南水北调中线河北省北段工程设计
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广州·台山在饮用水源一级保护区内:1、禁止新建、改建、扩建居民住宅、办公楼、厂房等建筑物以及其他与水务工程和水源保护工程无关的项目、设施;2、禁止从事网箱养鱼和其他污染饮用水源的养殖活动;在二级水源保护区内:禁止设置固体废物填埋场,禁止填埋固体废物;在水源准保护区和二级保护区内:1、除大型高新技术企业配套的项目须按规定报批外,禁止新建、改建、扩建印染、造纸、制革、电镀、化工、冶炼、炼油、酿造、肥料、农药、水泥、玻璃、陶瓷、采石场、砖厂、矿物纤维生产等生产项目或者排放含国家规定的一类污染物的项目和设施;2、禁止设立剧毒物品的仓库或堆栈;禁止存放、使用剧毒、高毒、高残留农药;禁止设立工业废物和其他废物回收、加工场,禁止倾倒、堆放、填埋危险废物。
3、禁止饲养猪、牛、羊等家畜;禁止设立污染饮用水源的养殖场、屠宰场等;4、禁止向饮用水源水体新设污水排放口;5、未按规定建成生活污水、垃圾处理设施或者处理设施达不到饮用水源保护要求的地区,不予审批新的建设项目。
6、不予审批可能对饮用水源造成严重污染或者对生态环境造成破坏的有关项目。
南水北调中线工程从国务院南水北调办获悉:国务院南水北调办、国家环保总局、水利部和国土资源部日前联合下发通知,要求2007年9月30日前,南水北调中线沿线北京、天津、河北、河南四省市人民政府,在总干渠两侧划定出一级、二级水源保护区。
南水北调中线总干渠由明渠段和非明渠段组成。
通知规定,对于明渠段,工程管理范围边线两侧外50米为一级水源保护区,该区边线两侧外1000米为二级水源保护区;对于非明渠段,工程外边线两侧外50米为一级水源保护区,该区边线两侧外150米为二级水源保护区。
在一级水源保护区内,不得建设任何与总干渠水工程无关的项目,农业种植不得使用不符合国家有关农药安全使用和环保有关规定、标准的高毒和高残留农药。
在二级水源保护区内,不得新建扩建污染较重的废水排污口、化工项目及其他开发活动。
Science and Technology &Innovation ┃科技与创新2017年第19期·13·文章编号:2095-6835(2017)19-0013-03南水北调配套工程有压输水管道水锤计算及防护措施韩李明(河北省水利水电勘测设计研究院,天津300250)摘要:河北省南水北调配套工程水厂以上输水管道工程中大量采用了管道、暗涵等作为输水方式,输水距离从几百米到上百千米不等,水锤分析难度大、防护措施复杂。
以配套工程某设计单元为例,基于Bentley -Hammer 软件建立了长距离有压输水管道水锤计算模型,将管道末端的阀门关闭时长作为控制条件进行水锤数值模拟。
计算结果表明,通过合理地延长阀门关闭的时长能够有效地减小水锤压力。
结合计算分析结果,提出了通过优化管道纵断布置和合理布置进排气设施来减少水锤压力的防护措施,并对管道的运行调度作了相应的要求,为南水北调配套工程其他管线工程提供了相应的参考。
关键词:长距离输水;有压管道;水锤计算;防护措施中图分类号:TV68文献标识码:ADOI :10.15913/ki.kjycx.2017.19.0131工程概况河北省南水北调配套工程引水水源为南水北调中线河北段,供水范围包括京津以南的邯郸、邢台、石家庄、保定、廊坊、衡水、沧州7个设区市、92个县(市、区)、26个工业园区。
