重慶觀景口水利樞紐工程輸水線路選擇

劉春冬

（中水北方勘測設計研究有限責任公司，天津 300222）

1 工程概況

觀景口水利樞紐是重慶市重點水源工程之一，位于巴南區(qū)五布河干流上，水庫壩址位于巴南區(qū)東泉鎮(zhèn)（重慶東溫泉所在地）上游約4.5 km的雙勝村，距重慶市市中心約55 km。工程任務以城市供水為主，同時兼顧沿線小城鎮(zhèn)、農業(yè)灌溉及農村人畜用水。主要供水對象為重慶市南岸區(qū)的茶園—鹿角組團、輸水沿線的二圣鎮(zhèn)、惠民鎮(zhèn)及壩下游的東泉鎮(zhèn)等。本工程由水庫和輸水工程組成，推薦壩型為混凝土面板堆石壩，最大壩高58.9 m，水庫總庫容1.52億m3，調節(jié)庫容1.19億m3；輸水工程線路總長25.03 km，設計輸水流量4.76 m3/s，加大輸水流量5.76 m3/s。本工程等別為II等，工程規(guī)模為大（2）型。

2 工程地質條件

2.1 區(qū)域地質

工程區(qū)位于四川盆地東南邊緣，地勢由西北向東南逐漸升高，至測區(qū)東南部過渡為中低山區(qū)。工程區(qū)除泥盆系、石炭系、第三系地層缺失外，從寒武系至第四系地層均有分布。工程區(qū)大地構造單元屬于揚子準地臺東南部的四川臺坳中的川東陷褶束，主要構造由一系列NE－NNE向近于平行的褶皺組成。與褶皺相伴生的相同走向的斷裂主要發(fā)育在背斜軸部及其傾沒端以及背斜軸線彎轉和軸面扭轉地帶，向斜內斷層不發(fā)育。工程區(qū)地震基本烈度為Ⅵ度。

2.2 輸水線路工程地質

輸水線路先后穿越大致平行的4條山體及鴨溪河、二圣河、魚溪河3條河流和多條大型沖溝，地形較復雜。地層巖性以泥巖為主，局部為砂巖、灰?guī)r。沿線斷層不發(fā)育。沒有發(fā)現(xiàn)大規(guī)模的滑坡、泥石流等不良地質現(xiàn)象。輸水隧洞圍巖類別以Ⅳ類為主，局部為Ⅲ類或Ⅴ類。

輸水線路經過地層以泥巖為主，巖體透水性弱，巖體基本屬弱－微透水，個別段為中等透水。輸水線路經過三疊系下統(tǒng)嘉陵江組 （T1j）和中統(tǒng)雷口坡組（T2l），該地層巖性以灰?guī)r、白云巖為主，巖溶發(fā)育，為地熱儲層，據(jù)東泉六口地熱水井勘察及2010年地熱水儲量核查，各地熱水井靜水位均在280 m以下。

3 輸水線路選擇

3.1 選線思路及原則

本工程線路選擇的思路是：確定起點和終點→確定中間控制性結點 （如泵站或跨越較大河流位置等）→選擇具有代表性、可行的兩條輸水線路→通過經濟技術比較確定最終線路。

本工程輸水線路沿線分別預留姜家鎮(zhèn)、二圣鎮(zhèn)、惠民鎮(zhèn)分水口，輸水的終點是重慶市南岸區(qū)的茶園工業(yè)區(qū)。線路選擇應綜合考慮供水目標要求、地形地質條件、工程布置、施工、占地、進水口及分水口門位置、運行管理、環(huán)境影響等多種因素，通過多方案的技術經濟比較確定。東溫泉是國家首批命名的“中國溫泉之鄉(xiāng)”，是重慶“五方十泉”的重要組成部分，也是重慶市作為“中國溫泉之都”的重要條件，故本工程選線原則在一般原則基礎上應著重考慮環(huán)境影響，即不影響地熱儲層。

3.2 進水口位置選擇

觀景口水利樞紐工程水庫壩址位于蘆溝河與五布河交匯處，左側為五布河，右側為蘆溝河。本工程的受水區(qū)均位于五布河河道左岸，故進水口位置從該河道左岸選擇。考慮到本樞紐工程大壩為當?shù)夭牧蠅?，進水口初定選用獨立進水口，采用岸邊取水方式。

