延安黄河引水工程文安驿河段管道防护设计

延安黄河引水工程文安驿河段管道防护设计
摘要：针对延安黄河引水工程文安驿河段管道穿河段和顺河段的防冲刷问题进
行设计，对两种方案进行比较，从而确定了合理的设计方案并取得良好的效果，
为其他工程的设计起到了一定的指导作用。

关键词：穿河防护；顺河防护；方案比较
1 工程概况
延安黄河引水工程位于延安市东北部，是以黄河和清涧河为取水水源的长距
离引水工程。

供水对象为延安市城区、延川县、延长县、子长县、榆林市清涧县“一区四县”以及永坪镇、姚点工业园、贾家坪工业园、延长县煤盐气化工工业园、延长油矿永坪炼油厂、子长县煤化工工业园、清涧县红枣产业创业园等“一镇六园”。

受水区总人口70.56万人，其中宝塔区城镇人口为48.40万人。

黄河取水口
位于延川县延水关镇王家渠东南黄河右岸，清涧河取水口位于延川县城北上湾大
桥下游约50m处清涧河左岸。

引水线路共4条：黄延线从黄河右岸延水关二级站起，主要沿张家河、文安驿川、西沟、延河布置至延安东川水厂；子长线从新舍
古五级站起，主要沿永坪川布置至子长工业园；延长线从黄延线甘谷驿分水点起，沿延河布置至杨家湾工业园；高清线从清涧低坝枢纽起，沿清涧河至高家湾水厂。

该工程主线路为黄延线。

工程年取水规模8977万m3，工程设计水平年为2020年，水平年人口总规模70.36万人。

工程设计最高日取水量为36.29万m3/d。

黄延线新舍古五级泵站-禹居六级泵站之间采用压力管道的形式连接，设计流
量为1.38m3/s，分别为DN1200 2.5MPa的球墨铸铁管，DN1200 1.0MPa和
0.6MPa的钢筒混凝土管，管线在穿越薛家沟隧洞和文安驿隧洞时采用DN1200洞
中钢管的形式。

此段管线沿文安驿河两岸布置。

2 管道防护方案的设计
黄延线新舍古五级泵站-禹居六级泵站之间管线沿文安驿川道布置，文安驿川
道地形狭窄，北岸有G210国道，且分布多处村镇，规划的文安驿新区也位于北岸。

受地形条件、路线指标、互通式立交等建筑物限制，高速公路路线基本布置
于南岸，地形复杂段设纵向桥通过，路线相对唯一。

该段要避免与高速公路的干扰，必须适当调整管线，对局部滩地较窄，现状无条件布置管线的地段，需增设
隧洞以避免相互干扰。

因此在薛家沟和文安驿段采用洞中钢管的方案。

管线穿越得地形地貌大多位于河岸的阶地，局部段穿越河道。

阶地的地层岩
性多为黄土状壤土、砂砾石、裸露的砂岩等。

考虑冻土厚度等要求，管顶距地面
埋深按≥1.5m控制。

本次管道防洪工程主要是针对位于靠近主河槽的顺河段岸坡
管道和穿河段管道作防洪工程设计，防洪标准按50年一遇设计。

1）冲刷深确定
由于管线穿越地段均受洪水冲刷影响，需对管道进行冲刷计算，冲刷计算采
用《堤防工程设计规范》（GB50286-2013）（D .2.2－1）及（D.2.2－2）式进行
平顺段冲刷及斜冲段冲刷深度计算。

式中 hs——局部冲刷深度（m），从水面起算；
H0——冲刷处的水深（m），以近似设计水位最大深度代替；
Ucp——近岸垂线平均流速（m/s）；
Uc——泥沙起动流速（m/s）；
n——与防护岸坡在平面上的形状有关，一般取n=1/4。

η——水流流速不均匀系数，根据水流流向与岸坡交角α查表D.2.2采用。

经过计算，新舍古五级站至禹居六级站之间文安驿河道冲刷深为1.07-3.39m。

因此，需对埋深小于冲刷深段的管道进行防护。

2）防护方案
文安驿川道狭窄，因地形地貌限制，管道沿文安驿河道两岸滩面布置，并多
次穿越文安驿河，此段管道埋深按照管顶距地面埋深不小于1.5m控制，本次防
护工程底高程应满足从河底算或地面起不小于冲刷深的埋深控制，其次，还应满
足基地承载力及整体稳定等要求。

防护方案有两种。

①方案一：
穿河段管道河道两岸铺设0.5m厚的浆砌石护坡，比降按天然岸坡比降。

管道位于河道内段管基坐落于岩石基础上，此段防护为管顶以上0.5m设0.5m厚的混
凝土盖板，盖板两边设Φ20锚杆伸入基岩。

河道为土基或砂砾石基时，管顶以上0.5m设0.8m厚、11m长浆砌石盖板，盖板上游端向下1.0m齿墙，下游端向下2.5m齿墙，并保证浆砌石盖板顶距河底距离大于此处洪水冲刷深度。

管道位于滩面段时，管顶以上0.5m设0.6m厚格宾笼石，格宾笼石长8.0m，并保证格宾笼
石顶距地面距离大于此处洪水冲刷深度。

管道沿文安驿河外顺河布置时，在管道沿线遇到边坡不稳及坡度陡峭的地段
以及管道距离河槽很近，受洪水威胁的管段，采用浆砌石挡墙防护处理，经计算，挡墙顶宽0.8m,迎水侧坡比1:0.6，背水侧坡比1:0.2，墙高8.22m～15.62m，回填
土石方以就地开挖土石为主要填充原料。

墙身设排水孔。

②方案二：
管道位于河道内段管基坐落于岩石基础上，此段防护为管顶以上0.5m设
0.5m厚的混凝土盖板，盖板两边设Φ20锚杆伸入基岩。

管道位于滩面或岸上、
管基坐落于土基或砂砾石基础时，采用浆砌石包裹管道，浆砌石包裹为矩形断面，管道外壁或管床外壁距浆砌石外表面最小距离为0.5m，管道上部及侧部覆土必须大于此处冲刷深。

3）方案比较
经实地现场踏勘，文安驿河河道窄，河道左岸为210国道，且顺文安驿河有
在建延延高速公路，管线沿河道两侧滩地布设，方案一采用浆砌石盖板与格宾笼
石防护开挖横断面积大，与延延高速公路、国道等有干扰。

管线沿文安驿河顺河
布置采用挡墙防护，挡墙局部侵占河道，需要做防洪影响评价。

方案二采用浆砌
石包裹管道，开挖断面小，施工时能有效的减少与延延高速和210国道的交叉。

方案一因开挖面积大，从占地、投资等方面均大于方案一，且施工难度也大于方
案一，因此推荐采用方案二。

3 结论
本文对延安市黄河引水工程管线沿文安驿河布置防护方案进行了总结。

通过对管
道穿河布置段和顺河布置段的防护方案进行比较，方案二浆砌石包裹管道方案从
技术上是可行的，从经济上和施工难度上是最优的，使整个沟道内的防洪影响降
到最低，也为其他工程的设计起到一定的参考作用。

参考文献:
[1] GB50286-2013，堤防工程设计规范.
[2] SL379-2007，水工挡土墙设计规范.。