配套工程建设分为4条大型输水干渠和7个地市水厂以上输水管道工程,主要建设内容包括:新建改造石津干渠、廊涿干渠、保沧干渠、邢清干渠4条大型输水干渠,新建邯郸、邢台、石家庄、保定、廊坊、沧州、衡水7个设区市境内从干渠到各供水目标的输水管道,输水形式除石津干渠利用部分原有渠道外全部为管道、暗涵。
配套工程某设计单元输水管道工程采用有压重力输水,进口设计水位为73.5m ,沿线共设5个供水目标,设计供水能力为3.76m 3/s ,各目标供水流量为0.61m 3/s 、2.18m 3/s 、0.305m 3/s 、0.305m 3/s 和0.36m 3/s 。
科技创新□崔航宇收稿日期:2021-04-06作者简介:崔航宇,女,汉族,河北省水利水电第二勘测设计研究院,工程师。
摘要对南水北调一期工程沿线附属建筑物水消防设计进行归纳总结,明确设计原则、设计内容、相关建议。
关键词南水北调工程;附属建筑物;水消防设计南水北调中线一期工程是从汉江丹江口水库取水,向京、津及华北地区城市提供生活工业用水的一项跨流域、大流量、长距离的特大型调水工程,该工程绵延1277km ,自2003年年底开工建设,已于2014年12月12日全线正式通水。
为了满足南水北调中线总干渠运行安全和维护检修需要,沿途设置了众多附属建筑物,包括管理处办公楼、各闸站启闭机室、降压站及排水泵房等,为了预防和减少火灾危害及影响,保护人身、财产安全及工程运行安全,依据《建筑设计防火规范》及《水利工程设计防火规范》,附属建筑物均需配备相应消防设施。
本文针对沿线附属建筑物的水消防设计进行分类归纳总结,力求为类似水利工程水消防设计提供参照。
1.消防设计原则贯彻“预防为主,防消结合”的消防工作方针,“确保重点,兼顾一般,便于管理,经济适用”的原则,因沿线附属建筑物大多远离城镇,位置较为偏僻,消防设施设置秉承“自救为主,外援为辅”的原则,消防设备应选用公安部消防产品合格评定中心评定合格的产品,并要求安全可靠、使用方便、技术先进和经济合理,实事求是,因地制宜,消防设计方案应在充分考虑现有工程条件基础上具有可实施性、可操作性。
2.管理处办公楼水消防设计管理处办公楼多位于远离市区偏远地点,多为独立的3层办公楼,建筑面积在2000m 2以内,部分管理处为5层建筑,建筑耐火等级二级,主要功能房间包括电力电池室、消防控制室、调度室、综合机房、值班室、厨房、办公室等,以A 类火灾和E 类火灾为主。
考虑到管理处办公楼作为干渠沿线办公人员集中的场所,楼内可燃物相对较多,应设置完备的室内、室外水消防设施,以便火灾发生时利用配备的灭火器和室内外水消防系统自救为主,并辅以就近城镇消防力量进行灭火救援,将火灾损失降到最低。
南水北调工程分为东线、中线和西线三条调水线路,其中东线工程最早开工,于2002年12月27日正式开工;中线工程于2003年12月27日正式开工;西线工程则于2010年12月27日正式开工。
整个工程计划工期约为13年,预计在2023年全部完工。
东线工程,全长约1432公里,从江苏扬州的长江引水,经江苏、安徽、山东、河南四省,最终到达天津。
该工程主要解决黄淮海地区的水资源短缺问题,预计于2021年完工。
中线工程,全长约1432公里,从湖北汉江的丹江口水库引水,经河南、河北、北京、天津四省市,最终到达北京、天津。
该工程是南水北调工程的核心部分,主要解决华北地区的水资源短缺问题,预计于2023年完工。
西线工程,全长约1628公里,从西藏的雅鲁藏布江引水,经青海、甘肃、宁夏、内蒙古四省区,最终到达内蒙古的黄河。
