萬(wàn)家寨引黃入晉工程1~#出水高壓管道設(shè)計(jì)

萬(wàn)家寨引黃入晉工程是從黃河萬(wàn)家寨水利樞紐取水向能源基地的工業(yè)城市太原、大同和朔州供水的大型調(diào)水工程,工程設(shè)計(jì)年引水量12億m3。根據(jù)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展規(guī)劃及需水預(yù)測(cè),工程分兩期實(shí)施,一期實(shí)現(xiàn)向太原年供水3.2億m3的目標(biāo),設(shè)計(jì)概算總投資103.5406億元人民幣,按照市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)原則和水權(quán)理論及《企業(yè)財(cái)務(wù)通則》,分析測(cè)算了工程水價(jià)和供水區(qū)綜合水價(jià),為政府的宏觀管理和調(diào)控及企業(yè)的成本核算、合理水價(jià)的制定提供了參考依據(jù)。

萬(wàn)家寨引黃入晉工程北干線采用單管單洞輸水,其pccp管道抗震性能攸關(guān)供水的連續(xù)性和可靠性。根據(jù)工程地質(zhì)、地震地質(zhì)和地震影響,定性分析了地震參數(shù),定量計(jì)算了pccp抗震性能,結(jié)果表明,萬(wàn)家寨引黃入晉工程北干線采用的pccp管道抗震能力強(qiáng),接頭密封性好,生命周期長(zhǎng)。

引黃入晉工程清水系統(tǒng)設(shè)備及管路從一期工程投入運(yùn)行至今已十多年,大部分設(shè)備已老化損壞且原系統(tǒng)設(shè)計(jì)存在不足造成用水量過(guò)大,通過(guò)對(duì)清水系統(tǒng)原設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化,保證各泵站安全穩(wěn)定運(yùn)行。

萬(wàn)家寨引黃入晉工程總干線一級(jí)泵站是引黃的第一級(jí)提水工程，屬于高水頭、大流量、多機(jī)組的大型抽水工程。為保證泵站的正常運(yùn)行，必須對(duì)此泵站進(jìn)行安全監(jiān)測(cè)。安全監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)原則是“突出重點(diǎn)、兼顧全局，以自動(dòng)遙測(cè)為主”。根據(jù)泵站的地質(zhì)條件地下建筑物的特點(diǎn)及運(yùn)行管理的需要，在地下廠房洞群、調(diào)壓井、高壓管道等重要部位布置有圍巖變形、結(jié)構(gòu)應(yīng)力和應(yīng)變、滲壓、接觸縫等監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。根據(jù)施工期和運(yùn)行期的特點(diǎn)設(shè)計(jì)了一套自動(dòng)化采集系統(tǒng)。

萬(wàn)家寨引黃入晉南干線5#、6#、7#隧洞直徑42～43m,其洞長(zhǎng)分別為264,1458,4265km,3條隧洞均屬長(zhǎng)隧洞。原施工均為掘進(jìn)機(jī)作業(yè),支洞較少,隧洞建成后,各支洞口形成的自然通風(fēng),不能滿足檢修期8～9月的人工作業(yè)環(huán)境要求。為此,設(shè)計(jì)經(jīng)多方案比較,提出了經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)可行的機(jī)械通風(fēng)方案,并被業(yè)主采納,目前施工圖設(shè)計(jì)已經(jīng)完成。

通過(guò)對(duì)隧洞內(nèi)空氣質(zhì)量及流動(dòng)現(xiàn)狀的分析,按不同季節(jié)對(duì)隧洞內(nèi)空氣狀態(tài)變化進(jìn)行計(jì)算,根據(jù)隧洞檢修施工需風(fēng)量,指出了在自然條件下單靠增設(shè)支洞實(shí)現(xiàn)檢修通風(fēng)的弊病,提出了較為合理的通風(fēng)方式。其設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)方法對(duì)其它隧洞工程建設(shè)具有借鑒價(jià)值。

目前,在晉西北黃土高原上,幾千名水利水電建筑工人正在日夜奮戰(zhàn),頑強(qiáng)拼搏,緊張地在鑄造和鑲嵌著一顆璀燦的明珠—萬(wàn)家寨水利樞紐和引黃入晉工程,這是全省3000萬(wàn)人民關(guān)注和支持的一項(xiàng)大事業(yè),也是全省水利水電

