榆林香水盐化公司供水方案探析

李彦平 席旺富

（1.榆林市榆阳区李家梁水库管理处 陕西 榆林 719000；2.榆林市榆阳区榆高渠管理处 陕西 榆林 719000）

1 概况

位于榆阳区大河塔乡后方家畔村的榆林香水盐化有限公司是榆林市重点企业，目前企业供水主要依靠位于红柳沟及其支沟交汇处的后方家畔供水工程，当时按20万t/a的生产规模（2对井运行），设计年供水能力为106.17万m3/a。根据榆林市岩盐资源开发利用规划，按照榆林香水盐化有限公司一期60万t/a建设规模（4对井运行）以及长远发展规划，目前，后方畔供水工程已经远远不能满足现阶段香水盐化有限公司的发展需求。经过考察，距此7.6km的香水水库是理想的供水源地。香水水库枢纽工程设计每年向城镇供水1700万m3，目前仅给陕西有色金属工业园区设计供水水量600万m3/a～700万m3/a，完全满足香水盐化有限公司的用水需求。

2 水文地质

榆林香水盐化有限公司供水工程，位于毛乌素砂漠东南地带，地形北高南低，沿线主要地貌单元有侵蚀堆积地貌和风蚀堆积地貌。半固定砂丘在管线两侧广泛分布，砂丘形态类型主要为波状、垄岗状，新月状。其上植被不发育，以沙蒿、沙柳为主。属中温带半干旱大陆性季风气候区，雨量稀少，气候干燥，多年平均降水量为385mm，根据地质资料分析，历史地震对工程区的影响不超过Ⅵ度，属构造相对稳定区。

（1）根据野外地质测绘，结合已有色供水管线工程地质剖面图，对供水管线进行工程地质分段评价如下：桩号为0+000.0～1+107.177段，地基土为黄土，地下水位埋深较大；桩号1+107.177～7+605.56段，管基位于风积砂层中，松散～中密，地基细砂承载力100kPa，建议基础位于地下水位以上。

（2）泵站厂房拟选位置于香水水库下游右岸坡脚，泵站位于沟边的湿地，根据野外地质测绘，地下水位较高，在站址上游约10m左右有泉水出露，引渠段地基工程地质条件差，地基土自上而下可分为两层，表层为细砂，厚度1m～2m，结构松散～稍密，承载力基本值f0=90kPa；下部为含碎石壤土，承载力基本值f0=150kPa；由于地下水位较高，细砂长期处于饱和状态，作为地基土强度低、易变形。基础开挖并采用碎石垫层加固处理。开挖坡比为1∶1，同时作好施工排水，渗透系数K=1×10-2cm/s。站址区地下水位较高，上游有2处泉水，基础开挖后应对泉水收聚后排出进行处理，砂质壤土开挖坡比为1∶1，同时施工中作好施工排水。

3 工程任务与规模

3.1 工程任务

本供水工程的任务是：将香水水库水输送至榆林香水盐化有限公司蓄水池，供水保证率为95%。现状水平年：2014年。设计水平年：2030年（中远期）。根据香水盐化有限公司要求，设计水平年向厂区供水300万m3/a（日供水8571m3/d）拟定本工程建设规模为：日均供水能力为8571m3/d，考虑输水加压泵站设备日正常运行时间24h计，则输水设计流量确定为 357.12t/h（0.1m3/s），施工总工期为 1年。

3.2 工程建设内容

主要包括：（1）引水枢纽1座，引水管道91.5m；（2）加压泵站 1座；（3）输水管道，总长7632m，分为三段：①加压泵站至右岸山坡爬坡段，桩号为0+000.0～1+107.177，走向大体为由北向南，与现有有色金属工业园区供水管线并行；②山梁桩号1+107.177～3+670.758段，该段总体走向为自东向西，与现有有色金属工业园区供水管线并行；③山梁3+670.758～7+605.56，线路走向：向西南方向与盐化有限公司的卤水管线并行，到达盐化有限公司蓄水池。