该工程是南水北调工程的补充部分,主要解决西北地区的水资源短缺问题,预计于2023年完工。
在南水北调工程的施工过程中,我国工程建设者克服了诸多困难,取得了显著成果。
以下列举几个关键施工时间节点:1. 2005年,东线工程首个节点工程——淮河入海水道工程开工。
2. 2007年,中线工程首个节点工程——汉江丹江口水库工程开工。
3. 2010年,西线工程首个节点工程——雅鲁藏布江中游河段工程开工。
4. 2012年,东线工程首个关键节点——南四湖水利枢纽工程完工。
5. 2014年,中线工程首个关键节点——汉江丹江口水库大坝工程完工。
6. 2017年,东线工程首个关键节点——东平湖水利枢纽工程完工。
7. 2020年,中线工程首个关键节点——黄河小浪底水利枢纽工程完工。
8. 2023年,南水北调工程全线完工。
南水北调工程的顺利实施,为我国水资源调配、区域经济发展和人民生活水平提高提供了有力保障。
在工程建设过程中,我国工程建设者展现了顽强拼搏、无私奉献的精神,为世界水利工程树立了典范。
相信在未来的发展中,南水北调工程将继续发挥重要作用,为我国经济社会持续健康发展注入新的活力。
南水北调中线河(渠)渠交叉工程主要类型及渡槽类总体布置原则陈卫国【摘要】南水北调中线工程是一项跨流域、跨省市的特大型水利工程.总干渠线路长、调水规模巨大,地形条件复杂,因此布置采用的渠道建筑物类型多而全面.该文简要介绍了渠道建筑物的分类,重点总结了各类河渠交叉建筑物的适用条件,综合记述了技术难度较大的各类渡槽建筑物的总体设计原则.对调水工程设计具有一定的参考价值.【期刊名称】《水科学与工程技术》【年(卷),期】2010(000)001【总页数】4页(P64-67)【关键词】河渠交叉工程;渠渡槽;排水渡槽;灌渠渡槽;总体设计【作者】陈卫国【作者单位】河北省水利水电勘测设计研究院,天津,300250【正文语种】中文【中图分类】TV6631 南水北调中线工程概况南水北调中线工程是一项跨流域、跨省市的特大型水利工程,是优化我国水资源配置、关系实现全面建设小康社会宏伟目标的重大基础性战略工程,对国民经济全局和中华民族的长远发展具有重大而深远的意义。
南水北调中线工程南起湖北省丹江口水库、北至北京市颐和园的团城湖,输水总干渠全长1275km,其中河北省渠段由冀豫交界处的漳河北始至冀京边界处的北拒马河中支南止,全长464.037km。
南水北调中线一期工程年均调水规模为95亿m3。
该工程不仅有效缓解京津和华北地区的缺水状况,而且改善了区域生态环境,支撑受水区国民经济和社会可持续发展,惠及子孙后代。
2 渠道建筑物主要类型为保障总干渠安全输水,防止水质污染,提高供水保证率,便于运行管理,总干渠与沿途河流、灌渠、铁路、公路的交叉工程全部采用立交布置。
因此,渠道需布置和采用的建筑物包括:控制工程、河渠交叉大型工程、隧洞工程、左岸排水工程、渠渠交叉工程、公路交叉工程和铁路交叉工程7种类型。
2.1 控制工程控制工程是指控制渠道运行的建筑物,包括节制闸、退水闸和分水口门。
2.2 河渠交叉工程交叉断面以上流域面积大于等于20km2的天然河道与总干渠的交叉建筑物为河渠交叉大型工程(简称河渠交叉工程)。
南水北调中线河北省北段工程设计 1、前言 南水北调中线工程南起湖北省丹江口水库,北至北京市颐和园的团城湖,输水总干渠全长1267km,其中河北省渠段由冀豫交界处的漳河北始至冀京边界处的北拒马河中支南止,渠长462.36km.河北省北段工程自石家庄古运河枢纽至北拒马河中支南,途径石家庄市保定市11个市县,干渠长227.15km,其中渠道长200.06km,建筑物总长27.09km;各类建筑物314座。
