引漢濟(jì)渭二期工程配水樞紐工程設(shè)計

王 剛，周 偉，陸 麗

（陜西省水利電力勘測設(shè)計研究院，陜西 西安 710001）

1 工程概況

陜西省引漢濟(jì)渭工程是我國“十三五規(guī)劃”的172 項(xiàng)重大水利工程之一，是陜西省規(guī)模最大、影響最為深遠(yuǎn)的戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性和全局性水資源配置工程[1]。引漢濟(jì)渭工程為Ⅰ等大（1）型工程，由調(diào)水工程和輸配水工程兩部分組成，調(diào)水工程是在調(diào)水區(qū)漢江干流和支流子午河上分別修建水源工程黃金峽水利樞紐和三河口水利樞紐，通過穿越秦嶺山脈的輸水隧洞調(diào)水至關(guān)中周至縣境內(nèi)的黃池溝，實(shí)現(xiàn)將豐沛的漢江水調(diào)入關(guān)中[2]；輸配水工程是將調(diào)入水量配送至關(guān)中的21 個受水對象，2025 水平年多年平均調(diào)水量為10 億m3，2030 水平年為15 億 m3。

引漢濟(jì)渭二期工程是輸配水工程的骨干干線工程，自黃池溝起，布設(shè)南、北兩大輸水干線系統(tǒng)，分別向渭河南、北兩大片區(qū)供水，南干線至西安灞橋區(qū)灞河分水口，北干線至西咸新區(qū)涇河新城分水口，南、北干線始端設(shè)計流量分別為47 m3/s、30 m3/s。

調(diào)水工程末點(diǎn)秦嶺隧洞出口黃池溝內(nèi)不具備建庫條件，需在秦嶺隧洞出口處黃池溝附近布置配水樞紐，以滿足引漢濟(jì)渭工程干線輸配水和安全運(yùn)行，以及在事故情況下將黑河金盆水庫作為事故水源補(bǔ)充的要求。配水樞紐是調(diào)水工程和輸配水工程的連接中樞，分水流量＞50 m3/s，年供水量＞10 億m3，主要建筑物級別為1 級，邊坡級別為1 級，次要建筑物級別為3 級。

2 工程選址

根據(jù)輸配水工程干線總體布局，以及配水樞紐功能要求，結(jié)合區(qū)域地形、地質(zhì)條件，按照水面銜接、水量配置的綜合使用要求，選擇了黃池溝、馬岔溝兩處場址進(jìn)行比選，場址平面位置見圖1。

圖1 配水樞紐場址平面示意圖

2.1 黃池溝場址方案

配水樞紐位于周至縣馬召鎮(zhèn)黃池溝內(nèi)，距離峪口約0.8 km。根據(jù)配水樞紐具有承接秦嶺隧洞和黑河連接洞來水、向輸水干線配水、事故情況下溢流以及放空檢修的使用功能要求（“兩進(jìn)、兩出、一放空、一溢流”），確定其主要建筑物為分水池、黃池溝泄洪設(shè)施、池周進(jìn)出水閘（南干線進(jìn)水閘、北干線進(jìn)水閘、秦嶺隧洞出水閘）及黑河連接洞等。

2.2 馬岔溝場址方案

馬岔溝場址位于周至縣馬召鎮(zhèn)東坪村馬岔溝溝口左岸，省道S104 北側(cè)約350 m，場地地面高程512 m，該處地形平坦、開闊，馬岔溝場址方案主要建筑物為黃池溝渡槽、秦嶺輸水隧洞延伸段、分水池、池周進(jìn)出水閘、黑河連接洞等。

2.3 方案比較

兩處配水樞紐布置方案綜合對比見表1。從地形地質(zhì)條件、工程布置、占地、工程造價及運(yùn)行管理等方面進(jìn)行綜合比較分析，黃池溝場址方案具有總體布置合理、征地方案易行、投資少、管理運(yùn)行科學(xué)方便等優(yōu)點(diǎn)，因此配水樞紐選擇黃池溝場址方案。

表1 黃池溝、馬岔溝配水樞紐綜合比較表

3 建筑物選型

合理的分水池型式是配水樞紐整體水流過渡平穩(wěn)、配水準(zhǔn)確、運(yùn)用靈活的前提，結(jié)合黃池溝地形條件，經(jīng)多種方案比選確定為開敞式分水池方案，見圖2。

分水池采用矩形池體，分水池左側(cè)設(shè)溢流側(cè)堰；池體下游底板處布置放空設(shè)施，采用壓力管道；排洪設(shè)施采用在池體底部設(shè)置3 孔6 m×4 m 無壓箱涵；池周秦嶺隧洞出水閘位于分水池左側(cè)，南北干線進(jìn)水閘位于分水池右側(cè)，均采用開敞式布置；黑河連接洞從分水池左側(cè)進(jìn)水，采用壓力流輸水方式，隧洞斷面選用圓形，洞徑3.5 m。