介紹了萬(wàn)家寨引黃入晉工程南干線一級(jí)泵站出水壓力平洞非鋼襯段的混凝土缺陷情況,以及針對(duì)這些缺陷進(jìn)行化學(xué)灌漿和防滲涂層聯(lián)合防滲處理的方案、選材和實(shí)施。

萬(wàn)家寨引黃入晉工程是一項(xiàng)大型跨流域引水工程。該引水工程由萬(wàn)家寨水庫(kù)為取水首部，自萬(wàn)家寨取水口水流經(jīng)總干線流至南干線末端為向太原供水線路，沿線共有5座泵站，各泵站出水系統(tǒng)分為正向及側(cè)向出流的管道群方式．經(jīng)研究比選各出水支管均匯流成一輸水總干管，故機(jī)組運(yùn)行時(shí)出水系統(tǒng)形成了諸多三通管流，水流條件較復(fù)雜．本文就引黃諸多泵站出水系統(tǒng)合流運(yùn)行過(guò)程中，水頭損失計(jì)算進(jìn)行了多種公式的研究對(duì)比及水工模型試驗(yàn)，得出了適合本工程的水力學(xué)計(jì)算方法．

萬(wàn)家寨引黃入晉工程清水及消防供水控制系統(tǒng)隨一期工程投運(yùn)至今已經(jīng)十多年,部分控制設(shè)備已老化損壞;由于工程項(xiàng)目處于高雷暴地區(qū)導(dǎo)致野外安裝自動(dòng)化元件極易遭受雷擊損壞.本次改造設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)原清水及消防供水控制系統(tǒng)的優(yōu)化,保證了各泵站安全穩(wěn)定運(yùn)行.

大型高揚(yáng)程、大流量、耐磨蝕離心泵設(shè)計(jì)、制造、開(kāi)發(fā)研究在國(guó)內(nèi)外尚屬空白，無(wú)系列產(chǎn)品，故給設(shè)計(jì)選型帶來(lái)許多難題。天津水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院在結(jié)合山西省萬(wàn)家寨引黃工程的大型泵站設(shè)計(jì)工作中，經(jīng)過(guò)１０多年研究，于１９９１～１９９６年期間與國(guó)內(nèi)有關(guān)科研單位合作開(kāi)發(fā)了ｎｓ＝１４０，１６０，１８０，２００，２２０優(yōu)秀單級(jí)、雙級(jí)泵水力模型，模型效率在８９～９１％左右，比國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)泵輪效率高５％以上，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)外水泵行業(yè)空白。

對(duì)萬(wàn)家寨引黃工程北干線上為大同地區(qū)供水所選的小營(yíng)水庫(kù)和尚希莊水庫(kù)兩庫(kù)址進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,分析了兩水庫(kù)工程地質(zhì)條件及工程地質(zhì)問(wèn)題,比較了水庫(kù)運(yùn)行及泥沙處理方式、主要工程量等,提出了推薦方案。

對(duì)山西省萬(wàn)家寨引黃入晉工程總干線一級(jí)泵站運(yùn)行期的監(jiān)測(cè)資料進(jìn)行全面分析。通過(guò)分析建筑物各部位監(jiān)測(cè)項(xiàng)目資料在運(yùn)行期間通水、放空過(guò)程的變化,對(duì)總干線一級(jí)泵站在運(yùn)行期間的穩(wěn)定性和工作狀態(tài)做出評(píng)價(jià),并根據(jù)監(jiān)測(cè)成果,對(duì)今后工程的運(yùn)行管理提出建議和意見(jiàn)。

通過(guò)對(duì)山西省萬(wàn)家寨引黃入晉工程北干線調(diào)蓄水庫(kù)——尚希莊水庫(kù)和小營(yíng)水庫(kù)工程地質(zhì)、水庫(kù)的選址及方案的比較,最終確定尚希莊水庫(kù)作為調(diào)蓄水庫(kù)。