2、水文气象 南水北调中线总干渠沿太行山东麓与京广铁路之间的浅山丘陵或山前平螈北行,沿途与子牙河和大清河系的92条大小河流及26片坡水区交叉。所经区域地理位置为东经114°25„~115°47‟,北纬38°06„~39°30‟,大体为南北向狭长地带,西侧为太行山迎风山区,东侧为山前平原或坡水区。所在地区属暖温带半湿润地区,受季风控制,四季分明,历年冬夏季较长,春秋季较短。渠段沿线同期气温南北差异不大,多年平均气温为13.0~11.7℃。多年平均降雨量沿线变化规律不明显,变化范围为468~552mm,多年平均水面蒸发量为1512~1928mm.沿线冬春季盛行西北风,夏季多东南风,最大风速16~18m/s,风向为北风或西北风。西侧太行山浅山区为华北地区暴雨多发区,尤以保定段西侧的大清河浅山区是暴雨中心和暴雨高值区。由于华北地区降雨及径流年内分配不均匀和水库拦蓄作用,与总干渠交叉的绝大部分河道常年断流,汛期暴雨洪水集中,大小河流洪水相继穿越总干渠流向平原地区,部分渠段因特殊地形及河道发育特点,常发生河道主槽游荡和相邻河流洪水漫溢串流。
3、工程地质 干渠位于太行山东麓与华北平原的接壤地带。输水总干渠所经范围内地形总体上呈西高东低之势,南部处于平缓区,北部处于丘陵区,地形最高点地面高程450.0m,地形最低点地面高程45.0m,相对高差400m.地表多被第四系地层覆盖,长213.606km,占北段渠段总长的94.7%;基岩段长度11.904km,占5.3%.基岩的地层岩性主要有太古界阜平群片麻岩;上元古界蓟县系雾迷山组、铁岭组;青白口系下马岭组、景儿峪组;古生界寒武系馒头组、毛庄组、徐庄组、张夏组;奥陶系冶里组、亮甲山组、马家沟组;石炭系本溪组等部分碳酸岩、碎悄岩、粘土岩。第四系松散地层中更新统中下段以泥砾为主,上更新统以黄土状壤土及碎石土为主,全新统主要为粘性土、碎石土及砂性土。丘陵区局部出露燕山期岩浆岩。
渠段地下水有孔隙水、裂隙水、岩溶裂隙水3种类型。孔隙水赋存于第四系松散岩层,大型河流的河床地下水一般埋深2-10m,一、二级阶地及部分倾斜平原渠段地下水埋深10m以下。裂隙水、岩深裂隙水赋存于砂岩、砾岩及可深的白云岩、灰岩中,一般埋深较大,地下水位总体呈逐年下降的趋势。主要物理地质现象有冲沟、坝塌、岩深等,但规模均较小,对工程无影响。
4、渠道总体布置 南水北调中线工程总于渠为I等工程,渠道及其交叉建筑物的主要构筑物为1级建筑物,次要构筑物为3级建筑物。渠道防洪标准为50年一遇洪水设计,100年一遇洪水校核;流域面积大于20km2的河道,其交叉建筑物的防洪标准按100年一遇洪水设计,300年一遇洪水校核;坡水区和流域面积小于20km2的河沟,建筑物的防洪标准按50年一遇洪水设计,100年一遇洪水校核。始末端设计流量分别为170m2/s和50m3/s.起止点设计水位分别为76.407m和60.300m.渠道纵坡大部分在1/25000-1/20000之间。
渠道横断为梯形断面,按不同地形条件,分全挖、全填、半挖半填3种构筑方式,其长度分别为82km、14km、和102km.全挖方渠段,在安全超高所相应的高程处设5m宽的一级马道,以上每增高6m增设一级马道,上口外设林带、左侧防洪堤和截洪排水沟。全填方渠段堤顶高程与堤宽的确定与全挖方渠段一级马道相同,在填方较高地段,两堤外坡自堤顶以下每6m设置一条马道,堤脚处设置截洪排洪沟和林带。半填半挖渠道同全填方渠段。
