沧州市南水北调配套工程水厂以上输水管道工程施工方案.docx

沧州市南水北调配套工程水厂以上输水管道工程施工方案1工程概况及变更缘由1.1工程概况沧州市南水北调配套工程水厂以上输水管道工程第一设计单元是河北省南水北调配套工程的重要组成部分，该工程通过石津干渠与南水北调中线总干渠相连，通过石津干渠设置的分水口门分别向泊头市交河镇、东光县、吴桥县、泊头市和青县地表水厂供水，为各供水目标城区提供生活、工业用水。南水北调中线工程分配给泊头市交河镇、东光县、吴桥县、泊头市和青县的多年平均分水总量为6400万m3，全部由石津干渠设置的4个分水口门引水，包括泊头市交河镇输水管道工程，东光-吴桥输水管道工程（东光、吴桥共用一个分水口门），泊头市输水管道工程及青县输水管道工程，其中一级加压泵站4座，二级加压泵站1座，输水管道6条，线路总长133.707km。青县输水管道工程自石津干渠设置的青县分水口门引水至位于青县清州镇刘缺屯村东的青县地表水厂。管线全长75.748km，管道设计规模0.63m3/s，采用单排DN1000球墨铸铁管（DIP）管道输水。在分水口门处设一级加压泵站。2014年4月，河北省南水北调工程建设委员会办公室以冀调水设201444号文对沧州市南水北调配套工程水厂以上输水管道工程第一设计单元初步设计进行了批复。1.2设计变更缘由随着河北省南水北调配套工程保沧干渠、石津干渠以及沧州市南水北调配套工程水厂以上输水管道工程的全面开工建设，沧州人民盼望已久喝上优质长江水的愿望即将成为现实。根据河北省南水北调配套工程建设规划，东光、吴桥、泊头（包括交河镇）、青县由石津干渠口门直接供水，沧州市区、渤海新区、海兴县、南皮县、孟村县、盐山县及采油三厂经由石津干渠引水入大浪淀水库调蓄后供水。肃宁、任丘、献县、河间由保沧干渠口门直接供水。从2011年河北省南水北调正式启动以后，沧州市政府、沧州市水务局对沧州市区及渤海新区的供水方案非常的重视，为解决这项关系到民生的重大问题进行了多次调研。河北省第八次党代会明确提出要举全省之力打造曹妃甸新区和渤海新区两个经济增长极。渤海新区的战略地位日益突出，经济社会进一步驶入了发展的快车道，用水量急剧增加。另外，沧州市区是沧州市重点打造的三大经济板块之一，政治、经济、社会影响巨大，在供水保障上不容得出现任何问题。随着经济社会的发展和人民生活需求的提高，人们对水质提出了更高的要求。沧州市水务局及南水北调办公室会同有关单位进一步研讨沧州市南水北调引江水的供水方案，拟定沧州市区、渤海新区及大浪淀水库周边南皮县、孟村县及盐山县城供水采用直供输水方式供水，以便更好的发挥引江水的效益，提高供水保证。为了尽快实施沧州市区直供水工程，沧州市水务局、沧州市南水北调建设委员会办公室会同有关设计院做了进一步的调查研究，进行了多个方案的比选。由于批复的第一设计单元青县输水管道工程管线路由在20km处与现有引大入沧管线相交，如将批复的青县输水管道工程前20km加大规模和管径，在输水管线路由不变的情况下，在20km处输水管道与现有引大入沧输水管道交汇处通过新建阀门组引水入引大入沧输水管道，可利用现有引大入沧后段19.1km管道就可直接为沧州市区供水。利用这种方案可操作性强，工程投资小，施工工期短。近几年，大浪淀水库不但向沧州市区供水，还修建了引大入港输水管道工程、南皮县输水管道工程和盐山、孟村输水管道工程为渤海新区、南皮县、孟村县和盐山县供水。原第一设计单元青县输水管道工程管线路由从大浪淀水库北侧通过，距离引大入港输水管道工程、南皮县输水管道工程和盐山、孟村输水管道工程较近，如果将原青县输水管道前段19.98km扩大规模，并在桩号12+714.77处增设南孟盐分水口门，仅需新敷设一条3.518km输水管道即可将水引入大浪淀水库现有的南孟盐供水泵站前池，为南皮县、孟村县和盐山县城区供水；同样，利用现有引大入港管线与引大入沧管线之间的连通工程并稍加改造即可将水引入大浪淀水库现有的引大入港泵站的前池，为渤海新区现有供水户供水。工程实施后可将大浪淀水库现有供水户全部由黄河水切换为长江水，提高用水户的供水水质及供水保证，并且供水量由原来单一向青县供水的1608万m3提高到了现在的13947万m3，大大提高了供水效益。综合考虑后，拟定对青县输水管道工程进行变更，对原青县前19.98km管道扩大规模后做为石津干渠工程延长段的设计变更，并在延长线上为南皮、孟村和盐山预留分水口门；原青县输水管道19.98km以后段做相应的变更为青县供水，并新增南孟盐支线、沧渤青分水口改造工程和引大入港连通改造工程。按照沧州市南水北调建设委员会办公室关于利用大浪淀水库现有供水工程解决沧州市区等5个市县（区）引长江水问题的函的要求，原青县前19.98km管道扩大规模后作为石津干渠延长段设计变更的由河北省水利水电勘测设计研究院来完成；原青县输水管道19.98km以下输水管道工程做相应的初步设计变更为青县供水，由我院完成。