本工程輸水線路終點位于水庫樞紐西北，越向壩址上游距離輸水終點越遠，故進水口應盡量靠近壩址；由于水庫由兩河匯流而成，中間隔開，故進水口亦應盡量靠近樞紐部位——兩河合流區(qū)域。綜合左岸地形地質條件，考慮經濟和管理等各方面因素，進水口選擇在距離大壩左壩肩約400 m處一沖溝內，溝端部設副壩，與主壩交通連接，并避開了泄洪兼放水洞（導流洞改建而成）進口。

3.3 輸水終點及控制水位確定

本工程是以城市供水為主，供水目標為重慶市南岸區(qū)的茶園工業(yè)區(qū)，同時兼顧二圣鎮(zhèn)、惠民鎮(zhèn)小城鎮(zhèn)用水和姜家鎮(zhèn)、二圣鎮(zhèn)、惠民鎮(zhèn)的部分農業(yè)灌溉用水。供水目標位置自東向西依次為姜家鎮(zhèn)、二圣鎮(zhèn)、惠民鎮(zhèn)和茶園工業(yè)區(qū)，終點為茶園工業(yè)區(qū)（規(guī)劃水廠）。

綜合考慮茶園新區(qū)的地形條件和規(guī)劃水廠的要求，茶園新區(qū)的設計供水水位為283 m。小城鎮(zhèn)供水點中二圣鎮(zhèn)地面高程約285 m，惠民鎮(zhèn)地面高程約290 m，供水水位相應略高。

輸水線路主要供水點——重慶市南岸區(qū)茶園工業(yè)區(qū)的供水設計流量為3.47 m3/s，占總設計流量的73%，如考慮重慶市城區(qū)應急水源的作用，則比重就更大。本著“著眼主要矛盾、兼顧次要矛盾”的原則，本輸水工程的設計原則是首先考慮茶園工業(yè)區(qū)供水，兼顧其他方面。因此，以茶園新區(qū)的設計供水水位283 m為主要控制條件，向上游逆推泵站的出水水位，中間兼顧其他水位。由于供水水位的降低，線路成洞比例相應加大，交叉建筑物長度相應減少，可以減少工程投資，增加工程的安全性，也相應可以減少工程的運行費用。

3.4 泵站級數(shù)及位置選擇

（1）泵站級數(shù)：根據(jù)進水口及供水點的水位、地形條件，為實現(xiàn)向各供水點供水目標，須采用泵站提水供水。觀景口水庫最低供水水位254 m、極限死水位252 m、最高供水水位281 m，茶園新區(qū)的設計供水水位為283 m，考慮輸水線路沿程的水頭損失，泵站的最大凈揚程約49 m、平均凈揚程約34 m?？紤]到泵站揚程不大，輸水線路采用一級泵站提水，這樣可以減少工程投資和運行成本，并且管理方便。

（2）泵站位置選擇：輸水線路通過的地熱儲層為三疊系下統(tǒng)嘉陵江組和中統(tǒng)雷口坡組，據(jù)東泉六口地熱水井勘察及2010年地熱水儲量核查，各地熱水井靜水位均在280 m以下。為確保不對東溫泉造成影響，線路穿過該區(qū)域段高程應高于280 m，并盡量抬高?？紤]到以上原因和線路進、出口水位的相互關系，泵站位置只能設于該區(qū)域前部即輸水線路首部，揚水達到相應高程后通過該區(qū)段。泵站設于首部亦可以減少各分水口提水揚程（或實現(xiàn)其自流），避免各分水口門的重復投資和減少工程運行、管理的費用。

綜合考慮地形地質條件、工程運行管理和經濟性，泵站采用庫外泵站，級數(shù)為1級，位置選擇在位于輸水線路樁號0+240.3 m處的桐子埡口下游花生基（副壩下游）、輸水線路首部。

3.5 線路輸水方式選擇

（1）泵站前：泵站前選用有壓輸水方式，管線部分的投資較大，泵站機電部分由于采用變頻機組工程投資略有增加；但由于充分利用了水庫水位，抽水電費節(jié)省較大。無壓輸水方式則相反。