渠道设计水深6.0-3.8m,边坡系数土渠段2.0-3.0、石渠段0.7-1.5,底宽24-7m,综合糙率0.015.渠道采用全断面混凝土衬砌,在强渗漏、全填方、及煤矿区等特殊渠段,在混凝土衬砌板下铺设二布一膜复合土工膜加强防渗。渠道在有冻胀渠段采用聚苯乙烯泡沫保温板或置换砂砾料防冻胀。
干渠运行维护道路设于右侧的一级马道或堤顶,按四级公路设计,沥青混凝土路面净宽3.5m,在穿越大型河流、铁路、隧洞等建筑物处,改为渠外绕行。
5、建筑物设计 总干渠共布设各类建筑物314座。其中隧洞工程7座;大型河渠交叉建筑物23座;左岸排水建筑物96座;渠渠交叉建筑物34座;路渠交叉建筑物121处,控制工程33处。
5.1隧洞 隧洞总长9597m,共7座。其中洞身段长8626m.除西市隧洞为单洞室布置外,其余均为双洞室结构。洞身断面为无压马蹄形和无压圆拱直墙形。单洞底宽为6.6-7.8m,洞高为6.77-8.62m.洞身段II、III类围岩采用锚喷支护加局部减糙衬砌,IV、V类围岩和破碎带采用钢筋混凝土全断面衬砌。
5.2河渠交叉建筑物 总干渠共有河渠交叉建筑物23座,按照交叉位置的地形条件及河、渠底高程与水位关系确定交叉工程的穿越方式分为:梁(拱)式渡槽4座;涵洞式渡槽2座;渠道倒虹吸12座;暗渠2座;排洪涵洞2座;河倒虹吸1座。
(1)4座梁(拱)式渡槽总长3216m,其中槽身段长1980m.漕河渡槽采用梁、拱两种结构,其余均为板梁式结构。桁架拱结构单跨跨度为60m,板梁式20-25m.槽身采用矩形断面多槽布置。放水河渡漕为4槽,其余均为双槽。单槽底宽5.8-10m,墙高4.7-5.0m.渡槽下部结构采用扩基墩台或桩基墩台,桩径1.2-2.0m.
(2)2座涵洞式渡槽总长450m,其中槽身段长202m.上部槽身采用双槽矩形断面,尺寸分别为11.5m×4.7m和6.5m×4.6m.下部为行洪涵洞,采用多孔矩形箱涵结构,孔径、孔数和洞身长度分别为4.2m×4.2m×24孔×28.9m和4.4m×4.0m×18孔×16.6m.
(3)12座渠道倒虹吸总长12923m,其中管身段长7274m.倒虹吸管身段采用多孔矩形箱涵结构,界河倒虹吸为2孔两联,其余为3孔一联布置。单孔宽为4.0-6.0m,高为4.1-6.6m.所有倒虹吸均采用深埋方案,管顶埋深在河道设计冲刷线以下0.5m.对一般河道,管顶行洪口门采用导流堤形式与河道连接;对大型宽浅河道,为适应沿滩地段总干渠左堤横向水流比较大、流速高的特点,该处口门采用梨形裹头进行连接,口门另一侧采用圆形裹头形式防护和连接。
(4)2座暗渠总长785m,采用3孔一联矩形箱涵结构,单孔宽6.6m,高6.8m. (5)2座排洪涵洞总长202.1m,采用6孔两联和9孔三联的箱涵结构,单孔尺寸3.9m×3.9m和3.8m×4.5m. (6)1座河倒虹吸为箱型倒虹吸,管身段为76m,采用6孔两联的箱涵结构,单孔尺寸为4.0m×4.0m.
5.3左岸排水建筑物 设置左岸排水建筑物96座,其中排水渡槽26座,上部槽身为矩形断面,1-6孔,单孔宽3.5-13m,侧墙高1.3-4.9m,单跨长度为10-26m,槽身总长30-100m.槽身结构采用多侧墙矩形槽和多纵梁矩形槽两种形式,部分主梁采用预应力混凝土结构。下部结构采用重力墩,荷载较小者采用排架支承结构。
排水倒虹吸及排水涵洞70座,管身为钢筋混凝土单联箱形结构,孔数1-4孔,最大断面尺寸4.6m×4.6m.管身长75-155m,每节长度10-20m.
