南水北调中线河北省北段工程设计

南水北调中线河北省北段工程设计简介：南水北调中线工程是一项跨流域、跨首市的特大型调水工程。2002年12月，国务院批复《南水北调总体规划》，南水北调中线工程由规划阶段转入了实施阶段，明确中线一期工程年均调水规模为95亿m3。为保证实现国务院提出的南水北调中线一期工程2010年通水至京、津的目标，水利部2003年南水北调工程前期工作会议确定了中线一期工程2003年的前期工作重点和年内开工的项目，河北省石家庄市以北段列为首批开工项目之一。工程建成后，可以为北京市在2008年以前采取其他途径应急调水创造条件。介绍了南水北调中线河北省北段工程设计概况。关键字：南水北调工程设计布置建筑物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。头5魔．河2源自河渠交叉搂建筑物砌总干渠共触有河渠交羞叉建筑超物拌2顿3辈座，按照摘交叉位置赤的地形条随件及河、吐渠底高程适与水位关播系确定交隐叉工程的被穿越方式桑分为：梁跳（拱）式遥渡触槽跟4炊座；涵洞瓶式渡灾槽厚2遥座；渠道尺倒虹令吸附1腥2臣座；暗其渠迈2贝座；排洪债涵残洞菊2嚷座；河倒珠虹宜吸蝴1肺座。装（认1龄）凶4态座梁（拱每）式渡槽敢总碑长抱3216且m遗，其中槽炮身段闲长扰1980榆m旅。漕河渡累槽采用梁扮、拱两种杠结构，其枯余均为板维梁式结构鄙。桁架拱辟结构单跨拼跨度缘为繁60趴m充，板梁闸式傍20-2托5馅m促。槽身采饶用矩形断邀面多槽布摘置。放水捏河渡漕瓣为窃4谅槽，其余距均为双槽五。单槽底拐宽基5.8-迷10巧m胜，墙辅高肾4.7-召5.0春m卵。渡槽下笛部结构采际用扩基墩塞台或桩基黑墩台，桩慰径挺1.2-化2.0躲m箩。予（巾2翠）绩2丰座涵洞式奥渡槽总很长恩450路m识，其中槽偷身段武长绵202螺m萄。上部槽馒身采用双白槽矩形断巧面，尺寸吨分别酒为供11.5今m×4.缓7换m赔和竞6.5m均×4.6孟m洗。下部为秋行洪涵洞仅，采用多敲孔矩形箱潮涵结构，杆孔径、孔款数和洞身欠长度分别鼻为汪4.2m拉×4.2挂m×2吧4伴孔按×28.森9目m抄和疫4.4m声×4.0朵m×1铲8值孔肉×16.擦6赔m兔。园（花3张）嚼1椅2球座渠道倒定虹吸总们长龄1292垂3告m圆，其中管然身段串长盆7274岩m富。倒虹吸决管身段采萄用多孔矩间形箱涵结烛构，界河趣倒虹吸班为续2颂孔两联，福其余圈为昨3罗孔一联布贡置。单孔慎宽简为激4.0-撒6.0惯m糊，高踩为寻4.1-傅6.6坏m擦。所有倒裕虹吸均采留用深埋方斤案，管顶臭埋深在河刻道设计冲愿刷线以鲜下债0.5淡m扰。对一般浴河道，管皆顶行洪口葛门采用导易流堤形式躁与河道连那接；对大何型宽浅河许道，为适眠应沿滩地腹段总干渠郑左堤横向遮水流比较待大、流速沸高的特点路，该处口万门采用梨液形裹头进齐行连接，圾口门另一议侧采用圆文形裹头形湾式防护和延连接。扛（俊4要）较2贤座暗渠总高长疫785辅m讽，采接用界3蒸孔一联矩煮形箱涵结弓构，单孔抢宽至6.6受m耀，惕高恶6.8量m泼。伐（移5煤）关2愈座排洪涵饲洞总湿长稍202.车1钓m雕，采谣用线6司孔两联钥和励9辅孔三联的枕箱涵结构柿，单孔尺脏寸托3.9m切×3.9队m犹和奇3.8m洋×4.5脑m依。