受沧州市南水北调建设委员会办公室的委托，我院承担了“沧州市南水北调配套工程水厂以上输水管道工程第一设计单元青县输水管道工程设计变更”的工作，并于2014年10月10日编制完成了沧州市南水北调配套工程水厂以上输水管道工程第一设计单元青县输水管道工程设计变更报告。1.3 设计审查过程2014年11月13日，河北省南水北调工程建设委员会办公室组织有关单位和专家在石家庄市召开会议，对沧州市南水北调配套工程水厂以上输水管道工程第一设计单元青县输水管道工程设计变更报告进行了审查，形成主要审查意见如下：1、建议补充由小白庄泵站直供南皮、再至南孟盐泵站方案的可行性。2、基本同意工程总体布置方案。分析青县泵站设置调压阀的必要性及设连通管的可行性。3、基本同意管材选择及防腐设计。建议完善管径比选内容。4、补充泵站事故停泵水锤计算结果，附水锤压力包络线图。5、根据水文成果复核施工期导流流量，补充导流程序和方法，优化施工围堰结构设计；完善施工排水设计。会后，根据审查意见对报告进行了补充完善，对小白庄泵站直供南皮、再至南孟盐泵站及青县泵站设置调压阀的必要性及设连通管方案的可行性进行了分析，补充了经济管径的分析计算、管道水锤分析计算；根据水文成果复核施工期导流流量，补充导流程序和方法，优化施工围堰结构设计；完善施工排水设计。于2014年11月30日完成了沧州市南水北调配套工程水厂以上输水管道工程第一设计单元青县输水管道工程设计变更报告(报批稿)。8沧州市南水北调配套工程水厂以上输水管道工程第一设计单元青县输水管道工程设计变更2水文2.1概况沧州市南水北调配套工程水厂以上输水管道工程第一设计单元包括通过石津干渠设置的4个分水口门引水的泊头市交河镇输水管道工程、东光-吴桥输水管道工程（东光、吴桥共用一个分水口门）、泊头市输水管道工程及青县输水管道工程。设计变更主要将原青县输水管道前19.98km管道扩大规模后作为石津干渠工程延长段，原青县输水管道19.98km以下输水管道工程做相应的设计变更作为青县支线为青县供水。第一设计单元青县输水管道工程设计变更通过石津干渠工程延长段设置的南孟盐分水口门（桩号12+714.77）及沧勃青分水口门（桩号19+980.3）向沧州市区、渤海新区、青县、孟村县、盐山县及南皮县供水，为各供水目标城区提供生活、工业用水。设计变更包括新增南孟盐支线输水管道工程（3.518km）、青县支线输水管道工程（55.725km，）、沧渤青分水口改造工程、引大入港连通改造工程（改造现有管道1.2km）及加压泵站一座（原青县泵站由小白庄分水口处调整至沧县北大街村（青县支线输水管道工程桩号45+250）处。第一设计单元其它输水管道工程没有变化，不再赘述。设计变更青县支线输水管道穿越河道与原青县输水管道19.98km以后一致；新增的南孟盐支线输水管道工程穿越大浪淀排水渠、淀南排干2条排沥河道，代庄引水渠1条引水河道。沧渤青分水口改造工程和引大入港连通改造工程不涉及穿越河道设计。第一设计单元青县输水管道工程设计变更交叉河流与原青县输水管道工程相比减少了一号干沟和黄浪渠，增加了淀南排干。除淀南排干外，其它河流的设计情况详见沧州市南水北调配套工程水厂以上输水管道工程第一设计单元初步设计报告。本报告只补充新增加的淀南排干的水文设计。2.2水文设计成果分析2.2.1设计洪水分析淀南排干位于大浪淀水库西、南、东三侧，为大浪淀水库截渗沟，是大浪淀水库的附属工程，与北侧的淀北排干首尾相连并环绕大浪淀水库，全长8.085km。淀南排干设计底宽15m，边坡1:2.5，设计纵坡为1/16000，设计流量33 m3/s，控制面积67.5km2。淀南排干不同重现期设计沥水成果见表2-1。表2-1 淀南排干设计沥水成果表河道名称面积不同重现期设计流量（m3/s）备注(km2)5年10年20年30年淀南排干67.524.036.048.054.02.2.2交叉断面设计水位根据管线穿越河道的具体情况，采用恒定均匀流法分析河道设计水位。本工程以下穿方式穿越河道，不会影响过水断面，因此工程后水位同工程前设计水位。淀南排干没有设计资料，按照现状断面推求水位，河道糙率均取0.0225。水位成果详见表2-2。表2-2 淀南排干设计水位成果表河渠名称交叉断面控制面积（km2）不同重现期设计值（m）备注30年20年10年5年淀南排干67.554.048.036.024.02.2.3施工期洪水本工程河道交叉建筑物施工期洪水计算标准为5年一遇。本工程穿越淀南排干施工工期安排在35月，由于缺乏实测水文资料，其施工洪水通过分析降雨资料，统计施工期3d实测雨量资料，采用频率分析法计算不同标准的降雨，用平原除涝手册法计算施工洪水。淀南排干施工期设计洪水成果见表2-3。