大伙房水庫輸水應(yīng)急入連工程建設(shè)必要性及工程特點(diǎn)

徐 鋒，高 岳，李國棟

（遼寧省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，遼寧 沈陽 110006）

1 項(xiàng)目背景

大連市是資源性缺水地區(qū)，水資源總量為32.51億m3，人均占有量僅為579 m3，約占全國人均占有量的1/4。金州以南地區(qū)水資源總量為3.26億m3，人均占有量為117 m3，屬極為缺水地區(qū)。水資源短缺一直是制約大連市國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要因素。多年來，大連市先后投入建設(shè)了引碧入連一、二、三期工程，英那河水庫擴(kuò)建和引英入連供水一、二期工程，有效緩解了水資源供需矛盾，但是按照大連市國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中長期供水規(guī)劃預(yù)測(cè)，到2015年（正常年景下）缺水2.7億m3，到2030年將缺水5.7億m3。隨著大連市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和城市化進(jìn)程的加快，特別是實(shí)施“五點(diǎn)一線”沿海經(jīng)濟(jì)開發(fā)開放戰(zhàn)略后，大連市現(xiàn)有的供水布局已不滿足發(fā)展的需求，且境內(nèi)的水資源承載能力已達(dá)到極限，也只有通過跨流域調(diào)水才能解決大連市的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展用水問題。

2005年，遼寧省委提出了利用大伙房水庫輸水工程盡可能解決大連市缺水問題的意見，為此，組織開展了工程建設(shè)的可行性研究工作，于2006年完成了可行性報(bào)告的編制工作，同時(shí)完成了環(huán)評(píng)、土地預(yù)審、水資源論證和水土保持方案等8個(gè)專項(xiàng)報(bào)告的審查和審批工作。2008年5月，省發(fā)改委對(duì)可行性報(bào)告予以批復(fù)。2008年11月，省發(fā)改委對(duì)該工程的初步設(shè)計(jì)報(bào)告正式批復(fù)。至此，大伙房水庫輸水應(yīng)急入連工程前期工作已經(jīng)全部完成，可進(jìn)入工程建設(shè)階段。

該工程建設(shè)規(guī)模年調(diào)水3億m3，其中2億m3水利用引碧三期工程富余能力送至洼子店水庫，經(jīng)調(diào)節(jié)保障金州以南地區(qū)的用水需要；另1億m3水通過鋪設(shè)輸水管線和利用引碧應(yīng)急入連工程輸水設(shè)施送至瓦房店市東風(fēng)水庫附近受水池，保障長興島臨港工業(yè)區(qū)和瓦房店地區(qū)的用水需要。

2 工作過程

針對(duì)該工程長距離、大流量、大管徑、高工壓的輸水線路特點(diǎn)，設(shè)計(jì)工作對(duì)工程項(xiàng)目進(jìn)行了細(xì)致的研究，各專業(yè)設(shè)計(jì)人員現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際線路查勘多次，遵循選線原則，從地形條件、地質(zhì)狀況、管材選擇、施工難度、工程造價(jià)、移民占地、環(huán)境保護(hù)、節(jié)能等多方面綜合考慮，對(duì)輸水線路走向、工程布置及主要建筑物等設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了多角度、全方面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較和論證，使得項(xiàng)目順利通過審查、評(píng)估單位的評(píng)審。咨詢工作為項(xiàng)目的順利實(shí)施奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3 工程特點(diǎn)

1）長距離輸水與泵站聯(lián)合工作的水力過渡過程分析

大伙房水庫輸水應(yīng)急入連工程是基于1998—2003年大連市嚴(yán)重缺水條件下提出的。為解決這一難題，遼寧省政府提出利用大伙房水庫輸水二期工程來實(shí)現(xiàn)。即從二期工程的鞍山加壓泵站接引。由于大伙房水庫輸水二期工程輸水線路為復(fù)線且長度為220 km，中間分水口多處，連接管多處；大伙房水庫輸水應(yīng)急入連工程管路長約167.0 km，且中間設(shè)有無壓輸水連接洞。由此組成的輸水線路的水力過渡過程是極其復(fù)雜的，為解決好這一問題，該工程采取多家分析論證，提出了一整套可行的工程結(jié)構(gòu)措施及其運(yùn)行管理辦法，確保輸水安全。

