趙麗萍

（榆次區(qū)水利發(fā)展中心，山西 榆次 030600）

1 工程概況

洪山泉位于距山西省介休市城區(qū)10 km 的洪山鎮(zhèn)附近，出露于太岳山北端西麓與太原盆地交界處，自古以來是一個流量穩(wěn)定、水流集中、水質(zhì)良好、環(huán)境優(yōu)美的自流涌泉。洪山泉域不僅是介休市最重要的水源地，也是晉中具有歷史人文及旅游價值的寶地。依托洪山泉，1949 年成立了洪山灌區(qū)，設計灌溉面積0.83 萬hm2，在當?shù)剞r(nóng)業(yè)發(fā)展中起著舉足輕重的作用。洪山泉1955—1995 年系列年均流量1.25 m3/s，從1998 年開始泉水急劇衰減，2005 年僅有0.12 m3/s，2012 年降為0.01 m3/s，2013 年干枯，隨著洪山泉的衰減，如今洪山灌區(qū)已無水可用。

泉水流量急劇衰減的原因：一是洪山泉是太原斷陷盆地邊緣的斷層溢流泉，其北邊界為霍山北緣大斷裂，沿斷裂帶巖溶水的傳導性極大，在此帶上打井或開鑿礦井，造成水壓釋放，降低水頭；二是泉域補給區(qū)龍鳳河上游地區(qū)礦井泛濫，采煤大大減少了對巖溶地下水的補給量；三是降雨量減少，本世紀比上世紀年均減少13%，使巖溶地下水入滲補給量減少，2019 年降雨量更是減少了40%。

2 工程修復

為加強洪山泉域水資源保護，恢復洪山灌區(qū)灌溉條件，提高灌區(qū)農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)，實施洪山灌區(qū)節(jié)水配套改造項目。目前受可供水量限制，灌區(qū)可利用客水量423 萬m3，僅能保障0.1 萬hm2耕地的灌溉，本工程的實施作為泉域保護第一步，后續(xù)會繼續(xù)開發(fā)新水源，緩解地下水開采壓力。

2.1 工程水源

2.1.1 利用大水網(wǎng)解決地域性缺水問題

項目每年利用大水網(wǎng)東山供水工程農(nóng)業(yè)水量355萬m3，破解洪山區(qū)域水資源短缺瓶頸，給洪山灌區(qū)灌溉提供水源。為推動當?shù)剞D(zhuǎn)型發(fā)展、有效解決人民群眾工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)問題、保障和改善民生提供基本保障。

2.1.2 高效利用煤礦排水減少水資源浪費

煤礦是介休市的主要產(chǎn)業(yè)，但對洪山泉域破壞也是嚴重的，充分利用煤礦排水，給灌溉期農(nóng)業(yè)灌溉，非灌溉期工業(yè)供水提供水源，既盤活了采煤棄水資源，又有效利用洪山泉域地下水資源，遏制了水資源浪費問題，實現(xiàn)當?shù)厮鷳B(tài)良性循環(huán)。

2.1.3 實現(xiàn)降雨補給與泉域水循環(huán)

科學調(diào)度充分利用項目調(diào)蓄庫西湖龍水庫，攔蓄雨洪資源，改善當?shù)貧夂颦h(huán)境，打通地下水入滲補給洪山泉域通道，提供生態(tài)用水，涵養(yǎng)植被與地下水源。通過農(nóng)田灌溉補給洪山泉域，據(jù)計算本項目每年可補充地下水21 萬m3。

2.2 總體布置

項目以東山供水和煤礦排水為水源，其中洪山灌區(qū)屬于東山供水工程受水區(qū)，項目區(qū)農(nóng)業(yè)配水量為355 萬m3，煤礦排水為介休市左則溝煤礦排水，通過實測，年可利用量為68 萬m3，總可供水量為423 萬m3。

引水路線為從東山供水管線取水點和煤礦排水點，分別鋪設引水管道至西湖龍水庫和洪山灌區(qū)管理處蓄水池。供水路線一是西湖龍水庫自壓將水引至受益村，二是蓄水池水一部分自流灌溉，一部分泵站提至洪山源神池內(nèi)，通過原干渠自流至受益村。

3 管道布置

3.1 干管布置

3.1.1 東山供水引水管布置

東山供水引水管線設計直徑為315 PVC 管（675 m）和直徑為500 球墨鑄鐵管（1 443 m），從西湖龍水庫上游段東山供水管道取水口，引水至西湖龍水庫和洪山灌區(qū)管理處院內(nèi)（磨溝村）新建4 000 m3蓄水池，總長2 118 m。