淀南排干施工期设计洪水成果表表2-3 河渠名称交叉断面处汇流面积（km2）重现期流量（m3/s）五年一遇淀南排干67.50.342.2.4冲刷计算河道冲刷计算采用铁路工程水文勘测设计规范（TB10017-99）中的公式计算。本工程计算采用粘性土河槽及河床计算公式。淀南排干一般冲刷深度计算成果表表2-4 河渠名称冲刷深度（m）液性指数“63.8”50年30年20年10年5年淀南排干0.390.310.240.130.563 工程地质3.1工程概况及设计依据沧州市南水北调配套工程水厂以上输水管道工程第一设计单元包括通过石津干渠设置的4个分水口门引水的泊头市交河镇输水管道工程、东光-吴桥输水管道工程（东光、吴桥共用一个分水口门）、泊头市输水管道工程及青县输水管道工程。设计变更主要将原青县输水管道前19.98km管道扩大规模后作为石津干渠工程延长段，原青县输水管道19.98km以下输水管道工程做相应的设计变更作为青县支线为青县供水。第一设计单元青县输水管道工程设计变更通过石津干渠工程延长段设置的南孟盐分水口门（桩号12+714.77）及沧勃青分水口门（桩号19+980.3）向沧州市区、渤海新区、青县、孟村县、盐山县及南皮县供水，为各供水目标城区提供生活、工业用水。设计变更包括新增南孟盐支线输水管道工程（3.518km）、青县支线输水管道工程（55.725km，）、沧渤青分水口改造工程、引大入港连通改造工程（改造现有管道1.2km）及加压泵站一座（原青县泵站由小白庄分水口处调整至沧县前罗村（青县支线输水管道工程桩号45+250）处。第一设计单元其它输水管道工程没有变化，不再赘述。青县支线输水管道与原青县输水管道工程19.98km以后的路由相同，地质条件不变；青县加压泵站的位置由原来的小白庄分水口门移到青县支线输水管道桩号45+250处；增加了南孟盐支线输水管道工程。本次设计，我院对位置调整后的青县加压泵站和新增加的南孟盐支线输水管道的地质重新进行了勘察设计。青县支线的地质情况已在沧州市南水北调配套工程水厂以上输水管道工程第一设计单元初步设计报告中论述并得到了批复。本次补充了位置调整后的青县加压泵站和新增加的南孟盐支线输水管道的地质勘察设计。3.2地质概况根据中国地震动参数区划图（GB18306-2001）和建筑抗震设计规范（GB50011-2010）的划分，各地区地震基本烈度、设计地震分组、地震动峰值加速度、地震动反应谱特征周期及估算地基土的等效剪切波速Vse值见下表3-1。表3-1 地震动参数市（县、区）地震基本烈度 （抗震设防烈度）地震动峰值加速度设计地震分组场地类别地震动反应谱特征周期估算地基土的等效剪切波速范围值南皮县0.05第二组0.55s160170沧县0.10第二组0.55s160170新华区0.10第二组0.55s160170青县0.10第二组0.55s1551653.3水文地质3.3.1青县加压泵站水文地质3.3.1.1水文地质条件原青县加压泵站由小白庄分水口处调整至前罗村（青县支线输水管道工程桩号42+250）处。工程区勘察期间浅层地下水属第四系孔隙潜水，区域地下水埋深2.5m左右，水位标高3.40m，主要受大气降水影响。地下水位动态年变化幅度2.00m左右。3.3.1.2水、土对建筑材料的腐蚀性评价通过分析，场地水腐蚀性见表3-2“地下水腐蚀性分段表”。表3-2 地下水腐蚀性分段表 腐蚀性类型腐蚀性判定（桩号）环境水对混凝土腐蚀性环境水对钢筋混凝土结构中钢筋的腐蚀性环境水对钢结构腐蚀性青县泵站强腐蚀中等腐蚀中等腐蚀场地土腐蚀性见表3-3“场地土对混凝土和钢筋腐蚀性分段表”。表3-3 场地土对混凝土和钢筋腐蚀性分段表 腐蚀性类型腐蚀性判定（桩号）场地土对混凝土腐蚀性场地土对钢筋混凝土结构中钢筋的腐蚀性青县泵站弱腐蚀中等腐蚀场地土对钢结构的腐蚀性见表3-4“场地土对钢结构腐蚀性分段表”。表3-4 场地土对钢结构腐蚀性分段表 腐蚀性类型腐蚀性判定（桩号）场地土对钢结构的腐蚀性青县泵站强腐蚀3.3.2新增的南孟盐支线输水管道工程水文地质3.3.2.1水文地质条件本工程区勘察期间浅层地下水属第四系孔隙潜水，水位埋深3.5m左右，水位标高5.00m左右，主要受周围河渠水位变化及大气降水影响。地下水位动态年变化幅度2.00m左右。3.3.2.2水、土对建筑材料的腐蚀性评价通过分析，工程全线场地水对混凝土结构具弱腐蚀性，对钢筋混凝土结构中钢筋具弱腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性。场地土对混凝土具微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中钢筋具弱腐蚀性。场地土对钢结构具强腐蚀性，建议设计时应全线路按有关规范采取相应保护措施。