高壓管道設(shè)計(jì)及施工

從國(guó)民經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)角度和成本水價(jià)方面對(duì)萬(wàn)家寨引黃入晉北干線工程輸水和河道輸水方案進(jìn)行了比較。

引黃入晉工程是一項(xiàng)大型跨流域引水工程,6#隧洞由意大利cmc-seli集團(tuán)建設(shè),全線通水后隧洞內(nèi)存在滲漏現(xiàn)象。為保證隧洞通水后長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行、防止?jié)B漏,研發(fā)了有效的防滲堵漏材料,改善了施工方法。經(jīng)過(guò)室內(nèi)試驗(yàn),各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到或優(yōu)于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),并在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了施工。

萬(wàn)家寨引黃入晉工程主要由萬(wàn)家寨水利樞紐和引黃線路工程兩部分組成.萬(wàn)家寨水利樞紐的設(shè)計(jì)具有如下特點(diǎn):(1)采用“蓄清排渾”的水庫(kù)運(yùn)行方式;(2)懸掛式防滲帷幕被用于壩基防滲;(3)采用半整體式重力壩;(4)電站引水壓力鋼管設(shè)計(jì)成淺埋管;(5)廠壩連接聯(lián)合受力;(6)設(shè)置升降式隔水閘門;(7)應(yīng)用補(bǔ)償收縮混凝土和高強(qiáng)抗沖磨混凝土.引黃入晉工程在設(shè)計(jì)與施工中存在諸多技術(shù)問(wèn)題,涉及掘進(jìn)機(jī)施工、預(yù)制管片襯砌的土洞和鉆爆法施工、現(xiàn)澆混凝土襯砌的土洞的防滲處理,地下水位較高洞段、大埋深高地應(yīng)力洞段和膨脹巖洞段的設(shè)計(jì)與施工,全斷面tbm掘進(jìn),以及泵站水力過(guò)渡等

水泵的泥沙磨蝕破壞一直是水泵運(yùn)行、維護(hù)及管理工作中的一個(gè)重要問(wèn)題。對(duì)山西省萬(wàn)家寨引黃入晉北干線工程平魯?shù)叵卤谜舅惭b的5臺(tái)臥式單級(jí)雙吸離心泵在抗泥沙磨損方面所采取的措施進(jìn)行了論述及分析。

萬(wàn)家寨引黃入晉工程主要由萬(wàn)家寨水利樞紐和引黃線路工程兩部分組成，萬(wàn)家寨水利樞紐的設(shè)計(jì)具有如下特點(diǎn)：（１）采用“畜清排渾”的水訓(xùn)運(yùn)行方式；（２）懸掛式防滲帷幕被用于壩基防涌；（３）采用半整體式重力壩；（４）引水壓力鋼管設(shè)計(jì)成淺理管；（５）廠壩連接聯(lián)合受力；（６）設(shè)置升降式隔水閘門；（７）應(yīng)用補(bǔ)償收縮混凝土高強(qiáng)抗沖磨混凝土，引黃入晉工程在設(shè)計(jì)與施工中存在諸多技術(shù)問(wèn)題，涉及掘進(jìn)機(jī)施工、預(yù)制管片襯砌的土洞

系統(tǒng)介紹了北干線大梁、耿莊、金沙灘和墻框堡等四座水庫(kù)安全監(jiān)測(cè),其成果可為相關(guān)建設(shè)、設(shè)計(jì)、施工和監(jiān)理等單位參考。

山西省萬(wàn)家寨引黃工程管理局（即山西省萬(wàn)家寨引黃工程總公司）成立于1994年，為省政府直屬正廳級(jí)事業(yè)單位受命承建的引黃入晉工程，是從根本上解決山西省水資源緊缺的大型跨流域引水工程，也是事關(guān)山西經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的國(guó)家重點(diǎn)工程在黨中央、國(guó)務(wù)院的親切關(guān)懷和省委、省政府的堅(jiān)強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)下，從1993年奠基開(kāi)工到2002年，短短9年時(shí)間就完成了投資103．54億元的一期工程，向太原市年供水3．2億立方米“十一五”期間將完成向朔州、大同年供水5．6億立方米的二期工程。