2）高壓、大口徑、高難度系數(shù)PCCP輸水管材

大伙房水庫輸水應(yīng)急入連工程為跨流域調(diào)水工程，根據(jù)地理?xiàng)l件，需設(shè)2座加壓泵站保證輸水完成，由此導(dǎo)致加壓泵站出口一定距離內(nèi)屬高壓區(qū)范圍。經(jīng)計(jì)算分析，管線長度約40 km范圍為1.4 MPa的高壓區(qū)，為此對(duì)管材適應(yīng)性要求高，加之該工程輸水管徑為2.8 m，從而使輸水管的工作難度系數(shù)加大。在約40 km長度范圍這種工況在國內(nèi)及省內(nèi)是僅有的工程，為國內(nèi)工程積累了經(jīng)驗(yàn)。

3）充分利用可借用水頭達(dá)節(jié)省能源

大伙房水庫輸水應(yīng)急入連工程引水接引點(diǎn)是在大伙房水庫輸水二期工程的鞍山加壓泵站處。大伙房水庫輸水二期工程的取水口為大伙房水庫，水庫正常高水位為131.6 m，經(jīng)50年大伙房水庫水文資料分析庫水位多年平均在120 m高程以上。結(jié)合大伙房水庫輸水二期工程的實(shí)際情況，鞍山加壓泵站進(jìn)口壓力在一年內(nèi)有很多的時(shí)間內(nèi)均有較高的剩余水頭，平均剩余水頭為19.4 m。流量按90萬t/d、按電價(jià)為0.6元/（kW·h）計(jì)算，大伙房水庫輸水應(yīng)急入連工程利用此水頭，可節(jié)省年運(yùn)行電費(fèi)1 125萬元。

4）跨河采用鋼管外包鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)形式

該工程多處跨越大中型河流，采用鋼管做倒虹吸過河床是傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。但由于穿越堤防及灘地時(shí)管頂上覆土有較大的埋深段，不采取有效的工程措施，那么對(duì)于鋼管的外壓失穩(wěn)問題將會(huì)帶來不利影響，進(jìn)而會(huì)帶來一系列的工程輸水安全問題。經(jīng)計(jì)算分析，在鋼管外包鋼筋混凝土的措施能夠有效地抵御上部高埋深覆土的外力，使鋼管本身只承受內(nèi)水壓力。這樣就能很好地解決失穩(wěn)鋼管的外壓失穩(wěn)問題。

5）高含水量粉質(zhì)粘土、粘土用于回填料的處理措施

該工程輸水隧洞前線路大部分處于沖積海積低平原地貌類型，因此改段輸水管線基礎(chǔ)土質(zhì)大多為淤泥質(zhì)土、近淤泥質(zhì)土等軟弱土，環(huán)境水和土壤的腐蝕性強(qiáng)。而且絕大部分溝槽基礎(chǔ)處于地下水位以上，屬于高含水量粉質(zhì)粘土及粘土，用此料作為回填料在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行回填，其壓實(shí)度難以滿足要求。根據(jù)實(shí)際情況提出要分層開挖堆放及設(shè)置必要的排氣及外摻料等措施使其達(dá)到壓實(shí)度要求。即對(duì)溝槽開挖土采用地下水位以上、地下水位以下兩種分層開挖方式進(jìn)行分別堆放；對(duì)處于地下水位以下含水量大的溝槽開挖土采取必要的通風(fēng)排氣措施，或添加石灰料等方法來降低溝槽土的含水量，使其達(dá)到規(guī)范要求的壓實(shí)度要求。