3.4新增的南孟盐支线管道工程地质条件及评价3.4.1地层分布及土体结构管道工程地质分段说明输水管道全长3.518km，勘察揭露土层呈现砂壤土、壤土多层交互分布的特点。沿输水管道线路，根据上部各地层变化划分为2个区段，简述如下：第段（桩号0+0001+000）：00+250管道底标高5.7m左右，开挖揭露土层上部为砂壤土，厚度2.1m左右，其下壤土;0+2501+000管道底一般在标高6.5m左右，开挖揭露土层为砂壤土。第段（桩号1+0003+520）：桩号1+0002+190管道底在标高6.50m左右，桩号2+1902+650管底标高6.55.2m，桩号2+6503+520管道底在标高5.41.2m，开挖揭露土层为砂壤土。土体结构其地层分层描述如下：表3-5 地层描述表（第段）地层编号地层名称地层描述1层砂壤土（Q4al）褐黄色,稍湿湿,中密密实,摇振反应迅速,干强度及韧性低,属中压缩性土，表层0.4m为素填土,含植物根系。厚度:2.10-2.60m,平均2.40m;层底标高:5.90-5.90m,平均5.90m;层底埋深:2.10-2.60m,平均2.40m。2层壤土（Q4al）黄褐色,可塑,稍有光泽,干强度及韧性中等,具锈斑。属中压缩性土。厚度:1.10-1.10m,平均1.10m;层底标高:4.80-4.80m,平均4.80m;层底埋深:3.20-3.70m,平均3.50m。3层砂壤土（Q4al+l）黄褐灰色,湿,中密密实,摇振反应迅速,干强度及韧性低,含云母。属中压缩性土。该层10.00m未钻透。最大揭露厚度为6.80m。表3-6 地层描述表（第段）地层编号地层名称地层描述1层砂壤土（Q4al）褐黄色,稍湿湿,中密密实,摇振反应迅速,干强度及韧性低,属中压缩性土，表层0.4m为素填土,含植物根系。厚度:2.10-2.60m,平均2.40m;层底标高:5.90-5.90m,平均5.90m;层底埋深:2.10-2.60m,平均2.40m。2层壤土（Q4al）黄褐色,可塑,稍有光泽,干强度及韧性中等,具锈斑。属中压缩性土。厚度:1.10-1.10m,平均1.10m;层底标高:4.80-4.80m,平均4.80m;层底埋深:3.20-3.70m,平均3.50m。3层砂壤土（Q4al+l）黄褐灰色,湿,中密密实,摇振反应迅速,干强度及韧性低,含云母。属中压缩性土。该层10.00m未钻透。最大揭露厚度为6.80m。3.4.2地基土的物理力学性质指标建议值根据划分的工程地质层作为统计单元，对地基土的物理力学性质指标剔除异常值后进行统计。结合各土层工程地质特性和地区经验给出承载力特征值和其他力学指标地质建议值。详见表3-7 、3-8“物理力学性质指标建议值表”。13表3-7 物理力学性质指标建议值表（第段） 层号岩性物 性 指 标压缩模量Es饱固快剪承载力特征值fak天然含水率天然重度干重度d孔隙比e0饱和度Sr塑性指数Ip液性指数IL渗透系数k凝聚力c内摩擦角kN/m3cm/sMPakPa度kPa1砂壤土（Q4al）22.518.815.40.721857.4-0.016.210-58.0725.01202壤土（Q4al）27.218.814.80.8079214.70.378.010-64.53013.91103砂壤土（Q4al+l）21.919.315.80.668896.6-0.071.210-412.0725.9130表3-8 物理力学性质指标建议值表（第段）层号岩 性物 性 指 标压缩模量Es饱固快剪承载力特征值fak天然含水率天然重度干重度d孔隙比e0饱和度Sr塑性指数Ip液性指数IL渗透系数k凝聚力c内摩擦角kN/m3cm/sMPakPa度kPa1砂壤土（Q4al）23.119.015.50.707886.40.168.210-58.0725.01202壤土（Q4al+l）30.118.814.50.8509715.10.456.410-64.03012.01103.4.3工程地质评价南孟盐支线输水管道工程地层结构变化较小，主要由第四系全新统陆相冲积、湖沼相土层组成，岩性为粘土、壤土、砂壤土。第1层砂壤土压缩系数为0.100.22MPa-1，具中等压缩性，渗透系数4.0710-59.1310-5cm/s，呈弱渗透性，承载力建议值110kPa。第2层壤土压缩系数为0.300.49MPa-1，具中压缩性，渗透系数8.8710-78.0410-6cm/s，呈微极微渗透性，承载力建议值110kPa。第3层砂壤土压缩系数为0.100.16MPa-1，具中等压缩性，渗透系数6.6210-51.3310-4cm/s，呈弱渗透性，承载力建议值120kPa。建议临时开挖边坡坡比1：0.751：1。