明仙溝引蓄水工程設(shè)計(jì)方案比選

李昕生

（山西省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024）

明仙溝引蓄水工程設(shè)計(jì)方案比選

李昕生

（山西省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024）

通過對(duì)晉祠泉復(fù)流暨汾河流域生態(tài)環(huán)境綜合治理試點(diǎn)工程明仙溝引蓄水工程管線取水口及供水線路、蓄水型式、蓄水壩址及庫區(qū)防滲四種方案的比選，選擇出最佳的一種經(jīng)濟(jì)技術(shù)設(shè)計(jì)方案，不僅可以降低工程造價(jià)，提高工程質(zhì)量、縮短工期，還可以使資金得到合理的利用，可為類似工程提供參考。

晉祠泉；取水口及供水線路；庫區(qū)防滲；明仙溝

1 工程概述

晉祠難老泉出露于太原西山懸甕山下，距太原市城區(qū)25 km，是晉祠泉巖溶水的集中排泄點(diǎn)。由于地下水長期嚴(yán)重超采和采煤排水的影響，使晉祠泉地下水的補(bǔ)給系統(tǒng)遭到嚴(yán)重破壞，導(dǎo)致晉祠泉斷流。

晉祠泉水的枯竭，給當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境造成了巨大的負(fù)面影響，造成每年大約2.5億元的經(jīng)濟(jì)損失，山西省委省政府高度重視泉水?dāng)嗔鲗?duì)晉祠旅游業(yè)的沖擊。為了晉祠泉域地下水位的繼續(xù)回升，本次設(shè)計(jì)擬從山西省萬家寨引黃入晉工程聯(lián)接段清徐原水直供（供水水源為引黃水）輸水管線上分水，并在分水口處布置一座水源泵站，鋪設(shè)壓力管道將水提引至明仙溝內(nèi)的新建調(diào)蓄池，滿足周邊灌溉用水需求，同時(shí)作為晉祠泉域地下水的應(yīng)急補(bǔ)給水源。

2 方案比選

結(jié)合本次供水工程利用多方案比選并結(jié)合經(jīng)濟(jì)技術(shù)評(píng)價(jià)方法，選擇最合理的設(shè)計(jì)方案。通過管線取水口及供水線路、蓄水池壩址、蓄水型式、蓄水防滲措施四方面進(jìn)行分析比較。

2.1 管線取水口及供水線路方案比選

明仙溝引蓄水工程水源，是利用山西省萬家寨引黃入晉工程聯(lián)接段清徐原水直供工程輸水線路上設(shè)置分水口，水流引出后經(jīng)水源泵站加壓后向明仙溝蓄水池供水。

方案一：在濱河西路與迎賓路交叉口樁號(hào)10+ 843.56處增設(shè)一處分水口。在分水口后設(shè)置1座控制閥井和1座水源泵站，水源泵站采用半地下式結(jié)構(gòu)。壓力供水管道從泵站出來后沿迎賓路南側(cè)布置，分別穿越西干渠、新晉祠路、清水河后以頂管方式穿越迎賓路；然后管線沿迎賓路北側(cè)布置，分別穿越西山運(yùn)煤通道和大運(yùn)高速公路高架橋，再以頂管方式穿越舊晉祠路后沿智柏渠右側(cè)赤橋村道路布置（智柏渠為明仙溝至清水河的排洪灌溉渠），沿該渠道直接進(jìn)入明仙溝后沿進(jìn)山道路送至明仙溝蓄水池。引水線路全長7.35 km。

方案二：在濱河西路與迎賓路交叉口清徐原水直供管線9+300m處增設(shè)一處分水口。在分水口后設(shè)置一座控制閥井和一座水源泵站。壓力供水管道沿南瓦窯、鵝歸店、周家莊新村南側(cè)布置，穿越西干渠后沿其西側(cè)鋪設(shè)，在電廠北側(cè)折向西，穿越新晉祠路、清水河后沿迎賓路北側(cè)布置，分別穿越西山運(yùn)煤通道和大運(yùn)高速公路高架橋，再以頂管方式穿越舊晉祠路后沿智柏渠右側(cè)赤橋村道路布置（智柏渠為明仙溝至清水河的排洪灌溉渠），沿該渠道直接進(jìn)入明仙溝后沿進(jìn)山道路送至明仙溝調(diào)蓄池。引水線路全長8.6 km。

方案三：在晉陽湖東南角的清徐原水直供工程附近修建水源一級(jí)泵站，壓力管道沿風(fēng)峪溝北岸后至棘針村南穿越風(fēng)峪溝后沿苗圃間道路向南，連續(xù)穿越繞城高速、苗圃、小店路后，沿大運(yùn)高速東側(cè)向南穿越晉隆石膏廠、太原復(fù)合肥廠至?xí)x源鎮(zhèn)，轉(zhuǎn)而向西，至太原滌綸廠后沿晉祠路東側(cè)鋪設(shè)，至西鎮(zhèn)村后穿越舊晉祠路，最后沿西仁線向南至赤橋村后進(jìn)入明仙溝，引水入明仙溝調(diào)蓄池。線路全長9.96 km。