3.3 工程等级及布置

榆林香水盐化有限公司供水工程为Ⅳ等工程，主要水工建筑物级别为4级，次要建筑物级别为5级，相应的地震基本烈度Ⅵ度。总体布置方案为：香水水库泄水明渠段设引水口→引水渠→加压泵站→榆林香水盐化有限公司蓄水池，工程由四部分组成：一是引水口工程，二是引水渠道工程，三是泵站工程，四是输水管线工程。榆林盐化有限公司与香水水库的地位置，在平面上呈西南—东北向，结合现场查勘地形条件情况，本工程输水线路方案与已经建成的陕西有色金属供水管线并行，不再作方案比选。

4 工程设计

4.1 引水工程

引水枢纽位于香水水库放水涵洞出口下游17.5m处包括：引水控制闸、引水管道、蝶阀井、泄水阀井、镇墩等。

4.1.1 引水控制闸

引水控制闸位于放水涵洞出口下游17.5m处，现有渠道为矩形断面，宽1.5m，高1.25m，渠顶高程 1110.45m，渠底高程1109.22m。引水控制闸建成后，为了不减小放水渠的泄水能力，确定闸孔净宽1.5m，与现状渠宽相同；为保证引水管道取水流量，渠道内水面需要高出引水管顶，同时还要满足放水渠多余水量安全下泄、溢流，确定闸门高度为1m。为保证闸门正常启闭，需要对现有渠道边墙加高1m，为满足闸门启闭操作，设置闸顶板兼作操作平台，平台采用现浇C25钢筋混凝土，厚度30cm，宽度与渠道宽度相同，为2.9m，长度确定为1.6m。在闸下游侧修建C20混凝土台阶，宽70cm，将现有渠道顶部和闸顶部操作平台连接。启闭机采用QLT-10-S型螺杆启闭机，启闭力10kN，闸门采用PGZ型整体式平面拱形铸铁闸门，闸孔净尺寸1.5m宽，1m高。

4.1.2 引水管道

引水管道进口位于放水涵洞出口下游17.5m处，长91.5m，采用DN400PVC-M/1.0MPa管。管道采用明挖埋管，管顶覆土厚度不小于1.5m，管道基础土方压实度不小于0.96。基础如遇淤泥，将淤泥换填为砂砾石，压实相对密度不小于0.65，基坑渗水采用水泵抽排。

4.1.3 引水管道附属建筑物

在引水管道上设置DN400蝶阀井1个，泄水阀井1个镇墩5座。

4.2 输水工程

4.2.1 输水线路布设

本工程是长距离、高扬程输水工程，从泵站输送至盐化有限公司蓄水池，地形最大高差150.60m，管线总长度7632m，按照安全、经济、方便施工原则，输水管线总体走向为：由加压站沿香水沟右岸山坡爬坡至山顶，之后沿由东向西方向走线，与已建成的有色金属工业园区供水管线并行，在桩号3+673.502处左转46°向西南方向与盐化有限公司的卤水管线并行。沿途经方家畔村地界后到达榆林香水盐化有限公司蓄水池。

4.2.2 输水管道管材确定

经计算：①泵站出口至地形最高点，此段管道长4125m，该段为压力管道，压力为0.48MPa～1.64MPa；②地形最高点至盐化有限公司蓄水池段，此段管道长3507m，压力为1.64MPa～1.26MPa，该段为重力自流管道。根据工程地形复杂、地质条件差的实际情况，参考已建成供水工程，考虑输水管线长、工作压力大，经综合分析比较，市场调研，决定分段选用管材：引水管道段～泵站前池段管道工作压力较小，为重力自流段，该段采用DN400mmPVC-M/1.0MPa管；泵站出口陡坡段至地形最高处（1257.447m），地形坡度变化较大，工作压力大，地形复杂，该段桩号为0+000～4+180，此段管长4125m，拟选用K9级T型接口球墨铸铁管DN350mm/2MPa，壁厚 7.7mm；从最高点到盐化有限公司，此段输水管段地貌为沙丘缓坡地带，地形相对平缓，该段采用DN400mmPVC-M/1.6MPa管，壁厚23.7mm。