3.5青县加压泵站工程地质条件及评价青县加压泵站（桩号42+250）工程地质条件及评价如下：1、物理力学性质指标根据土工试验结果、标准贯入试验和现场鉴别综合分析后得出各土层物理力学性质指标建议值见表3-9。物理力学性质指标建议值表表3-9层号岩土名称承载力特征值fak(kPa)压缩模量建议值Es(MPa)抗剪强度标准值凝聚力标准值c (kPa)内摩擦角标准值（度）1壤土1104.42711.12砂壤土1208.0725.83壤土1103.62311.14壤土1003.4207.45壤土1304.52510.12、主要工程地质问题1）饱和砂壤土、砂土地震液化问题泵站位于青县支线输水管道桩号42+250处。根据中国地震动参数区划图（GB18306-2001）的划分，场地地震动峰值加速度为0.10g（第二组），相当于地震基本烈度度。场地土为中软土，场地类别类，场地特征周期0.55s。场地液化判别标准贯入锤击数基准值为6击，对场地地表以下20m深度范围内饱和砂壤土进行判别，判别结果见下表。液化判别表表3-10孔号层号标贯起始点深度（m）粘粒含量（%）实测标贯击数（击）临界标贯击数（击）判别结果224.159.78.04.34不液化23.708.39.04.73不液化24.159.394.40不液化2）不均沉降问题泵房基础底标高4.20m，坐落于第1层壤土中，具中等压缩性，可塑状态，应注意其不均沉降问题。3）高地下水位问题地下水位标高3.40m，在进水池底基础底板以上，施工时注意地下水的影响，若开挖施工，施工前做好降水工作。可采用井点降水，水位降至基坑底以下1.0m以保证干场作业。抗浮设计水位标高按5.00m考虑。3）水、土腐蚀性问题勘察区环境水对混凝土结构具硫酸盐型强腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋具中等腐蚀性，对钢结构具中等腐蚀性。勘察区场地土对混凝土结构具弱腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋具中等腐蚀性。设计时应按有关规范采取相应的防腐蚀措施。3.6结论和建议3.6.1青县加压泵站地质勘查结论及建议（1）本工程位于河北省东部低平原区，地貌单一，地势低平。揭露地层均为第四系全新统松散沉积物。该场地较适宜本工程建设。（2）工程区地震基本烈度为度，地震动峰值加速度为0.10g，地震分组为第二组，工程抗震设防烈度为7度。（3）地基土承载力、压缩模量及抗剪强度指标地质建议值采用“物理力学性质指标建议值表”中的数值。（4）工程区不存在液化问题。（5）勘察区环境水对混凝土结构具硫酸盐型强腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋具中等腐蚀性，对钢结构具中等腐蚀性。场地土对混凝土结构具弱腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋具中等腐蚀性。设计时应按有关规范采取相应防腐措施。（6）建议采用天然地基。建议临时开挖边坡坡比1:0.751:1.0。（7）进水池施工前需降水，开挖后做好钎探验槽工作， 发现不良地基及时妥善处理后再施工。（8）施工时应注意地下埋设物的保护问题。（9）本区多年最大冻土深度0.60m。3.6.2新增的南孟盐支线输水管道工程地质勘查结论及建议（1）南孟盐支线输水管道工程位于河北省东部低平原区，地势低平，地面高程8.0m左右。揭露地层均为第四系全新统松散沉积物。（2）工程位于南皮县，根据中国地震动参数区划图（GB18306-2001）的划分，工程区地震动峰值加速度为0.05g，相当于地震基本烈度VI度。（3）地基土承载力、压缩模量及抗剪强度指标地质建议值采用物理力学指标建议值表中的数值。（4）本工程区为6度区，可不考虑液化问题。场地水对混凝土结构弱腐蚀性，对钢筋混凝土结构中钢筋具弱腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性; 场地土对混凝土具微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中钢筋具弱腐蚀性，对钢结构具强腐蚀性，建议设计时全线路按有关规范采取相应的抗腐蚀措施。大部分地段可采用天然地基，为防止产生不均匀沉降，建议采用柔性地基，以防引起管道变形。勘察期间地下水位于设计管底线附近或之上，施工时复核地下水位，做好降水工作。开挖后做好钎探工作， 发现不良地基及时处理。本区多年标准冻结深度为0.60m。214 工程任务和规模4.1工程任务沧州市南水北调配套工程水厂以上输水管道工程第一设计单元青县输水管道工程设计变更是河北省南水北调配套工程的重要组成部分，该工程通过石津干渠及石津干渠延长段与南水北调中线总干渠相连，通过石津干渠延长段设置的南孟盐分水口门向南皮县、孟村县、盐山县3个供水目标供水；通过石津干渠延长段设置的沧勃青分水口门向沧州市、渤海新区、青县3个供水目标供水。