脉（约6泻）找1暴座河倒虹鞠吸为箱型夹倒虹吸，卷管身段贞为解76汗m叮，采民用涝6址孔两联的横箱涵结构视，单孔尺宏寸剪为搭4.0m晚×4.0畜m吃。辰5穿．纱3哄丛左岸排水笋建筑物忽设置左岸脆排水建筑毯物情9抹6赢座，其中吩排水渡当槽亿2五6珠座，上部烟槽身为矩迁形断面遭，驴1-商6竟孔，单孔牲宽捞3.5-铲13跨m懒，侧墙妥高剧1.3-们4.9页m嫩，单跨长惭度鬼为嫩10-2奸6惨m鞭，槽身总萄长歌30-1谣00灶m碰。槽身结农构采用多贡侧墙矩形伐槽和多纵世梁矩形槽趣两种形式镇，部分主捆梁采用预寇应力混凝霜土结构。蹄下部结构愚采用重力奔墩，荷载侧较小者采件用排架支粉承结构。枣排水倒虹集吸及排水醉涵俭洞昂7遮0旨座，管身污为钢筋混刺凝土单联洲箱形结构霸，孔洒数诱1-再4雪孔，最大兼断面尺拼寸访4.6m僵×4.6萝m溪。管身宴长魂75-1互55圾m遍，每节长细度稿10-2韵0呀m瑞。陶5殃．艺4础效渠渠交叉楚建筑物脂设置渠渠弊交叉建筑厦物翼3馒4敢座，其中里灌渠渡鄙槽般1批4怒座，槽身煎段为简支授结构，跨箱数努2-葬7呈跨，跨习度姐10.5个-20.衬6查m旬。上部结胖构采用矩挂形槽顿或焰U皆形槽两种鼻型式。矩北形槽断面造为聪3.3m江×2陡m叮～况1.15谎m缺×0.7辉9垫m知，腊U棋形槽断面陷为间2.3m般×2调m肚～锄1.3m泰×0.9泥m锄。支承结清构采用肋德拱、排架骆柱或重力崖墩结构。奸排架柱高突度鸭为斜3.5-戏19.6乘m梳，重力墩油高度鼠为愉7.28帝-8.8贤8村m召，边墩采卖用浆砌石涉重力墩。猴肋拱结构创为单跨，嘴跨度分别辨为合54供m乌、气75.8押m止，矢高且为徒11.2哪5保m厦和蛇15.1塞2环m狗。基础采册用钢筋混低凝土扩大倾基础，结笋构尺寸刺为帽5.64横m×2.从6m×0林.5朗m繁～陈3.2m简×2.0守m×0.韵5附m烂。茎5导．赏5葛及控制工程索设置控制帆工授程租3获3乱座，其中致节制大闸滋1柿2横座，一般爸布置在渡场槽或隧洞蠢的进口，竿或倒虹吸员的出口。方退水粗闸沿7罗座，结合圣大型河渠框交叉建筑键物布置。践闸室长度育为钢11.5早-17.脉5鞋m稍，孔数徒为乓1-率2毁孔。单孔鸦宽度局为铜3-7葵m累。分水闸乘闸室长度阁为毅10-1毕3叠m禽，孔数浆为杜1-河2阔孔。单孔吼宽度停为拼1.5-诸5.5东m扭；分水泵斗站规模大草于剂4m饲3忧/碑s动的选用双薪吸离心泵篮，小垂于搅2m也3明/浅s势的选用潜皇水泵，每握台泵站的汤装机台数右为封3-枕7脊台。坦5张．璃6禽盆公路、铁板路交叉建松筑物眼设置公路迟桥骄11惊8改座，公路旦桥上部梁笨体结构以贞装配式预尸应力混凝盛土袄T帜形梁插、翅I麦型组合梁估结构为主晌，单桥桥凶长观在跪50-1胁50触m滨之间，单补孔跨径分溉别采界用紫20检m猫、这25远m征、凑30脂m奖、株35凤m局、存40右m绞。行车道究宽以撇净挖—滋7例和法净明—精4.悔5尾为主，少辨数换为丝2厕×坑净筹—秤11.文5春和网2床×驼净稳—吃9.7斧5章。桥面净冲宽撑为劣4.5榨m溜的公路桥支采用单柱葡式墩，桥颤面宽度较毫大的采用召四柱式墩厨。柱体直嫌径微为摘100-慧180c嘴m自。基础型寿式采用阶昌梯状扩大绪基础和钻战孔灌注桩链基础。钻厚孔灌注桩脸基础多采潮用一柱一欢桩，桩基件断面采用肆圆形，直柔径木为扎100-求200c淹m你。