引漢濟(jì)渭二期工程南干線布局方案研究

王 剛

（陜西省水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，陜西 西安 710001）

1 工程概況

引漢濟(jì)渭工程是陜西省境內(nèi)十分重要的跨流域調(diào)水工程，是我國(guó)“十三五規(guī)劃”的172項(xiàng)重大水利工程之一，對(duì)實(shí)現(xiàn)陜西水資源優(yōu)化管理、統(tǒng)籌關(guān)中、陜北用水，促進(jìn)治理渭河水生態(tài)環(huán)境，推動(dòng)區(qū)域協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展、關(guān)中城市群高質(zhì)量發(fā)展，具有十分重要的意義[1]。工程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)渭工程由調(diào)水工程和輸配水工程兩部分組成，分三期進(jìn)行建設(shè)。一期工程為調(diào)水工程，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；二期工程為輸配水工程中年輸水量大于3億m3的骨干干線工程，三期工程是輸配水工程南、北干線后段及支線工程。

二期南干線工程西起黃池溝配水樞紐，東至西安市灞橋區(qū)灞河以東，線路全長(zhǎng)103.33 km，始端設(shè)計(jì)流量47 m3/s，末端設(shè)計(jì)流量18 m3/s，沿線承擔(dān)向鄠邑、西安、西咸新區(qū)的灃西、灃東兩座新城、長(zhǎng)安輸水任務(wù)及后續(xù)三期工程向臨潼、渭南、華州輸水任務(wù)，二期工程范圍內(nèi)年供水量6.1億m3，其中向西安市主城區(qū)供水3.8億m3，供、輸水量占引漢濟(jì)渭工程的配水總量的60%以上，另外，南干線通過子午支線與西安市黑河引水工程實(shí)現(xiàn)連通，提高了西安市現(xiàn)有供水工程的供水安全，是構(gòu)建關(guān)中大水網(wǎng)的基礎(chǔ)。

2 受水對(duì)象分布及工程總體布局

引漢濟(jì)渭二期工程的受水對(duì)象分布于渭河兩岸，自西向東，渭河南岸分布有周至、鄠邑、西咸新區(qū)灃西、灃東2座新城、長(zhǎng)安、西安6個(gè)供水片區(qū)，高程分布在462 m～490 m之間；渭河北岸分布有楊凌、武功、興平、咸陽(yáng)、西咸新區(qū)的秦漢、空港、涇河三座新城共7個(gè)供水片區(qū)，高程分布在413 m～494 m之間。

二期工程始端黃池溝配水樞紐位于渭河南岸，水位514.88 m，依據(jù)用水對(duì)象分布位置及高程，工程采用北干線一次過渭，南、北干線全線自流供水的總體布局方案[2]。在秦嶺北麓中低山布設(shè)南干線；北干線跨過渭河后沿渭北黃土臺(tái)塬布設(shè)。南、北干線分別向渭河兩岸的受水對(duì)象供水。

3 南干線分水口布置

根據(jù)南干線所承擔(dān)的輸水任務(wù)及各受水對(duì)象水廠的位置和地形條件，結(jié)合各受水點(diǎn)高程及有關(guān)地市相關(guān)規(guī)劃，二期南干線沿線共布置4個(gè)分水口，見表1。

表1 二期工程南干線分水口布置統(tǒng)計(jì)表

4 南干線總體布局

（1）工程線路

南干線工程沿線依次經(jīng)過周至縣、鄠邑區(qū)、長(zhǎng)安區(qū)、灞橋區(qū)四個(gè)行政區(qū)域，經(jīng)過秦嶺北麓中低山及范圍內(nèi)南山支流、秦嶺山前洪積扇平原、滈河、神禾塬、潏河、少陵塬、浐河、白鹿塬、灞河等，根據(jù)各供水點(diǎn)位置和地形條件，將南干線劃分為2大段：黃池溝至子午分水口段、子午分水口至灞河分水口段。

1）黃池溝至子午分水口段

本段線路進(jìn)行了箱涵+隧洞方案和長(zhǎng)隧洞方案的布置和綜合比較，推薦長(zhǎng)隧洞方案。線路西起黃池溝配水樞紐，以長(zhǎng)隧洞方式自西向東穿越秦嶺北麓中低群山區(qū)后，在長(zhǎng)安區(qū)子午街辦以東S107省道以北出洞，后接箱涵至子午分水口結(jié)束，隧洞長(zhǎng)68.93 km，箱涵長(zhǎng)0.1 km，線路全長(zhǎng)69.03 km。在樁號(hào)29+030處設(shè)鄠邑分水口，樁號(hào)40+930處設(shè)西南郊分水口。

2）子午分水口至灞河分水口段

本段線路進(jìn)行了南、北兩條線路方案比較，推薦南線方案。線路西起子午分水口，自西向東沿東北方向以倒虹方式穿越滈河、潏河，以渡槽或倒虹方式穿越?jīng)汉?、灞河，以無壓流隧洞方式穿越神禾塬、少陵塬、白鹿塬，至灞橋區(qū)洪慶街辦車丈溝村西灞河分水口處結(jié)束，線路全長(zhǎng)34.3 km。

二期工程南干線全線采用封閉方式輸水，全長(zhǎng)103.33 km，由隧洞、箱涵、倒虹、渡槽及退水設(shè)施組成，其中箱涵2處，長(zhǎng)2.46 km；隧洞4座，長(zhǎng)89.7 km；倒虹3座，長(zhǎng)9.11 km；渡槽1座，長(zhǎng)2.06 km。南干線工程布置見圖1。