圖2 分水池平面布置圖

4 建筑物設(shè)計

黃池溝配水樞紐建筑物布置見圖3。

圖3 黃池溝配水樞紐工程布置圖

4.1 分水池設(shè)計

配水樞紐分水池包括池體、溢流設(shè)施、放空管3 部分。

4.1.1 池體

分水池的作用是穩(wěn)流及水力過渡和向南北干線分水，無調(diào)蓄要求，依據(jù)規(guī)范要求并結(jié)合黃池溝地形條件，經(jīng)水力過渡分析，分水池按300 s 控制確定容積，池長105 m，池寬35 m，池頂高程為518.4 m，池深8.46 m～10.56 m，分水池采用鋼筋砼結(jié)構(gòu)，布置于泄洪箱涵上，運(yùn)用期池內(nèi)設(shè)計水位514.88 m；溢流堰過設(shè)計流量47 m3/s 時的池水位為516.20 m，池體周邊設(shè)計地坪高程518 m。分水池壁采用扶壁式擋墻結(jié)構(gòu)，每3.0 m 設(shè)0.5 m 厚肋板一道，池周布置環(huán)池道路。

4.1.2 溢流設(shè)施

在分水池左側(cè)設(shè)溢流堰，堰面采用克- 奧Ⅰ型實(shí)用堰，堰頂高程515.00 m，兩孔溢流，每孔凈寬8 m。堰下泄水槽全長76.7 m，由側(cè)槽段、調(diào)整段、陡坡泄槽段、消能段組成。調(diào)整段、陡坡泄槽段采用4.4 m×4.25 mC30 鋼筋砼箱涵；泄槽末端接黃池溝泄洪箱涵消力池。

4.1.3 放空管

放空設(shè)施布置于分水池下游側(cè)，全長35.5 m，由放空管、閥井組成，末端接溢流設(shè)施陡槽段。放空管采用DN1000 鋼管，閥井采用現(xiàn)澆C30 鋼筋砼矩形結(jié)構(gòu)。

4.2 黃池溝泄洪設(shè)施

黃池溝泄洪設(shè)施由上游連接段、池底泄洪箱涵、出口消能段及下游溝道砌護(hù)4 部分構(gòu)成。上游連接段連黃池溝渣壩泄洪洞出口消力池與排洪箱涵，長43 m，目前已建成，進(jìn)行加蓋封閉處理；池底泄洪箱涵總長178.2 m，已建成轉(zhuǎn)彎段和平直段，為滿足分水池布置要求需續(xù)建40 m 長3 孔4 m×6 m 鋼筋砼箱涵延長段；出口消能段長50.0 m；下游溝道砌護(hù)長度260 m，至黑河供水工程黃池溝渡槽下游10 m 處。

4.3 池周進(jìn)、出水閘

池周進(jìn)出水閘包括秦嶺隧洞出水閘、南干線及北干線進(jìn)水閘。秦嶺隧洞出水閘布置在分水池南側(cè)上游處，閘室長6 m，寬6.5 m，底板高程510.0 m；南干線進(jìn)水閘布置于分水池北側(cè)上游處，連接分水池與南干線1#隧洞，進(jìn)水閘室長9 m、寬5 m，進(jìn)口底板高程510 m；北干線進(jìn)水閘布置于分水池北側(cè)下游處，進(jìn)水閘連接分水池與北干線1#隧洞，進(jìn)水閘室長9 m、寬5 m，進(jìn)口底板高程508.32 m。

4.4 黑河連接洞

連接洞始長1174.3 m，始端接黑河水庫引水洞，末端接入分水池，連接洞洞徑與黑河引水洞相同，為3.5 m。在連接洞出口處控制閥室，控制閥為DN1800 調(diào)流調(diào)壓閥，閥前后分別設(shè)檢修蝶閥和偏心半球閥。連接洞的設(shè)計放水流量為18.0 m3/s。連接洞壓力洞段縱向設(shè)計坡比為i=4‰，出口控制閥室管中心線高程511.00 m，出口入池涵洞底板高程為510.00 m。

4.5 邊坡設(shè)計

工程區(qū)主要發(fā)育1 個滑坡（0#滑坡），位于黃池溝分水池右岸公路以上，南干線進(jìn)水口上游，屬淺層土石滑坡，現(xiàn)狀穩(wěn)定，極端天氣下可能不穩(wěn)。

1）滑坡處理：滑坡分布范圍內(nèi)表層滑坡堆積體進(jìn)行清除處理，清坡范圍內(nèi)采用C25 混凝土拱格梁進(jìn)行坡面支護(hù)。后期對削坡范圍采用草皮護(hù)坡，同時做好坡體排水及坡面隔水措施。

2）開挖邊坡：樞紐左岸黑河連接洞出口邊坡進(jìn)行清坡、開挖邊坡，及噴錨支護(hù)，同時做好坡面排水措施；黃池溝下游溝道段溝道護(hù)坡采用漿砌石坡式護(hù)岸型式。按照河道自然岸坡砌護(hù)。

5 結(jié)語

引漢濟(jì)渭二期工程配水樞紐是承接調(diào)水區(qū)來水，并向輸水干線配水的關(guān)鍵樞紐工程，合理、可靠的設(shè)計方案是關(guān)系到引漢濟(jì)渭二期工程正常運(yùn)行，保證其下游供水安全的技術(shù)支撐，根據(jù)配水樞紐“兩進(jìn)、兩出、一溢流”的使用功能要求，在設(shè)計過程中，通過從工程選址、選型、建筑物設(shè)計等方面對配水樞紐的設(shè)計方案進(jìn)行了深入研究和比選，最終確定了場址合適、投資合理、設(shè)計可靠的技術(shù)方案，為二期工程的順利實(shí)施奠定了堅實(shí)的基礎(chǔ)。