5.4渠渠交叉建筑物 设置渠渠交叉建筑物34座,其中灌渠渡槽14座,槽身段为简支结构,跨数2-7跨,跨度10.5-20.6m.上部结构采用矩形槽或U形槽两种型式。矩形槽断面为3.3m×2m~1.15m×0.79m,U形槽断面为2.3m×2m~1.3m×0.9m.支承结构采用肋拱、排架柱或重力墩结构。排架柱高度为3.5-19.6m,重力墩高度为7.28-8.88m,边墩采用浆砌石重力墩。肋拱结构为单跨,跨度分别为54m、75.8m,矢高为11.25m和15.12m.基础采用钢筋混凝土扩大基础,结构尺寸为5.64m×2.6m×0.5m~3.2m×2.0m×0.5m.
5.5控制工程 设置控制工程33座,其中节制闸12座,一般布置在渡槽或隧洞的进口,或倒虹吸的出口。退水闸7座,结合大型河渠交叉建筑物布置。闸室长度为11.5-17.5m,孔数为1-2孔。单孔宽度为3-7m.分水闸闸室长度为10-13m,孔数为1-2孔。单孔宽度为1.5-5.5m;分水泵站规模大于4m3/s的选用双吸离心泵,小于2m3/s的选用潜水泵,每台泵站的装机台数为3-7台。
5.6公路、铁路交叉建筑物 设置公路桥118座,公路桥上部梁体结构以装配式预应力混凝土T形梁、I型组合梁结构为主,单桥桥长在50-150m之间,单孔跨径分别采用20m、25m、30m、35m、40m.行车道宽以净—7和净—4.5为主,少数为2×净—11.5和2×净—9.75.桥面净宽为4.5m的公路桥采用单柱式墩,桥面宽度较大的采用四柱式墩。柱体直径为100-180cm.基础型式采用阶梯状扩大基础和钻孔灌注桩基础。钻孔灌注桩基础多采用一柱一桩,桩基断面采用圆形,直径为100-200cm. 3座铁路桥墩,桥长分别为74.2m、73.12m、98.2m,均为3孔。桥梁上部结构为预应力混凝土简支梁。下部墩桩为钢筋混凝土圆形桥墩,基础采用扩大基础,两端设置耳墙式桥台。
5.7金属结构 干渠上涉及金属结构设备的各类建筑物共计60座。工作闸门均采用平面钢闸门,闸门高度大于5m的检修闸门均采用叠梁钢闸门,闸门高度小于5m的检修闸门均采用平面钢闸门或铸铁闸门。工作闸门启闭机均采用液压式启闭机,检修闸门启闭机均采用移动式电动葫芦或手、电两用螺杆式启闭机。金属结构设备共计门(栅)槽228孔,闸门159扇,栏污栅11扇,启闭机142台。闸门、埋件和启闭设备等重约2921t,防腐面积约51200m2.
5.8检修排水与闸水防冰冻 为避免冬季运行时结冰对钢闸门形成危害,节制闸、退水闸、分水闸及应急供水闸的工作闸门前均设置钢闸门防冰冻系统。防冰冻措施采用压力水射流法,即利用潜水泵产生由下而上的射流,使水面在一定范围内产生扰动,从而防止水面结冰。
5.9供配电系统 工程负荷点多、线路长、要求供电可靠性高,供电系统利用3个35kV中心开关站,由此引出2回35kV线路向干渠的上下游两侧辐射,在干渠的负荷点设置降压变电站供电。降压变电站35kV采用典型的“π”型双电源接线或“T”型接线。中心开关站供电末端的降压变电站母线上设有联络开关。正常运行时,联络开关处于“断开”位置,各中心开关站之间彼此独立供电;当35kV输电线发生故障或某中心开关站失去系统电源时,可通过切除故障线路或故障点、闭合联络开关等一系列操作实现相邻两中心开关站之间的互为备用。35kV专网架空线路由中心开关站向总干渠上下游两侧辐射,沿右岸布置,位于干渠堤外2m.