叫3壮座铁路桥铲墩，桥长辩分别栗为彻74.2胞m渣、物73.1蓝2算m依、赏98.2盛m生，均督为接3慎孔。桥梁刃上部结构扁为预应力室混凝土简洋支梁。下鼻部墩桩为泰钢筋混凝连土圆形桥魄墩，基础马采用扩大揪基础，两收端设置耳肢墙式桥台犁。看5陪．池7晕康金属结构弯干渠上涉陈及金属结敲构设备的券各类建筑矿物共港计乞6血0坏座。工作阳闸门均采迫用平面钢们闸门，闸危门高度大距于臂5装m广的检修闸离门均采用盼叠梁钢闸焦门，闸门泊高度小桑于毅5中m箱的检修闸盾门均采用樱平面钢闸齿门或铸铁邻闸门。工贤作闸门启阔闭机均采宣用液压式已启闭机，滚检修闸门泡启闭机均厘采用移动刑式电动葫筐芦或手、感电两用螺孙杆式启闭芦机。金属曾结构设备熊共计门（锄栅）巷槽惯22摄8伸孔，闸枕门谋15住9败扇，栏污飞栅摇1葡1赚扇，启闭趁机匀14扯2远台。闸门历、埋件和励启闭设备耀等重迁约大2921就t裕，防腐面扎积毅约苦5120晋0m饭2与。穗5峡．碧8济贵检修排水寒与闸水防路冰冻份为避免冬案季运行时半结冰对钢骄闸门形成任危害，节刑制闸、退卖水闸、分头水闸及应此急供水闸脑的工作闸伙门前均设舞置钢闸门猪防冰冻系辅统。防冰盼冻措施采究用压力水遗射流法，报即利用潜盒水泵产生波由下而上届的射流，返使水面在慨一定范围宝内产生扰裂动，从而斩防止水面驱结冰。刺5汁．汉9颤膨供配电系洁统晋工程负荷饶点多、线旺路长、要们求供电可险靠性高，险供电系统肝利们用奶3糟个咏35k愿V公中心开关刮站，由此胖引屠出奔2缓回肠35k虫V庆线路向干滥渠的上下女游两侧辐捉射，在干脑渠的负荷出点设置降忧压变电站呈供电。降贸压变电岩站基35k辟V嚼采用典型往的自“π缎”窝型双电源闭接线烧或丙“高T抚”明型接线。黎中心开关枝站供电末好端的降压掩变电站母刊线上设有受联络开关顷。正常运曾行时，联厚络开关处蝴于币“及断渔开罗”导位置，各删中心开关戏站之间彼舰此独立供群电；局当临35k横V检输电线发寺生故障或猜某中心开终关站失去腿系统电源汉时，可通色过切除故驴障线路或芦故障点、忙闭合联络宇开关等一瓶系列操作所实现相邻超两中心开塞关站之间奉的互为备蔽用吃。筛35k焰V疲专网架空哨线路由中幼心开关站训向总干渠桌上下游两断侧辐射，撒沿右岸布昂置，位于稼干渠堤迟外脾2刻m土。勾6父狼管理设计搅6此．湾1点揉监控系统肯监控系统界包括闸门顿监控、图垂像监控和裳管理信暗息灭3孝个子系统饥。闸门监袄控采用分坦布式开放盾型多计算抢机分层树举形网络拓绑扑结构，竟即设置调薄度叫主层录、分控中吩心层、现爽地闸站控扁制层和管占理处监视苹层。其中最调度中心画层、分控兄中心层和惰现地闸站蛙控制蜓层看3瓦层参与调栋水控制，熊管理处监维视层只起捕监视作用载。寇6落．尺2流凶图像监控紧系统钟图像监控成系统用于项监测总干客渠沿线各尤建筑物运及行状态，见通过监视企屏幕直观性了解现场均情况。该轧系统采用食分层分布遵开放式结迟构，设立惑图像监控负中心和控岔制性建筑岗物图像监宿控站。颠6仿．篇3悉真管理信息昏系统润将总干渠霸各控制性圈建筑物闸厌站及管理园站内的闸洞门监控系苦统、安全增监控系统泛联接成局链域网，实擦现资源共论享、数据凯共享、功轿能互补、消综合管理撑及优化调领度，建立塌管理信息奸系统。斗6顶．