本工程为6个供水目标城区提供生活、工业用水。4.2工程规模依据河北省水利水电勘测设计研究院编制的河北省南水北调配套工程石津干渠工程延长段设计变更报告成果，南孟盐分水口门设计水位为44.22m，沧勃青分水口门设计水位为41.0m。根据“河北省南水北调受水区供水配置优化成果表”可知，石津干渠田庄分水口门为沧州市区、渤海新区、青县、孟村县、盐山县及南皮县受水区供水量合计为26911万m3，其中：沧州市区14051万m3，渤海新区（包括采油三厂615万m3）8910万m3，青县1608万m3，孟村县685万m3，盐山县972万m3，南皮县685万m3。由于渤海新区为河北省重点打造的经济隆起带和新的经济增长点，为满足渤海新区的经济发展用水需要，沧州市对沧州市区和渤海新区的引江指标进行了重新分配，将分配给沧州市区的引江水量调剂出7000万m3给渤海新区。受沧州渤海新区管理委员会的委托，2014年4月，河北省水利水电第二勘测设计研究院编制完成了渤海新区南水北调配套输水工程水资源论证报告，对将分配给沧州市区的引江水量调剂出7000万m3给渤海新区作了论证，并通过了专家的审查。调剂后，沧州市区的引江水量变为7051万m3，渤海新区（包括采油三厂615万m3）15910万m3。本次设计变更，渤海新区供水量按照已建引大入港工程现有管道的输水能力确定，供水量为2946万m3，全部用于渤海新区居民的生活用水，剩余的12964万m3水量还利用大浪淀水库调蓄为工业供水。其它目标市、县按中线口门分配水量供水。设计变更后供水总量为13947万m3。石津干渠输水工程水量损失按照5%计列，在分水口门处水量扣除损失后分别可为沧州市区、渤海新区、青县、孟村县、盐山县及南皮县供水6698万m3、2816万m3、1528万m3、651万m3、923万m3、651万m3。各输水管道从分水口门至地表水厂间的水量损失按照管线长度按2%3%计列，扣除损失后各地表水厂净供水量分别为6565万m3、2743万m3、1497万m3、638万m3、905万m3、638万m3。净供水总量为12986万m3。根据“河北省南水北调受水区供水配置优化成果表”及“河北省南水北调配套工程前期工作专家咨询会咨询意见”中关于管道规模的意见：水厂以上输水管道规模仅需考虑日变化系数（季节性变化）；考虑当地水的补偿作用日变化系数按供水目标人口50万人，取1.2；供水目标人口50万人，取1.3。经预测，到2020年只有沧州市区、渤海新区人口均超过50万人，青县、孟村县、盐山县及南皮县4个县（市）城区人口不足50万人。因此，沧州市区、渤海新区日变化系数取1.2，其它4个县（市）日变化系数均取1.3。经计算，引大入沧、引大入港、青县及南孟盐支线输水管道工程设计规模分别为2.549m3/s、1.065m3/s、0.63m3/s、0.917m3/s。设计变更利用原引大入沧管道向沧州市区供水。经沧州市供水排水集团有限公司的复核，当按照本次设计规模为沧州市区供水时，沧勃青分水口应为沧州市区预留水位需达到41.0m（1985国家高程基准）。输水管道规模及分水口门技术指标见表4-1。输水管道规模及口门技术指标表表4-1供水目标中线口门多年平均分水量（万m）分水口门多年平均分水量（万m）分水口门设计水位（m）线路长度（km）日变化系数设计规模（m/s）沧渤青分水口41.04.195沧州市70516698-1.22.549渤海新区29462799-1.21.065青县1608152855.7251.30.630南孟盐分水口44.220.917南皮县6856513.5181.30.917孟村县6856511.3盐山县9729231.35 工程选址、工程总布置及主要建筑物5.1原设计情况沧州市南水北调配套工程水厂以上输水管道工程第一设计单元通过石津干渠设置的分水口门分别向泊头市交河镇、东光县、吴桥县、泊头市和青县地表水厂供水，多年平均分水总量为6400万m3，包括泊头市交河镇输水管道工程，东光-吴桥输水管道工程（东光、吴桥共用一个分水口门），泊头市输水管道工程及青县输水管道工程，其中一级加压泵站4座，二级加压泵站1座，输水管道6条，线路总长133.707km。青县输水管道工程设计自石津干渠设置的青县分水口门引水至青县地表水厂。管线全长75.748km，管道设计规模0.63m3/s，采用单排DN1000球墨铸铁管（DIP）管道输水，分水口门处设一级加压泵站。原设计青县输水管道工程路由：青县口门位于石津干渠桩号21+093处，管线自青县分水口门，向东沿代庄引渠右岸敷设至一号干沟左岸处，转向东北沿大道邢村西向东北方向敷设，至南排河与一号干沟交汇处转向北敷设，至城关排水渠右岸转向西北方向，在吴官屯村东北穿越沧黄铁路后向北敷设，至后罗屯村东转向西北，至刘缺屯村东北，转向西至青县地表水厂。