽水試驗(yàn)的管井進(jìn)行對比，水平輻射管在水位降落時(shí)產(chǎn)生的水躍值較小，隨著輻射管運(yùn)行時(shí)間延長，濾水管周圍逐漸形成500 -1 200 mm厚的天然環(huán)形反濾層，使井的出水量不但不會(huì)衰減，還有增大的趨勢，輻射井的影響半徑為400 -1 000 m，是管井的1-2倍，可大幅減少井的數(shù)量[3]。

2.2.3 取水工程的流量控制

地下水庫是一完整、系統(tǒng)的水利工程，在應(yīng)用過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)流量變化的情況，特別是該工程為了補(bǔ)充臺(tái)蘭河灌區(qū)春秋季灌溉用水供水不足的問題，流量要隨著不同作物和灌溉時(shí)間的變化進(jìn)行調(diào)整。一般的井灌工程在井口部分是不進(jìn)行調(diào)節(jié)的，但該工程首次采取單井出流控制措施，各井的流量均可通過活塞控制閥進(jìn)行控制。下游流量增大時(shí)可將4口井的閥全部打開，同時(shí)取水：下游流量需求減小時(shí)可打開部分井取水，實(shí)現(xiàn)地下水庫水量調(diào)度的可控性。

在每口井的中部設(shè)計(jì)柱塞式控制閥，該閥由鋼筒、活塞桿及活塞組成，活塞上下部設(shè)置活塞環(huán)及橡膠密封圈。柱塞控制閥通過法蘭與引水管連接，通過調(diào)整活塞開度，控制引水管進(jìn)/出水量。活塞依靠自重及鑄鐵配重動(dòng)水關(guān)閉，由設(shè)置于井頂部啟吊桁架上的電動(dòng)葫蘆通過活塞桿控制活塞動(dòng)水開啟，閥體任意開度運(yùn)行。在柱塞控制閥高程處設(shè)置鋼制井壁及工作平臺(tái)。

通過分析工程運(yùn)行中的觀測成果可知：當(dāng)全部集水井打開并穩(wěn)定后，管道的出流量大于設(shè)計(jì)流量：當(dāng)關(guān)閉其他集水井進(jìn)行單井出流運(yùn)行時(shí)，出水流量為0.230-0.475 m³/s;當(dāng)集水井全部關(guān)閉時(shí)，集水井內(nèi)水位與下游匯流井內(nèi)水位持平，未發(fā)生下游匯流井水溢出現(xiàn)象，說明單井水流控制是成功和可行的。

2.3 輸水工程中關(guān)鍵技術(shù)問題及解決方案

分析該工程實(shí)施前的抽水試驗(yàn)成果可知，達(dá)到設(shè)計(jì)出水量時(shí)降深約為11.86 m，輸水工程的起始點(diǎn)高程應(yīng)低于動(dòng)水位，輸水管線位于沖洪積平原，縱坡坡比相對較小，使下游輸水管線的設(shè)計(jì)埋深大于13 m，同時(shí)沿線地下水位較高，這就引發(fā)了輸水管道外部承壓、軟基處理及管線在施工過程中開挖斷面大、排水量大、邊坡易出現(xiàn)流沙、垮塌等問題。這些問題成為地下水庫輸水工程施工和設(shè)計(jì)中需解決的關(guān)鍵問題。

2.3.1 正虹吸輸水管線設(shè)計(jì)

受地形影響，取水工程的集水井動(dòng)水面高程高于下游匯流井動(dòng)水面高程Sm，輸水管線在大氣壓和水頭差作用下可以形成正常的有壓流，按正常工程設(shè)計(jì)，輸水管線均應(yīng)在動(dòng)水位壓力水頭線以下，以保證壓力水頭將水自壓輸送至下游。但為解決輸水管線埋深大所造成的管溝開挖工程量大、投資高、管道吊裝不便等問題，臺(tái)蘭河地下水庫工程在取水井至匯流井之間近1 000 m范圍內(nèi)，采用了正虹吸輸水方式。

