横泉水库工业供水三种方案的比较

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1、横泉水库工业供水三种方案的比较王增国（山西省水利水电勘测设计研究院，太原030024）摘要：针对新确定的横泉水库工业供水管线沿线地形和现状条件，结合用水户的要求，认真分析了供水管线存在的各种问题及隐患，对三个供水方案进行了详细比选，并确定了最终供水方案。关键词：工业供水管线；供水方案；消能；供水量中图分类号：TV671文献标识码：B横泉水库位于山西省方山县境内北川河干流上，控制流域面积800km2，是一座以城市生活及工业供水、农业灌溉为主、兼顾防洪、发电等综合利用的中型水利枢纽工程。横泉水库大坝为碾压均质土坝，设计坝高36.7m，坝顶高程113

2、6.9m，总库容8123万m3，水库枢纽由大坝、供水发电洞、泄洪洞和电站组成；工业供水建筑物包括供水管线、消力池和各类阀室。原批复的横泉水库工业供水初步设计管线全长28.5km，设计年供水量2109万m3，设计流量1m3/s，供水保证率为95％，管道采用DN800夹砂玻璃钢管，管线地形总落差为155.8m。在坝后管线首端设1号消力池，在14+000处设2号消力池将输水管线分为两个区间，第一区间地形落差80.1m，第二区间地形落差75.7m，末端设3号消力池接入5万m3蓄水池并入离石区自来水厂管网。1新供水管线方案的提出由于吕梁市水权分配计划的改

3、变，离石区城市生活和工业用水由吴城水库负责供应，横泉水库向下游的中阳县供应工业用水，其输水管线向下游延长24km，合同用水户为中阳钢厂，年供水量为1560～2100万m3，供水流量0.5m3/s～0.7m3/s之间，供水保证率为95％。鉴于横泉水库工业供水的各种条件均发生了较大的变化，工业供水管线的输水方案需重新进行论证。新确定的横泉水库工业供水管线全长52.5km，途径1区2县，沿线地形高差变化超过214.2m，结合原28.5km设计供水线路和下游24km地形和穿越离石城区等条件，将整个52.5km的供水管线分四个区段（14km、14.5km

4、、10km、14km）进行方案比选，共分为3个方案。供水线路详细布置情况见图1。图1供水线路布置简图2供水方案的比选2.1取消2号、3号减压阀室，利用地形差自流输水到中阳钢厂蓄水池的可行性取消2号、3号减压阀室后，1号减压阀室到交口镇最低处距离为38.5km（14+14.5+10=38.5km），输水管道分别采用14.5kmDN800夹砂玻璃钢管和24kmDN800PCCP管，供水流量0.7m3/s，地形落差214.2m，管段水头损失分别为21.4m和74.5m，交口镇最低处管内剩余压力水头118.3m。交口镇最低处到中阳钢厂蓄水池距离为14k

5、m，地形落差110m，输水管道采用DN800PCCP管，供水流量0.7m3/s，该管段水头损失42.27m，由于该段地形为倒坡，0.7m3/s流量下从交口镇最低处输水到中阳钢厂蓄水池需要的内水压力水头为152.27m，结合管内剩余的压力水头，需要提供34m（118.3-152.27=-33.97m）的内水压力才能达到输水到中阳钢厂的目的，为此需要在管线尾部修建一座加压泵站来完成加压，计划采用多泵并联供水的方式，供水流量变化范围0.1m3/s～0.7m3/s，建议采用KQSN250-N6型水泵（以上海凯泉公司产品性能指标为参考），单台水泵设计工作

6、流量144.4L/s。共并联布置6台水泵，正常条件下5台水泵工作，1台水泵备用。KQSN250-N6型水泵设计扬程57m，单台水泵电机功率110kW，提升1m3水需消耗电能0.21kwh，每年供水2100万m3需要耗电441万kwh。根据《水力计算手册》（第二版）内管流公式计算可知，在输水过程中如果管内输水流量变小，管道内水压力将会变大，从而威胁加压泵站的安全。为了避免这种危及加压泵站安全的情况出现，需在加压泵站前设置1座减压阀室并配套修建泵站进水前池，达到消除管内剩余压力水头的目的。取消2号、3号减压阀室后，输水管道内最大静水压力（214.2

7、m水头）将会达到2.15MPa（即21.5个大气压），所要求的管道内水承压能力将会大大提高；同时根据管线穿越区域的地形条件分析，输水管道内水压力最大区段均在离石城区段，城区段人口稠密，学校、单位较多，输水管线与其它管线交叉复杂，如发生爆管事故，后果将不堪设想。由于横泉水库工业供水输水管线长度为52.5km，横跨1区2县，沿途潜在用水户较多，受吕梁市水权分配方案的影响，方山县和离石区在今后的几年随着经济和社会条件的发展均可能要进行分水。离石区、中阳县等管线下游输水量将会越来越小，管内水流速度也相应降低，消能效果逐渐降低，下游内水压力水头逐渐加大，

8、要求的输水管道内水承压能力也越来越高。管线沿程各阀井处的设备也需要调整型号以适应可能出现的内水压力极值（最大达到2.8MPa），需要在沿途分水阀室前也