3.1.2 煤礦排水引水管布置

煤礦排水引水管設計為DN400 和DN300 球墨鑄鐵管，從介休市左則溝煤礦排水水源點通過壓力管道沿X923 公路和樊王河河床鋪設引水管道引水至西湖龍水庫和洪山灌區(qū)管理處院內(nèi)（磨溝村）新建3 000 m3蓄水池。煤礦排水引水管道總長9 342 m，分兩條管段，其中一條從煤礦1 采區(qū)連接沿樊王河河床鋪設至磨溝供水站，一條從煤礦2 采區(qū)連接沿X923 公路鋪設至西湖龍水庫，在樊王河橋坐標進行相互貫通，起點水源相互調(diào)節(jié)。

3.1.3 磨溝供水站、西湖龍水庫連通管道布置

磨溝供水站、西湖龍水庫連通管道設計直徑為315PVC 管，從磨溝供水站3 000 m3蓄水池至西湖龍水庫，用于調(diào)節(jié)水量和灌溉連福鎮(zhèn)連福村和迎遠堡村，總長為1 443 m。

3.1.4 磨溝提水管線布置

磨溝提水管DN300 球墨鑄鐵管從新建4 000 m3蓄水池將水提至洪山源神池內(nèi)，通過原渠道自流灌溉洪山鎮(zhèn)洪山村和磨溝村，管線總長為3 575 m。

3.2 支管布置

支管布置為樹狀管網(wǎng)，管網(wǎng)運行采取干管續(xù)灌、田間地埋支管輪灌的工作制度，每條干管上一次打開4～5 根地埋支管，每條支管上一次打開1～4 個給水栓。管徑計算公式如下：

式中：D——管道直徑，mm；

Q——設計流量，m3/s；

v——設計流速，m/s，取1.8 m/s。

經(jīng)計算，支管采用DN160PVC、DN200PVC 和DN250 PVC 管，壓力等級0.63 MPa。

3.3 水力計算

局部水頭損失按沿程水頭損失的10%計算，按各管段過流量分別選用計算流量。管道的水頭損失按下列公式計算：

根據(jù)RSSI-Pb關系模型，使幀內(nèi)編碼RS碼的編碼率能夠根據(jù)鏈路的接收信號強度RSSI的變化而動態(tài)變化，從而減少幀內(nèi)編碼冗余，增加吞吐率.

式中：h——管道水頭損失，m；

hf——管道沿程水頭損失，m；

hj——管道局部水頭損失，取沿程損失的10%，m；

Q——流量，m3/h；

D——管道內(nèi)徑，mm；

f——摩阻系數(shù)，球墨鑄鐵管取6.25×105，PVC-U管取0.948×105；

m——流量指數(shù)，球墨鑄鐵管取1.9，PVC-U 管取1.77；

L——管道長度，m。

水力計算結(jié)果見表1、表2。

表1 支管流量計算表

表2 支管管網(wǎng)流量、管徑、損失及工作壓力

4 蓄水池設計

根據(jù)煤礦排水量及灌區(qū)地理條件和工農(nóng)業(yè)用水的周期性，新建3 000 m3調(diào)節(jié)蓄水池一座，主要調(diào)蓄儲存煤礦排水，在灌溉期利用和西湖龍水庫連通，灌溉連福村和迎遠堡兩個村的耕地，在非灌溉期經(jīng)水處理系統(tǒng)凈化后用于工業(yè)用水，收取的工業(yè)水費用于工程運行維護管理，達到以水養(yǎng)水的目的。

為確保提水泵站在灌溉期長時間運行，設計新建4 000 m3調(diào)節(jié)蓄水池1 座，用于調(diào)蓄東山供水，利用提水泵站提水至洪山源神池內(nèi)，再利用洪山灌區(qū)原有的渠道灌溉洪山村和磨溝兩個村的耕地。

兩座蓄水池采用全埋式，池沿高出地面30 cm，池身采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土強度C25，抗?jié)B標號為S6，池內(nèi)采用1∶2 水泥砂漿抹面。池壁施工縫設在地板與池壁連接的斜托上部和池壁與頂板連接的斜托下部，溢流口設置在池壁的正常蓄水位處，并修建溢洪渠。池底應進行分層夯實，夯實平整后，池底采用C20 混凝土現(xiàn)澆，厚度10 cm。

根據(jù)受益區(qū)面積計算，提水泵站設計流量為216m3/h，本地水源煤礦排水平均流量為182.84 m3/h。

5 結(jié)語

通過項目建設，恢復改善灌溉面積0.1 萬hm2，灌溉水利用效率從0.45 提高到0.8，年節(jié)約灌溉用水75 萬m3，節(jié)水效益37.5 萬元，新增糧食產(chǎn)能2 400 t，年增收入420 萬元。同時節(jié)省了灌溉用工，提高了農(nóng)業(yè)機械化水平和集約化程度，平均每畝每次可省1 個工時，年灌水按5 次計算，年省工效益為112.5 萬元。該項目的實施改善了洪山灌區(qū)水資源緊缺狀況，具有農(nóng)業(yè)灌溉、工業(yè)供水、生態(tài)用水和地下水補償四大功效，實現(xiàn)了山西大水網(wǎng)東山供水工程效益擴大化。