如采用無壓輸水方案，進水口須采用閘門控制流量和洞內消能措施，由于泵站前隧洞較短，消能布置較困難，工程安全性差、運行管理不便，如誤操作安全隱患較大；由于泵站位置較狹窄，布置泵站前池較困難。綜上考慮，泵站前采用無壓輸水方式比較困難，基本不可行。采用有壓輸水方案，線路承壓水頭小于50 m，采用簡單工程措施可以滿足結構安全，且綜合考慮抽水電費其經濟效益明顯較優(yōu)。所以，泵站前推薦采用有壓輸水方式，以下線路方案的比較均采用此方案。

（2）泵站后：泵站后輸水線路主要為隧洞，本工程輸水線路關鍵是對三疊系下統(tǒng)嘉陵江組和中統(tǒng)雷口坡組的地熱儲層的影響。為確保不對東溫泉造成影響，盡量抬高該段輸水線路高程，線路采用無壓輸水方式，即采用無壓隧洞輸水。無壓隧洞對各分水口門的設置、隧洞的檢修維護、工程的管理和運行都比較方便，并且工程安全性和經濟性較好，因此其他隧洞段亦采用無壓隧洞輸水。

綜合以上分析和比較，考慮到沿線的實際情況和供水要求，選定本線路的輸水方式為：自流有壓＋泵站集中揚水＋無壓輸水，即泵站前采用有壓輸水，經泵站集中揚水后采用無壓輸水，沿線分設姜家鎮(zhèn)、二圣鎮(zhèn)和惠民鎮(zhèn)分水口后最終輸水至茶園新區(qū)。

3.6 線路方案初選

輸水線路沿線經過地區(qū)，地勢基本由北向南逐漸升高，地形主要呈狹長條形山脈與丘陵相間的“平行嶺谷”景觀。各條山脈由北向南平行延伸，高程一般在500～900 m，其間分布著高程在300～500 m相對寬闊的丘陵。丘陵區(qū)河溝縱橫，河流總體走向為自南向北，與山脈平行，最終匯入長江，谷地河床高程200～400 m，與山地局部相對高差達500 m。輸水線路基本走向為由東向西，故很難避開相應山脈和河溝，其先后穿越幾乎相互平行的4條山脈以及鴨溪河、二圣河、魚溪河3條較大河流和多條大型沖溝，地形復雜，谷地（丘陵）均位于3條河流兩側，其中以魚溪河和二圣河段較寬闊，總體均呈自北向南縮窄趨勢。因各山山脈被自南向北的河、溝所切割，且高程相差較大，輸水線路沒有條件采用全線明敷繞線方案，只能局部采用。

綜上分析，在線路方案比選中不再考慮全線明敷繞線方案，只進行了隧洞線路方案的擬定（方案局部采用了明敷繞線方案）。

（1）線路方案擬定：對于本輸水線路而言，在確定進水口、泵站和輸水終點后，線路的直線連接是最短的。首部至鴨溪河段，直線線路南側由東向西依次為本工程混凝土骨料和塊石料場、桃子蕩背斜淺溶蝕溝部位大面積魚塘、槐園和新橋水庫、鴨溪河支流密集及干流蜿蜒曲折段；后段線路北側依次為本工程未建配套工程魚塘灣水庫、二圣鎮(zhèn)、未建配套工程龍洞灣水庫和現(xiàn)有迎龍湖水庫，南側為重慶電力公司500 kV巴南變電站和惠民鎮(zhèn)。線路穿過未建的魚塘灣水庫、龍洞灣水庫和現(xiàn)有迎龍湖水庫庫尾。直線以北因谷地相對更加開闊，如選線路將增加交叉建筑物和明敷管線的長度，因斜穿山脈也將增加隧洞長度，且北側已進入魚塘灣水庫、龍洞灣水庫和迎龍湖水庫較寬闊水域，故直線以北選線和直線方案已沒有可比性，此方案命名為北線方案。