集水井內(nèi)輸水管道進(jìn)口位于動(dòng)水位以下，輸水管管線高于動(dòng)水位若干米，輸水管線出口位于匯流井動(dòng)水面以下。從集水井靜水位到動(dòng)水位過程中，輸水管道處于滿流正壓狀態(tài)，當(dāng)集水井水位低于輸水管線高程直到動(dòng)水位的過程中，輸水管道內(nèi)的壓力水頭逐步降低至負(fù)值，但依靠輸水管進(jìn)出口之間的水頭差依然可以保持管內(nèi)水體流動(dòng)，這樣可提高輸水管線高程，降低工程造價(jià)。形成虹吸的關(guān)鍵是確定虹吸水面高度和保持管道內(nèi)的負(fù)壓，理論上在沒有外力做功的條件下，依靠管外大氣壓，管內(nèi)水柱高度可以保持在10 m，但不同高程的大氣壓是變化的。根據(jù)新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)針對該工程進(jìn)行的模型試驗(yàn)可知：當(dāng)管內(nèi)負(fù)壓水頭為-5 m以下時(shí)（即管內(nèi)水柱高度為Sm以上時(shí)），輸水管道內(nèi)液體壓力降低，開始有大量氣泡析出：當(dāng)負(fù)壓水頭為一8m以下時(shí)，管道內(nèi)出現(xiàn)大量氣團(tuán)阻隔，出水受阻;當(dāng)負(fù)壓水頭為-9 m時(shí)，管道內(nèi)的虹吸被破壞。

考慮試驗(yàn)和實(shí)際工程存在一定偏差，臺(tái)蘭河地下水庫工程將虹吸輸水管道高程提高到動(dòng)水位以上5m，管道的最大開挖深度由13 m減至8-9 m，節(jié)約土方工程量51.2%。為防止出現(xiàn)管道虹吸破壞，該工程分別在各集水井管道進(jìn)口頂部和匯流井管道出口末端頂部設(shè)置了1臺(tái)真空泵，出現(xiàn)斷流情況時(shí)抽真空以恢復(fù)虹吸。

2.3.2 輸水管道施工中技術(shù)問題及解決方案

輸水干管總長3 169 m.其中虹吸管段長966 m，非虹吸管段長2 203 m，這些管道開挖、安裝均處于地下水位以下，管道沿線的地層為多巖性地層互層，大部分地層具有滲透破壞性，開挖過程中隨著地下水位下降，當(dāng)水力坡降大于土層的臨界水力坡降時(shí)，就會(huì)發(fā)生流土破壞，對施工安裝造成影響，威脅施工人員安全，影響施工進(jìn)度。

解決施工場地排水問題常采用明挖明排、井點(diǎn)抽排方式。井點(diǎn)抽排一般用于建筑物高地下水位基礎(chǔ)開挖時(shí)排水，每口井根據(jù)水位和流量需配備水泵，需要?jiǎng)恿﹄娫矗幚砻娣e一般不大，但地基土層結(jié)構(gòu)不會(huì)破壞，且有自重的壓實(shí)效果，排水效果好，開挖邊坡可以放陡。由于該工程為線性工程，挖深較大造成開口寬度較大，因此排水面積既長又寬，需要布置的井點(diǎn)較多，沿線需架動(dòng)力線路、設(shè)抽水泵，造價(jià)較高，最終選擇明排方式。

為避免明排方式水力坡降過大造成邊坡垮塌，將開挖邊坡坡比放緩至1：2，采用從下游向上游開挖、隨挖隨排的方式，在管溝兩側(cè)坡腳設(shè)低于管基面0.5 m的排水溝，溝寬0.5 m，滲水由排水溝排向不同施工段下游匯水井，再用潛水泵抽出排向下游。

2.4 工程運(yùn)行管理中關(guān)鍵技術(shù)問題及解決方案

在臺(tái)蘭河地下水庫示范工程后期運(yùn)行管理中，掌握和了解地下水位的變化情況，制定合理的運(yùn)行調(diào)度方案，實(shí)現(xiàn)工程自動(dòng)化和信息化管理，總結(jié)和解決工程設(shè)計(jì)中存在的問題，對發(fā)展和創(chuàng)新地下水庫這一新型水利工程起到了更好的推動(dòng)作用。

2.4.1 地下水位監(jiān)測

2009年（臺(tái)蘭河地下水庫工程運(yùn)行前）和2010年（初期運(yùn)行），在取水工程區(qū)和下游匯流井處分別打了12眼觀測井，孔深20-30 m，其中G07觀測井位于取水工程1#井上游100 m處，G12觀測井位于0#匯水井附近，兩井相距1 000 m，對動(dòng)態(tài)地下水位進(jìn)行了連續(xù)兩年的觀測，并對每眼井同期水位變幅進(jìn)行了分析。項(xiàng)目區(qū)G07、G12孔2010年水位觀測資料見表1。

