M管道穿越南水北调中线干渠工程的方案比选_王建红.pdf
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1、 189 2023 年 第 5 期 黑 龙 江 水 利 科 技 N o.5.2023 (第 51 卷)H e i l o n g j i a n g H y d r a u l i c S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y (T o t a l N o.51)收稿日期2022-12-21作者简介王建红(1988-),男,甘肃秦安人,工程师。文章编号:1007-7596(2023)05-0001-04M 管道穿越南水北调中线干渠工程的方案比选王建红(中建六局水利水电建设集团有限公司,天津 300350)摘 要:南水北调中线工程总体走向为南北方向,M 天然
2、气输气管道工程总体走向为东西方向,管道工程在线路上必然会与中线干渠产生交叉。因南水北调中线干渠工程等级高,供水保障要求高,其他工程尤其是石油天然气工程在穿越干渠时面临的技术难度较大、审批要求较高、对水源工程运行管理造成的不确定性增大。因此需要充分论证穿越路线的合理性,选择最佳穿越位置;需要严格选择穿越管道的规格、材质,确保无安全隐患;需要确定适合的施工方式,确保管道工程施工及运行期间对中线干渠的影响最小。文章通过多方案比选,论证 M 管道穿越工程技术的可行性、经济的合理性。关键词:南水北调工程;渠道;管道;方案比选中图分类号:TV91文献标识码:B1 工程概况南水北调中线工程是为解决中国北方沿
3、线城市水资源严重短缺问题而兴建的大型跨流域引调水工程,是未来我国可持续发展、解决水资源不均衡矛盾的关键性工程,由人工修筑干渠、各类输配水建筑物、配套建筑物、附属设施等组成。干渠沿线封闭运行管理,渠道与沿线水系相互独立。中线干渠在邓州段为梯形断面,底宽 15.022.0m,边坡系数 23.25。边坡和河底采用混凝土板防护,下设防渗膜。中线干渠在西赵河交叉处通过西赵河倒虹吸分流,倒虹吸为一级建筑物,由进口渐变段、进口水闸、倒虹吸管身、出口节制闸(检修闸)、出口渐变段 5 部分组成,过水流量 340410m3/s,设计水位 143.678144.378m。M 天然气管道工程气源为南阳支线,自镇平县袁
4、营村从南阳支线接天然气进而向邓州市供应天然气,终点为邓州市张楼乡,包含 1 条干线、1 条联络线,线路总长 34.9km。镇平在中线干渠北侧、邓州在中线干渠南侧,因此天然气输气管道必然与南水北调中线干渠镇平段存在交叉。因南水北调中线工程防护等级高,供水保障及水质要求高,其他工程在穿越干渠时面临的技术难度大,文章从跨越方案、穿越线路、穿越管径、施工方法等关键方面进行方案比选。2 M 管道建设的必要性1)结束了邓州市没有管输天然气的历史。邓州市域目前无管输天然气气源,也是河南省少有的几个无管输天然气的县市,本项目的实施,结束了邓州市无管输天然气的历史,进一步实现了“气化河南”的重要目标。2)惠民惠
5、企、拉动经济发展。邓州市域内主要依靠液化气及压缩天然气等供应,运输成本以及终端价格远高于管输天然气价格,这造成了居民与生产用气成本较高,本项目实施后,由于管输天然气价格远低于邓州市现有燃气价格体系,这将会使得当地居民及企业用气成本大幅下降,利于当地经济的进一步发展,同时也为新企业的入住提供了便利条件。DOI:10.14122/ki.hskj.2023.05.029 190 2023 年 第 5 期 黑 龙 江 水 利 科 技 N o.5.2023 (第 51 卷)H e i l o n g j i a n g H y d r a u l i c S c i e n c e a n d T e