6）隧洞監(jiān)測(cè)自動(dòng)化程度高

該工程長隧洞的運(yùn)行監(jiān)測(cè)和實(shí)施自動(dòng)化高，用于輸水隧洞這部分采集系統(tǒng)由切趾型光纖光柵傳感器、單/多芯鎧裝單模光纜、光纖光柵數(shù)據(jù)采集設(shè)備（光纖光柵分析儀）、監(jiān)控系統(tǒng)軟件、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控計(jì)算機(jī)及信息管理軟件等組成。與傳統(tǒng)的弦式及插阻式相比，系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：可靠性好、測(cè)量精度高、抗干擾能力強(qiáng)；傳輸距離遠(yuǎn)，最遠(yuǎn)可傳輸不少于20 km的距離；隧洞內(nèi)無需供電；除傳感器外，整個(gè)系統(tǒng)在隧道內(nèi)僅需安裝幾根多芯鎧裝光纜，即可將監(jiān)測(cè)斷面的傳感器引至隧洞外且監(jiān)測(cè)人員便于接近的地區(qū)；抗電磁干擾、抗腐蝕、抗雷擊，能在各種惡劣的環(huán)境下工作，更適合全斷面過水的隧洞；系統(tǒng)維護(hù)簡單容易，成本低。

7）經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)分析

由國民經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)成果知，經(jīng)濟(jì)內(nèi)部收益率為17.73%，大于社會(huì)折現(xiàn)率8%，經(jīng)濟(jì)凈現(xiàn)值為535 163萬元，經(jīng)濟(jì)效益費(fèi)用比為1.49，項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)較好。由國民經(jīng)濟(jì)敏感性分析成果知，項(xiàng)目具有較強(qiáng)的抗風(fēng)險(xiǎn)能力。因此，項(xiàng)目在經(jīng)濟(jì)上是合理的。

由財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)成果知，整個(gè)工程全部投資的所得稅后的財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率為6.38%，所得稅后的財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值為190 209萬元，所得稅后的投資回收期為17.13年。財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)指標(biāo)較好。項(xiàng)目在財(cái)務(wù)上是可行的。

8）社會(huì)評(píng)價(jià)分析

該工程是由大連市政府投資的公益性工程，該工程的建設(shè)將改善大連市現(xiàn)狀缺水狀況，改善因水資源過度開發(fā)產(chǎn)生的生態(tài)環(huán)境問題，為大連市近期經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供可靠水源，促進(jìn)大連市新型產(chǎn)業(yè)基地的建設(shè)和發(fā)展，社會(huì)效益顯著。

4 結(jié)語

大連市地處嚴(yán)重缺水地位，水資源嚴(yán)重匱乏，供需矛盾十分突出。大連市現(xiàn)狀水資源的開發(fā)利用程度較高，水的重復(fù)利用率較高，挖掘空間有限。城市供水不足成為制約大連市社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，和人民生活水平提高的嚴(yán)重問題。開辟新的供水資源勢(shì)在必行。

大伙房輸水應(yīng)急入連工程，是在大伙房水庫輸水二期工程的中部位置鞍山段處接引。該工程充分利用水源達(dá)到節(jié)省能源目的，由此部分輸水管線長，為跨流域調(diào)水，且為直連對(duì)接方式合二為一體，為此水力過程復(fù)雜，管理難度大，為保證工程安全輸水，經(jīng)多方的研究，解決了：高壓、大口徑。工作難度系數(shù)高的PCCP管材問題。與此同時(shí)基本解決了高含水量粘土及粉質(zhì)粘土回填壓實(shí)度的問題。

該項(xiàng)工程的PCCP管長距離、高壓與大口徑的應(yīng)用，以及高含含水量粘土，粉質(zhì)粘土用于回填料的處理措施，為同類工程提供了借鑒的方法和經(jīng)驗(yàn)。