线路总长75.748km。5.2设计变更5.2.1与原青县输水管道工程的变化情况第一设计单元青县输水管道设计变更是将原来75.748km青县输水管道前19.98km管道扩大规模作为石津干渠延长段设计变更，以下55.725km的管道作为青县支线输水管道。在石津干渠延长段12+714.77处设南、孟、盐分水口门，新增南、孟、盐支线输水管道为南皮县、孟村县和盐山县3个供水目标供水；在石津干渠延长段末端19+980.3处设沧、渤、青分水口门，通过对沧渤青分水口门改造工程和引大入港连通改造工程为沧州市、渤海新区和青县3个供水目标供水。青县加压泵站由原石津干渠青县分水口门处移至青县支线输水管道桩号42+250处。设计变更与原青县输水管道工程的变化情况详见下表。表5-2-1 设计变更与原青县输水管道工程对比表序号工程名称原设计阶段本次设计阶段变化情况管线长度 （km） 管径管线长度 (km) 管径线路长度变化 (km)1青县支线输水管道工程75.748 DN1000 35 DN1000 -20.02320.725DN9002南孟盐支线输水管道工程3.518 DN700 +3.5183沧渤青分水口改造工程1项1项4引大入港连通改造工程0.071DN800+0.071 合计75.748 59.314 -16.434 5.2.2供水目标水厂位置新增加供水目标水厂和供水泵站均为现有工程，第一设计单元青县输水管道工程设计变更通过石津干渠工程延长段设置的南孟盐分水口门（桩号12+714.77）及沧勃青分水口门（桩号19+980.3）向各供水目标地表水厂或供水泵站供水，各地表水厂或供水泵站位置见表5-2-2。表5-2-2 输水管道工程目标水厂或供水泵站位置及指标表供水目标水厂规模（万m/d）占地面积（亩）水厂或泵站位置沧州市城区1025开发区清源水厂1025沧州市区东水厂渤海新区大浪淀水库东北侧，引大入港供水泵站南皮县城区5.56.5大浪淀水库西侧，南孟盐供水泵站孟村县城区盐山县城区青县城区5200青县清州镇刘缺屯村东5.2.2工程总布置第一设计单元设计变更通过石津干渠工程延长段设置的南孟盐分水口门（桩号12+714.77）及沧勃青分水口门（桩号19+980.3）向沧州市区、渤海新区、青县、孟村县、盐山县及南皮县供水，为各供水目标城区提供生活、工业用水。设计变更包括新增南孟盐支线输水管道工程（3.518km）、青县支线输水管道工程（由原来的75.748km变更为55.725km，）、沧渤青分水口改造工程、引大入港连通改造工程（改造现有管道1.4km）及加压泵站一座（原青县泵站由小白庄分水口处调整至沧县前罗村（青县支线输水管道工程桩号45+250）处。设计变更的线路是以原青县输水管道工程的桩号19+980.3以后的线路为基础，局部根据现有管径及施工技术条件等进行了优化调整，并新增了南孟盐支线输水管道工程、沧渤青分水口改造工程和引大入港连通改造工程。其中南孟盐支线全长3.518km，管道设计规模0.917m3/s，采用单排DN700球墨铸铁管（DIP）输水；青县支线全长55.725km，管道设计规模0.63m3/s，前35km采用单排DN1000高密度聚乙烯管（HDPE）输水，35km以后采用单排DN900高密度聚乙烯管（HDPE）输水。沧渤青分水口处通过增设阀门组等措施改造后与现有引大入沧输水管线相连，利用现有引大入沧输水管线后段为沧州市区供水，引大入沧输水管道为2排DN1200预应力混凝土管（PCP），后段线路长19.1km。引大入港连通改造工程利用现有引大入沧输水管线前段2.9km的2排DN1200预应力混凝土管（PCP）及引大入沧泵站-引大入港泵站之间的连通管（经改造后）输送至引大入港泵站前池，利用引大入港泵站为渤海新区供水。本工程由于沧勃青分水口处水位较低（41.0m），不能满足青县输水管道工程全线自流输水要求，经计算须在青县支线输水管道工程桩号42+250处设加压泵站为青县供水。沧勃青分水口门及南孟盐分水口门处的设计水位可满足引大入港、引大入沧及南孟盐支线输水管道自流要求，不再设置加压泵站。5.3工程等别与标准5.3.1工程等别及防洪标准工程等别及防洪标准采用批复的第一设计单元初步设计报告标准执行：工程等别为等，主要建筑物按4级设计，次要建筑物按5级设计；临时建筑物工程按5级设计； 4级建筑物洪水设计标准为10年一遇，校核洪水标准为30年一遇。详见输水管道工程工程等别与防洪标准表5-3。