北線首部至鴨溪河段由于南側料場、魚塘和幾個小水庫的原因，線路南移已基本沒有可比性；北線線路后半段經過地區(qū)大部為低洼地段，并經過未建的魚塘灣水庫、龍洞灣水庫和現(xiàn)有迎龍湖水庫庫尾，線路成洞長度較短、交叉建筑物多而且較長，工程永久和臨時占地較多，拆遷量較大；因地形地質條件復雜、交叉建筑物多且長、隧洞頻繁進出，嚴重影響輸水線路施工和運行安全，增大工程造價。為減少工程造價及滿足工程安全運行要求，且綜合考慮分水口門和檢修口的自流情況，后半段線路選線略向南移，向地勢較高部位偏移，使其地形條件盡量高于分水點高程且易于成洞，減少交叉建筑物和明敷線路長度，并盡量與山、溝正交且盡量減少線路長度，形成南線方案作為比選方案，同時開展工作。

南線方案二圣河至魚溪河段基本為東西向，其北側由東向西依次為未建的魚塘灣水庫較寬闊水域段即二圣河河勢震蕩部位、重慶電力公司500 kV巴南變電站和惠民鎮(zhèn)、魚溪河支流密集和干流蜿蜒曲折段——谷地較寬和居民較密集地段，線路過魚溪河后基本轉向西北至終點。此線路北側二圣河和魚溪河谷地較開闊，南側也基本相同或較寬，線路已無再南移的必要。

（2）線路方案布置：綜合考慮以上因素，結合現(xiàn)場勘察情況，初步選定北線和南線2條輸水線路進行詳細比選，線路布置如圖1所示。

圖1 線路布置

北線方案水平投影總長21.325 km，進水口后采用首端有壓隧洞輸水0.24 km接泵站集中揚水、然后無壓輸水至終點的輸水方式。該方案除泵站樞紐外隧洞長約14.013 km；交叉建筑物共17座，總長2.841 km，其中進水口1座、管橋7座、埋涵7座、渡槽2座；埋管11段，總長4.071 km；泵站樞紐1座，長0.40 km；沿線輸水隧洞成洞比例67.0%。

南線方案水平投影總長25.03 km，采用首端有壓隧洞輸水0.24 km接泵站集中揚水、然后無壓輸水至終點的輸水方式。該方案除泵站樞紐外隧洞長約18.688 km；交叉建筑物共13座，總長2.778 km，其中進水口1座、管橋4座、埋涵6座、渡槽2座；埋管7段，總長3.164 km；泵站樞紐1座，長0.40 km；沿線輸水隧洞成洞比例75.9%。

3.7 線路方案選定

（1）北線方案：優(yōu)點是線路最短；缺點是線路經過深沖溝密集地段和谷地范圍大，無壓輸水具備成洞條件的長度相對最短，輸水線路進出洞頻繁，交叉建筑物或明敷線路長，明挖地段范圍大，拆遷建筑物多，處于未建的魚塘灣水庫、龍洞灣水庫和現(xiàn)有迎龍湖水庫的庫區(qū)和庫尾，工程安全性較差。穿高速公路時，從其下凈寬5 m的涵洞穿過，施工較困難。

（2）南線方案：優(yōu)點是地勢較高，全線隧洞埋深較深，無壓輸水具備成洞條件的長度相對較長，成洞條件較好，明挖段范圍較小，占地及拆遷建筑物少，適宜隧洞輸水方式，避開了相應水庫，工程安全性較好。穿高速公路時，從其下凈寬10m的涵洞穿過，施工比北線簡單。缺點是線路水平投影長，較北線長3.705 km。

上述2個方案的經濟比較采用可比土建工程量和可比投資進行，北線方案主體土建可比投資40 595.65萬元，占地、移民和拆遷費用5 865.57萬元，可比總投資46 461.22萬元；南線方案主體土建可比投資40 379.99萬元，占地、移民和拆遷費用4 780.49萬元，可比總投資45 160.48萬元。

經以上技術、經濟比較，南線方案經濟上略優(yōu)，工程安全性較好，線路穿過高速公路施工難度較小，占地及拆遷建筑物少，并可以避開相應水庫和遠期一些不確定水庫因素，并位于主要受水點上游，所以選定南線方案為推薦方案。

4 結語

綜合考慮供水目標要求、地形地質條件、工程布置、施工、占地、進水口及分水口門位置、運行管理、環(huán)境影響等多種因素，結合本工程特點和線路選擇的思路，通過多方案的技術經濟比較確定輸水線路，對類似工程有借鑒作用。目前，本工程可研報告已通過水利部審查，線路選擇已得到肯定。