經(jīng)綜合比較，方案一沿線穿越農(nóng)田、林地、苗圃較多，拆除工程量少，同時(shí)頂管穿越高等級(jí)公路5次，總投資4 421萬元；方案二沿線穿零星的建筑物較多，拆除工程量多，同時(shí)頂管穿越高等級(jí)公路4次，總投資5 314萬元；方案三拆除工程量最多，同時(shí)頂管穿越高等級(jí)公路5次，總投資6 103萬元。綜上分析推薦采用第一種設(shè)計(jì)方案。

2.2 蓄水壩址方案比選

晉祠泉復(fù)流暨汾河流域生態(tài)環(huán)境綜合治理試點(diǎn)工程（明仙溝引蓄水工程）的任務(wù)是在漏斗中心區(qū)域?qū)嵤┙囱a(bǔ)水，促進(jìn)晉祠泉水復(fù)流，并保證汾河流域生態(tài)植被恢復(fù)和晉祠周邊生態(tài)及灌溉用水需求。晉祠泉域?yàn)檫吷介_闊區(qū)域，是古晉陽城舊址，村莊及文物古跡比較密集，為了避免征地移民難的問題，調(diào)蓄池位置應(yīng)在溝谷等入口及建筑物均較為分散的區(qū)域布置。經(jīng)實(shí)地勘察，風(fēng)峪溝、明仙溝及馬房溝3條溝可滿足要求。

風(fēng)峪溝距難老泉泉眼上游約5 km處，受太古公路太山風(fēng)景區(qū)和店頭古村影響，可修建鋼壩閘等低水頭蓄水工程。風(fēng)峪溝店頭村以下河道兩側(cè)均為裸露的灰?guī)r區(qū)，節(jié)理發(fā)育、滲水性良好，是晉祠泉較好的補(bǔ)給區(qū)。但風(fēng)峪溝流域面積較大，汛期洪水混入，且溝內(nèi)建有采礦企業(yè)，排污嚴(yán)重，水質(zhì)難以保障，影響泉域補(bǔ)給。

馬房溝距難老泉泉眼下游約1 km處，由于位于下游，補(bǔ)水效果不佳，而且入庫管道線路需繞過晉祠公園及博物館，管線布置困難。

明仙溝距難老泉泉眼上游1 km處，位于晉祠泉西北方向。根據(jù)該區(qū)等水位線圖，晉祠泉泉水主要由西北方向來的巖溶水補(bǔ)給，勘察實(shí)驗(yàn)證明滲漏水對(duì)晉祠泉恢復(fù)有促進(jìn)作用。

綜上分析，蓄水池壩址應(yīng)在明仙溝內(nèi)布置。

2.3 蓄水型式方案比選

明仙溝溝道較窄，可以選用攔河閘蓄水入滲，泄洪可采用沖沙閘型式泄洪。經(jīng)過現(xiàn)場勘查綜合比較后，發(fā)現(xiàn)修建攔河閘有以下幾方面難點(diǎn)：第一，明仙溝兩岸均為天然植被，巖石穩(wěn)定性較差，大范圍地向兩側(cè)開挖才具備良好的壩肩地質(zhì)條件；第二，明仙溝坡度較大，平均縱坡在6.6%左右，下游坡度雖緩，但要達(dá)到蓄水3 000m2左右面積，則需要6~8m高的鋼制閘門，但蓄水量卻不足2萬m3；第三，修建攔河閘后進(jìn)場道路修建困難，需削山開坡；第四，溝底覆蓋層平均厚度為7m，且下部巖層風(fēng)化較為嚴(yán)重，閘基礎(chǔ)處理困難。

明仙溝覆蓋層較厚，240m長度范圍內(nèi)溝底覆蓋層平均厚度為7m，經(jīng)計(jì)算，能夠滿足修建調(diào)蓄池填筑方量需求，避免了因爆破巖石帶來的負(fù)面影響。

因此，本項(xiàng)目不考慮修建攔河閘的型式蓄水，推薦采用筑壩修建調(diào)蓄池方案。

2.4 庫區(qū)防滲方案比選

由于下游赤橋古村和晉祠賓館距離蓄水區(qū)較近，調(diào)節(jié)池蓄水后將會(huì)沿著溝谷覆蓋層及下部基巖強(qiáng)風(fēng)化層下滲，考慮到蓄水后滲漏對(duì)下游建筑物及兩岸構(gòu)成浸沒的不利影響，擬采用防滲墻加帷幕灌漿、土工膜全庫防滲兩種防滲方案。

采用全庫盆防滲后能夠減輕對(duì)下游浸沒的影響；無論是混凝土防滲墻還是灌漿帷幕都對(duì)生態(tài)環(huán)境造成破壞，而均質(zhì)土壩能與周邊生態(tài)景觀相協(xié)調(diào)；采用全庫盆防滲比防滲墻加帷幕灌漿施工技術(shù)簡單，防滲效果好，發(fā)生滲漏后容易修復(fù)。

因此，本次設(shè)計(jì)推薦全庫盆防滲方案。

3 結(jié)語

通過對(duì)明仙溝引蓄水工程管線取水口，供水線路、壩址及蓄水型式的方案比選，制定最優(yōu)引蓄水工程方案，有助于推動(dòng)晉祠泉復(fù)流，將給當(dāng)?shù)貛順O大的生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

TV67

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1004-7042（2017）03-0039-02

李昕生（1982-），男，2003年畢業(yè)于太原理工大學(xué)水利水電工程專業(yè)，工程師。

2017-01-10；

2017-02-24