6、c h n o l o g y (T o t a l N o.51)3)符合国家“双碳”政策目标。为应对气候变化,中国提出“二氧化碳排放力争于 2030 年前达到峰值,努力争取 2060 年前实现碳中和”的“双碳”目标承诺。天然气完全燃烧后,几乎不会产生有害气体,是目前世界公认的较为洁净的商用燃料。相比于传统的燃煤和石油,天然气能减少二氧化硫和粉尘排放量近 100%,减少二氧化碳排放量 60%和氮氧化合物排放量 50%。是实现“双碳”政策目标的重要手段,也能从根本上改善当地的环境质量。4)实现良好的社会效益。本工程建成后,可为邓州以及周边地区提供天然气管道气源,保障了用户的用气稳定性,为社会的
7、稳定发展提供了一定的保障。本项目输送的是清洁燃料能有效减少环境污染,对改善百姓生活环境条件、创造宜居环境有积极作用。5)市场消费的需求。相对液化石油气、燃料油、电力、煤炭,天然气有十分明显的价格优势,经济环保,使用安全性高,气源和价格稳定,应用范围广,受到各类用户的青睐,是城市一次能源消费的首选。随着我国城镇居民生活水平的提高,人民对生活的舒适性有了更高的要求,经济性不再是消费者追求的唯一目标。发展利用燃气,可以减轻城市居民生活的劳动量及劳动强度、改善家居环境,降低或消除液化石油气在运输、储存、销售、使用等环节上的安全隐患。使用天然气在经济上比使用液化石油、电能具有一定的优势。3 上部跨越方案
8、跨越是一种先进成熟的非开挖穿越施工方法,施工时完全在中线干渠渠道两岸陆地上进行,具有不破坏渠堤、不扰动河床、不影响水流、对环境影响相对小等优点。但当天然气管道架空跨越时,需要在两侧进行永久征地,管道长期暴露在外,不利于管道安全运营,对其运行保护、检修的难度增大,并且对水源工程的水质、运行管理均有较大影响;跨越方案还涉及管道桥梁架设等内容,同时跨越穿越施工周期长,施工难度较大,投资高。因此 M管道工程不考虑管道架空跨越的方式,仅采用地下穿越的方式。4 穿越位置的比选在与干渠运管单位充分沟通后,拟定了两个可行的穿越线路方案。线路 1:起自镇平县袁营村,途径常营村、王官营村、房营村,在房营村南穿越南
9、水北调中线干渠,止于宋营村东 1#侯集阀室,线路长度约 9.8km。线路 2:起自镇平县袁营村,途径大赵营村、谭寨村,在谭寨村南穿越南水北调中线干渠,后途径姜营村、高营村,止于宋营村东1#侯集阀室,线路长度约 9.0km。线路 1 穿越处涉及 2 处文物遗址,为大赵营遗址、壶瓶嘴墓地,南阳市文化广电和旅游局关于镇平邓州天然气输气管道工程项目规划选址的文物保护意见指出“建议避让文物分布点”。此外,中线干渠渠堤经回填碾压行成,其密实度与原状土相比较弱,管道从中线干渠下方穿越,施工过程可能存在冒浆风险。线路1在穿越位置附近村庄密集,可利用施工场地狭小,对管材运输、施工场地有一定条件制约。线路 2 管
10、线从中线干渠倒虹吸底板高程以下穿越,相当于倒虹吸结构底板对管线与渠道有了一层隔绝保护,对渠道及水质的保护能力增强。穿越处未穿越文物遗址,无不良地质条件,地层结构良好、土层稳定且施工技术措施到位,安全风险可控,可以消除对倒虹吸结构的影响,拐弯少更符合线路总体走向。穿越位置附近还一定的施工场地及便利的交通运输条件。因此 M 管道工程穿越段采用线路 2 方案更合理。5 管径的比选目前国内天然气管道使用管材分为无缝钢管、焊接钢管两类。无缝钢管存在金属分层、壁厚不均、存在残余应力、表面光洁度差、设备工艺不成熟、管道口径较小等缺点,焊接钢管具有壁厚均匀、残余应力低、焊缝强度高、一致性好等优点,因此 M管道
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