分析上、下游兩井一年內(nèi)水位觀測資料可知，區(qū)內(nèi)地下水位較為穩(wěn)定，變幅較小，表明區(qū)內(nèi)地下水資源具有很大的開發(fā)潛力。

地下水位監(jiān)測是一項(xiàng)長期工作，應(yīng)結(jié)合各年的氣象、洪水、徑流及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水和產(chǎn)量等資料進(jìn)行綜合分析。

2.4.2 地下水庫的自動(dòng)化管理

臺(tái)蘭河地下水庫示范工程的建筑物點(diǎn)多、線長，同時(shí)根據(jù)不同任務(wù)要求對補(bǔ)給區(qū)、取水區(qū)和輸水管道分別進(jìn)行控制，給運(yùn)行管理帶來了一定難度。根據(jù)工程區(qū)管理人員少、任務(wù)多樣、管理難度大等特點(diǎn)，對臺(tái)蘭河地下水庫運(yùn)行提出了自動(dòng)化管理方案。

（1）井群自控。取水工程供水或停水時(shí)，各取水井現(xiàn)地控制單元（ LCU）通過電動(dòng)葫蘆的提升與下降控制柱塞式控制器（閥門）的開啟與關(guān)閉。當(dāng)正虹吸輸水管發(fā)生真空破壞時(shí)，啟動(dòng)真空泵，形成虹吸供水。

井群自控系統(tǒng)采用兩層控制結(jié)構(gòu)，設(shè)置站控級（井群監(jiān)控站）計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)和坎兒井現(xiàn)地控制單元（ LCU）。監(jiān)控站與各現(xiàn)地控制單元之間采用光傳輸設(shè)備實(shí)現(xiàn)100 M工業(yè)以太網(wǎng)連接。

（2）水位監(jiān)測。在庫區(qū)及取水井附近設(shè)置觀測井（現(xiàn)有12眼）監(jiān)測地下水位，每口觀測井設(shè)置水位計(jì)、RTU采集及GPRS通信設(shè)備，水位信號通過GPRS無線傳輸至控制室。

（3）視頻監(jiān)控。視頻監(jiān)視主要監(jiān)視坎兒井及其周圍區(qū)域。每個(gè)井設(shè)置2套攝像機(jī)（室內(nèi)設(shè)槍型攝像機(jī)1套，室外設(shè)一體化球型攝像機(jī)1套）。室內(nèi)攝像機(jī)安裝在井內(nèi)，室外攝像機(jī)采用短立桿架設(shè)于井房頂部，通過線纜接人井房內(nèi)的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，通過工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)經(jīng)光纖將圖像傳送至控制中心，實(shí)現(xiàn)對各個(gè)井的圖像實(shí)時(shí)監(jiān)控，對突發(fā)事故提前采取預(yù)防措施[1]。

3 結(jié)語

臺(tái)蘭河地處內(nèi)陸干旱區(qū)，其地表徑流具有多年徑流變化不大，但年內(nèi)分配不均的典型內(nèi)陸河特征，地下水庫的修建，在不改變河道洪水自然過程和不破壞原有生態(tài)環(huán)境前提下，充分利用了深厚覆蓋層的儲(chǔ)水構(gòu)造，通過引滲回補(bǔ)和定量開采，合理科學(xué)控制地下水庫的地下水位，減少了土壤無效和低效蒸發(fā)。降低了土壤鹽堿化危害，提高了水資源的利用效率。該工程設(shè)計(jì)和施工中，對影響回補(bǔ)效果的泥沙處理問題、輻射井施工難題、正虹吸輸水工藝、高地下水環(huán)境下管線施工以及工程運(yùn)行管理等相應(yīng)采用新思路、新工藝、新技術(shù)，提高了施工效率，節(jié)約了投資，保證了工程效果，為干旱區(qū)通過地表水和地下水聯(lián)合調(diào)度實(shí)現(xiàn)水資源優(yōu)化配置提供了支持。

地下水庫這一新型工程型式還處于起步階段，設(shè)計(jì)理念和方法要圍繞工程區(qū)不同的地形條件、地質(zhì)構(gòu)造和水資源的配置要求創(chuàng)新和總結(jié)，從而形成一套完整的適應(yīng)干旱區(qū)特點(diǎn)的設(shè)計(jì)方法，并在工程實(shí)踐中完善，使之更好地服務(wù)于生產(chǎn)實(shí)踐。

參考文獻(xiàn)：

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