圖1 南干線工程布置示意圖

（2）南干線主要控制點(diǎn)水位及水頭分配

在滿足重力供水地形條件下，依據(jù)各受水點(diǎn)規(guī)劃水廠及分水口位置，結(jié)合輸水線路布設(shè)的情況，重點(diǎn)考慮支線預(yù)留6～10 m凈水廠處理水頭及支線水頭損失來確定各分水口水位高程，經(jīng)計(jì)算，分段水頭分配見表2。

表2 南干線主要控制點(diǎn)水位及水頭分配表

（3）南干線縱向布置

縱向布置擬定了自流和局部加壓兩個(gè)輸水方案進(jìn)行綜合比較。

1）自流方案

二期南干線具備全線自流的條件，依據(jù)南干線平面走向、地形地質(zhì)和各分水口要求水位條件，方案布置如下：

①黃池溝至子午分水口段：起點(diǎn)設(shè)計(jì)水位514.38 m，西南郊分水口、子午分水口設(shè)計(jì)水位497.97 m、486.68 m，總水頭差27.7 m。1#隧洞長(zhǎng)68.93 km、1#箱涵長(zhǎng)0.1 km，縱比降均為1/2500。

②子午分水口至灞河分水口段：起點(diǎn)設(shè)計(jì)水位486.68 m，灞河分水口設(shè)計(jì)水位470.17 m，此段總水頭差為16.51 m，2#、3#、4#隧洞長(zhǎng) 20.77 km、2#箱涵長(zhǎng) 2.36 km，縱比降均為1/3000；滈河、潏河、浐河、灞河4座倒虹長(zhǎng)11.16 km，滈河倒虹采用3.4 m×3.6 m單孔壓力箱涵，其余均采用2根DN2600壓力管道。

自流方案縱向布置見圖2。

圖2 南干線自流方案縱向布置示意圖

2）局部加壓方案

南干線主要建筑物以隧洞為主，長(zhǎng)度占線路總長(zhǎng)的87%，相應(yīng)投資大，可考慮在適合的位置布置加壓泵站，增大水頭差，加大線路比降，以達(dá)到減少主要建筑物尺寸，降低工程造價(jià)的目的。而南干線輸水線路沿線穿越了滈河、潏河、浐河、灞河較大河流，具備布置泵站的條件。按照滿足隧洞過流能力要求的最陡比降、倒虹管徑相對(duì)最小的原則，并結(jié)合站址條件，綜合分析后選定在灞河?xùn)|岸設(shè)置泵站，方案布置如下：

①黃池溝至子午分水口段：起點(diǎn)水位514.38 m，子午分水口設(shè)計(jì)水位483.82 m，水頭差30.56 m，主要建筑物1#隧洞西南郊分水口之前（40.93 km）縱比降1/2500，之后縱比降1/2000。

②子午分水口至灞河分水口段：起點(diǎn)水位483.82 m，灞河倒虹出口水位（灞河泵站下水面）454.25 m，灞河泵站上水面470.17 m（灞河分水口設(shè)計(jì)水位），重力流水頭差29.57 m。2#、3#隧洞和2#箱涵縱比降均為1/2000，4#隧洞縱比降1/1500；滈河、潏河、浐河、灞河4座倒虹長(zhǎng)9.72 km，滈河倒虹采用3.5m×4.0m單孔壓力箱涵，其余倒虹采用2根DN2200壓力管道。灞河泵站1處，設(shè)計(jì)凈揚(yáng)程15.92 m，裝機(jī)功率5680 kW，壓力管道1.3 km。

局部加壓方案縱向布置見圖3。

圖3 南干線局部加壓方案縱向布置示意圖

3）方案比較

兩方案綜合比較見表3。自流方案、局部加壓方案均能實(shí)現(xiàn)工程目標(biāo)，在技術(shù)上均不存在重大制約因素，從工程運(yùn)行管理、移民占地、施工條件、工程投資和節(jié)能降耗等方面綜合考慮，南干線縱向布置方案確定自流方案。

表3 縱向布置方案綜合比較表

5 南干線退水工程布局

為解決工程事故檢修和安全運(yùn)行要求，結(jié)合地形條件，在輸水干線穿越較大河流、溝道附近的重點(diǎn)建筑物進(jìn)出口設(shè)置了退水，南干線沿線共布置了7處退水設(shè)施。

南干線無壓流輸水交叉建筑物的退水設(shè)施，在承泄區(qū)能力滿足的條件下，單孔建筑物按最大設(shè)計(jì)流量的100%確定，雙孔建筑物最大按設(shè)計(jì)流量的50%確定；南干線與輸水支線聯(lián)合布設(shè)及隧洞的退水設(shè)施，其退水流量按不小于支線最大設(shè)計(jì)流量、下游設(shè)計(jì)流量的50%確定。

南干線退水工程布置見表4。

表4 南干線退水工程統(tǒng)計(jì)表

6 結(jié)語

引漢濟(jì)渭二期工程南干線輸水流量大、線路長(zhǎng)，供水任務(wù)重，沿線社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，涉及環(huán)境敏感區(qū)域、交叉對(duì)象多，在設(shè)計(jì)過程中，嚴(yán)格遵守相關(guān)法律、法規(guī)和規(guī)程的要求，科學(xué)規(guī)劃、合理布局，并注重環(huán)境保護(hù)、節(jié)約用地，對(duì)南干線工程布局方案進(jìn)行了深入的分析、比較、研究，最終確定了二期工程南干線的工程布局，為引漢濟(jì)渭二期工程的順利實(shí)施奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。