残4绑阴安全监测胜系统欲为监视渠输道与各主每要建筑物吴的运行状峰况或安全讯运行程度较，并进行断预报，建驰立总干渠凤安全监测篮系统，按氏行政区划舰分，组线居分层分布绕式监测结盯构。监测挖渠道与建根筑物水位妈、表面变写形、渗流忧压力、土区压力和钢爷筋应力等鱼与水工建赶筑物安全亮密切相关钳的参量。朋6唐．搅5浮忍通信系统多为满足工我程全线自诱动监控、的安全监测课、调度通慌信的要求办，沿总干趟渠全线建妹立一个高茧速率、高懒质量大容际量、宽频尿带的数据在及语音综坡合通信系截统。通信修系统与监柿控系统、获调度管理伯系统的层食次划分相坑结合，设柱有通信分牙中心、信热息交换中肉心、通信腥用户终端喊。通信系撒统共设机置遍3嚷层，即省惹通信分中筒心、管理喘处信息交晴换中心、占闸站（泵从站）及管腿理站的通炎信终端。淋6.6姓医消防设计兔本着贯弓彻冒“饺预防为主冤，防消结殃合向”说和确保重终点，兼顾腊一般的原芒则，对引百起火灾的险主要部位导及电气设系备、电缆吗和闸门液做压设备以制及生产控垫制管理中害心等作为辩消防重点宿部位。误消防范围举包括建筑定物中的闸主门启闭机季室、水泵员站和变压气器室（场铸）、柴油江发电机房就、高低压页配电装置纯室、控制拐室、集控豪室、通信滩室等附属桃等建筑物誓，以及管车理分局和领管理处、霜管理站等评。对丙类楼电气设备逃场所采用鞭防火墙作辉局部分隔聪，设置安李全出口及奉防火门，距配备手提宽式灭火器床等灭火器岩材；启闭象机室、配霉电装置室衔、控制室剑、集控室硬等重要场爸所、部位善设置消防更报警系统之；结合正膏常通风需等要设置消盟防排烟设利施。电缆晚全部采用丢不燃电缆真和阻燃电搭缆，并采锤取防火隔岗板、防火亮涂料、防啦火墙、防愤火堵料等港防火措施岔，并配置今手提灭火纤器等灭火咬器材。厂如区建筑物哪设置生产六、生活、族消防合一霸的供水系虚统。歼7厕讯施工组织蛾设计斧在总干渠跪沿线的右定侧分布有抹京广铁路熟、捡10菜7耻国道及京戴深高速公岛路滩等显3草条运输大芬动脉，并询形成了以皱石家庄、暂保定为中哭心，辐射欢到所辖区览、县等地跑方的公路胞交通网。区充分利用病原有公路聪，个别路牧段在原有皂基础上加聚宽改造，约使其达斩到茫3各级道路标原准。鞭隧洞工程明、公路交木叉工程、度铁路交叉弄工程、渠网渠交叉工紫程、左岸帆排水工程山、分水口耳门及泵站则工程，一抖般不需要狼进行施工券导流；河职道倒虹吸抖、渠道倒途虹吸、涵凯洞和渡槽亦等，均需龟要进行施式工导流。厦导流建筑台物级别基为旷4敢级，导流熔建筑物洪找水重现期胶按捎10-2粒0久年选用。行采用枯水辰期为导流柿时段。施督工导流方京式采用分圣期围堰束桐窄河床导荐流或全断沸面围堰明抽渠导流两辈种方式。坦总干渠的窝主要工程优量：土石躲方开闻挖分862胸1晶万肾m垮3钱，土石方以回朽填乳363晋2壮万适m胞3剪，石方开岗挖禁117桐6稍万票m骆3誉，混凝土超浇洞筑绕37谎0韵万酱m派3掏、砌摇石夕10雹7处万昂m峰3担、大型混形凝土预制食构件安装差，以及机拴电、金属及结构安装呆等施工项谱目。土方莫开挖采用挺挖掘机配翁合自卸汽浅车将土运辉至弃土区脏或根据土瘦方平衡规争划将土方填运至其他尤填筑区；螺土方回填错采用振动涉碾和打夯撤机辅助压下实。部分蓬湿陷性黄僻土渠段采匀用强夯加可密法进行例处理。石拌方开挖采伤用潜孔