4.2.3 管道敷设

因为工程区最大冻土层深为1.48m，所以输水管道全部采用埋地管道，管顶以上覆土最小厚度取1.5m。在敷设时避免急转弯、较大起伏，保证管道顺畅连接。因为工程区土质均为沙壤土，设计沟槽底宽为1.0m，开挖边坡1∶1。考虑到施工安装要求，在管外壁两侧预留0.3m～0.5m，基础铺筑表面平整，横断面水平偏差控制在±10mm以内。供水管线工程设计4125m的球墨铸铁管，外壁采用喷锌并涂敷沥青漆，管壁内采用水泥砂浆内衬环氧密封层。管道沿线共设置176座镇墩，DN110mm排气阀及排气阀井16座、DN150mm泄水阀及泄水阀井11座、计量阀及计量井2座（进出口段各安装一个）、三通及管件58个、标志桩等。

4.3 泵站工程

4.3.1 泵站选型

加压泵站位于香水沟水库坝址下游右岸山坡脚，该处地势开阔，紧靠山体斜坡，开挖泵站基础条件较好，同时距离引水口较近，是理想的建站场所。经计算，泵站设计最小扬程为200.09m。经过实地考察，选用上海凯泉泵厂生产的KQSN系列中开式单级双吸离心泵，该泵具有使用寿命长、汽蚀低、易维修等优点，选用水泵型号为：KQSN200-N5-418的水泵。

4.3.2 泵站主要构筑物及设备

泵站主要构筑物及设备包括：前池、泵房、水泵机组及设备等。

（1）前池。为保证水泵机组启闭安全，在泵站机组前端设置1座前池，引水管道铺设在前池底部。前池采用矩形钢筋混凝土结构，净尺寸为11.4m×3m×4.1m，容积为140.22m3，壁厚、底板和盖板均厚30cm，池体结构采用C25钢筋砼，覆土厚度大于0.9m，顶部及边坡植草。

（2）泵房。利用原来泵房西侧的三间房屋，作为此次泵房的配电控制房，另外设计机房及管理房，设计机房尺寸为16m×5m=80m2。泵房为砖混结构，净高4.5m。机房基坑为地下式12m×5m=60m2。基坑侧墙采用C25钢筋砼挡墙，顶宽0.5m，底板与边墙浇筑为一体，底板厚度0.4m，机组基础底板加厚。水泵机组一列布置。靠近配电房侧布置1座钢梯，采用成套定型产品，用于进入基坑进行日常操作、维护、检修。靠水泵出水管侧布置1座钢制巡视平台，泵房西侧设置4.0m检修平台，用于机组的日常维护、检查。基坑排水设有200mm×200mm排水沟和800mm×800mm集水坑。在泵房顶部设置单轨吊车梁，起吊重量为5t，沿水泵纵向中心线布置。泵房西侧设置管理及锅炉房2间，采用砖混结构，平面尺寸分别为：8m×5m=40m2。根据有关要求，前池、泵房基坑外侧防渗防水是关键的防渗工程，防水：采用2cm厚1∶2水泥砂浆找平层，刷基层处理剂一遍，sbs防水卷材，每层4mm，共2层，点粘350号石油沥青油毡一层，50mm厚C20细石混凝土保护层。

（3）水泵机组及主要设备。水泵机组共设置2台，1用1备，选用中开式单级双吸离心泵。水泵配套电机型号为YKK450-2/355kW，采用10kV高压启动，防护等级为IP54，绝缘等级为F级，真空冷却。

厂区修建C25砼单行道路，路面宽4m，厚25cm，坡比为2%，倾向于坡脚方向，路肩两侧埋设砼路缘石，尺寸为0.8m×0.12m×0.25m，对路两侧进行绿化。在泵站出水口侧靠近山体一侧需修筑M7.5浆砌块石挡土墙（防护墙）。在挡土墙顶部采用土质排水坎，断面尺寸：顶宽0.5m，高0.5m，内外坡比 1∶1。

5 结语

为了保证香水盐化有限公司发展用水需求，设计供水工程主要包括引水枢纽1座，引水管道91.5m，加压泵站1座，输水管道7632m，日均供水能力为8571 m3/d。该工程建成后，按近期60万t/a生产规模，年销售收入约1.5亿元，利税0.25亿元，对促进榆林盐化生产发展，具有十分重要的意义。陕西水利