表5-3 输水管道工程工程等别与防洪标准表工程名称供水对象重要性工程等别河渠交叉建筑物洪水标准南孟盐支线输水管道中等1030青县支线输水管道中等10305.3.2抗震设防标准根据中国地震动参数区划图（GB18306-2001）的划分，本工程区域内的沧州市、沧县、青县地震基本烈度为度，地震动峰值加速度为0.10g，地震分组为第一组，工程抗震设防烈度为7o；南皮县地震基本烈度为度，地震动峰值加速度为0.05g，地震分组为第一组，工程抗震设防烈度为6o。5.3.5设计依据文件 (1)沧州水利勘测设计院编制的沧州市南水北调配套工程水厂以上输水管道工程第一设计单元初步设计报告2014.3； (2)河北省水利水电勘测设计研究院编制的河北省南水北调配套工程石津干渠工程延长段设计变更报告；(3) 沧州市南水北调建设委员会办公室“关于利用大浪淀水库现有供水工程解决沧州市区等5个市县（区）引长江水问题的函”；(4)河北省水务集团“关于转发关于在沧州市南水北调配套工程使用HDPE和PVC管道有关事项批复的函”。5.3.6基础资料(1)测绘资料南孟盐支线输水管道工程，青县支线输水管道工程1：1000带状地形图。南孟盐支线输水管道工程，青县支线输水管道工程纵断面图（纵1：100、横1：1000）。南孟盐支线输水管道工程，青县支线输水管道工程附着物调查资料。 (2)地质资料沧州市南水北调配套工程水厂以上输水管道工程第一设计单元设计变更工程地质勘察报告（初步设计阶段）。沧州市南水北调配套工程水厂以上输水管道工程青县输水管道工程设计变更工程地质勘察报告（青县加压泵站）。5.4输水管道工程5.4.1选线原则输水线路综合考虑地形、地质、施工条件、挖填平衡及工程管理养护等问题。本工程线路布置原则同原初设。5.4.2线路布置设计变更的线路是以石津干渠工程延长段（原青县输水管道工程前19.98km）及原青县输水管道工程桩号19+980.3以后的线路为基础，根据引大入沧供水线路、引大入港供水线路、南孟盐供水泵站的位置，按照选择最短线路，尽量避开村庄，工程投资较少及便于工程管理维护的原则，分别将分水口门设置在石津干渠工程延长段桩号12+714.77及桩号19+980.3处。5.4.2.1青县支线输水管道工程青县支线输水管道路由与输原青县输水管道工程桩号19+980.3路由相同，不再赘述，青县支线输水管道总长55.725km。在与42+250处设加压泵站。设计变更的线路布置详见图5-1。5.4.2.2南孟盐支线输水管道工程南孟盐支线输水管道工程线路选择过程中，按照石津干渠延长段工程布置情况和南皮县水厂和和已建的南、孟、盐供水泵站的地理位置，选取了两个输水方案，进行分析确定。一个方案是利用小白庄加压泵站直接为南皮县水厂和南、孟、盐供水泵站供水，本方案需要新敷设一条5.571km长DN1000DIP管道，直接为南皮县水厂供水，再利用引大入南皮输水管道为南、孟、盐供水泵站供水。本方案的主要优点是能够充分有效的利用小白庄加压泵的水头，运行费用较低且能降低石津干渠延长段管道直径，减少石津干渠延长段投资。但经计算分析已建的引大入南皮输水管道为1排DN500PVC-M，最大经济输水能力为2.1万m3/日，孟村、盐山两个供水目标每日最大需供水量为5.6万m3，不能满足要求，本方案不可行。另一方案是在石津干渠延长段桩号12+714.77处设置南、孟、盐分水口门选择最优路由敷设一条至南、孟、盐供水泵站前池的输水管道，再利用南、孟、盐供水泵站及已建的引大入南皮、孟村、盐山的输水管道为3个供水目标供水。由于南、孟、盐分水口门处水头较高（44.22m），可自流输水至南、孟、盐供水泵站前池。在路由选择过程中避开了征迁较为困难的蔬菜大棚、高压线杆等，线路长度较短，方案是可行的。输水线路路由：管道自南孟盐分水口门向东南敷设，先后穿越大浪淀排水渠、代庄引渠、沧盐公路及淀南排干后至南孟盐现有供水泵站前池连接管道。南孟盐支线输水管道总长3.518km。南孟盐支线输水管道工程方案线路布置详见图5-2。5.4.2.3引大入港泵站连通改造工程引大入港连通改造工程主要是对已有的连接引大入沧泵站和引大入港泵站压力管道的1排1.5kmDN800的钢管进行改造。在东西向敷设的连通管末端通过1个 DN800钢制三通，新敷设1排DN800长70.5m的钢管将连通管与引大入港前池引水的4排DN800虹吸钢管中的两条相连，并在新敷设管道上设置流量计和调流阀，以方便调流和计量之用。运行时可通过原有工程中设置的阀门启闭进行水源切换。引大入港连通改造工程布置详见图5-3。5.4.2.4沧、渤、青分水口改造工程沧、渤、青分水口改造工程主要是一条DN2200钢管前段与石津干渠末端连接，后端分出三条管线，其中2条DN1200钢管与原引大入沧管道连接（连接处54.9m预应力混凝土管改为钢管），1条与青县支线管道连接，并通过设置的阀门组和调流阀进行水量控制。沧、渤、青分水口改造工程布置详见图5-4。图5-1111图5-2图5-3图5-45.4.3输水