旭龍水電站施工供水系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計

張博 李學(xué)武 陳雯

摘要：為優(yōu)化旭龍水電站施工供水系統(tǒng)，在工程建設(shè)期間提供工程所需的生產(chǎn)用水和生活用水，在確保所需供水量和水質(zhì)安全的前提下研究施工供水的經(jīng)濟性，對壩區(qū)周邊地表水比選，綜合考慮后選擇兩處地勢較高的地表水作為壩區(qū)供水水源。通過對原水工程高程合理利用，結(jié)合施工水廠選址，在滿足分質(zhì)供水的同時，實現(xiàn)供水系統(tǒng)全程自流供水，避免建造一、二級泵站。結(jié)果表明：該方法可大大降低工程投資，但同時也增加了敷設(shè)管道的難度。研究成果可為類似施工供水系統(tǒng)提供參考。

關(guān)鍵詞：施工供水系統(tǒng)； 雙水源供水； 廠址選擇； 旭龍水電站

中圖法分類號：TV52

文獻標志碼：A

DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2024.05.014

文章編號：1006-0081（2024）05-0076-05

0 引言

水電站一般建設(shè)在兩側(cè)山體陡峭的河流上，多處于遠離城鎮(zhèn)的偏遠地區(qū)。在建設(shè)過程中需要大量施工用水，用以澆筑養(yǎng)護混凝土與灌漿等，同時需要為各方參建人員提供安全衛(wèi)生的生活用水。如何在保證施工過程中水量和水質(zhì)安全的情況下，力求施工供水系統(tǒng)經(jīng)濟合理，是目前施工供水系統(tǒng)研究的重要課題之一。

施工供水系統(tǒng)布置主要受地形地質(zhì)條件、水源條件、供水可靠性、施工區(qū)總體布置及樞紐工程施工技術(shù)等影響，各水電站臨時施工供水系統(tǒng)布置各有不同。如巴基斯坦科哈拉水電站施工供水采用分區(qū)分質(zhì)供水形式［1］，在水電站下游約300 m河道左岸取水，設(shè)置三級泵站與5座水池，將水分段提升至用水點高程。戈蘭灘水電站施工供水以試金河為取水主水源［2］，林石河為補充水源，揚水260 m至高位水池，以自流方式向各輔助生產(chǎn)企業(yè)及生活區(qū)供水。黃河海勃灣水利樞紐與黃河龍口水利樞紐因用水規(guī)模不大［3-4］，且黃河水水質(zhì)差，凈化黃河水會增加投資及延長工期，采用地下水作為施工供水主水源。烏東德水電站采用江河水作為水源［5］，在下游設(shè)置固定式取水泵站，左右岸分建水廠供水系統(tǒng)。白鶴灘水電站存在水量較為豐富的溝水［6］，供水系統(tǒng)設(shè)計采用江水和溝水兩處水源，采用岸邊式取水構(gòu)筑物。

大部分施工供水工程以江河主流為水源，通過新建一級泵站、二級泵站、高位水池的方式加壓供水，該種供水方式最為常見。旭龍水電站大壩兩岸地形陡峭，用水點遍布金沙江右岸，距離金沙江河面高差大。若從江河主流取水，雖然供水保證率高，但是土方開挖量大、能耗高且工程投資大。通過比選的方式，考慮工程周邊水源高程、水量、水質(zhì)等條件，采用雙水源重力流供水系統(tǒng)，可為類似工程提供參考。

1 工程概況

旭龍水電站位于云南省德欽縣與四川省得榮縣交界的金沙江干流上游河段，是金沙江上游河段“一庫十三級”梯級開發(fā)方案中的第12級。壩址多年平均流量990 m3/s，多年平均徑流量313億m3。水庫正常蓄水位2 302 m，死水位2 294 m，總庫容約8.47億m3。最大壩高213 m，水電站裝機容量2 400 MW，多年平均年發(fā)電量約105.14億kW·h。混凝土總量約419.7萬m3，高峰澆筑強度約16.1萬m3/月。

2 施工供水規(guī)模及特點

2.1 供水規(guī)模

在旭龍水電站建設(shè)期間，施工供水總規(guī)模32 000 m3/d，生產(chǎn)、生活分質(zhì)供水。其中，大壩混凝土養(yǎng)護用水9 000 m3/d、廠房及周邊施工用水1 500 m3/d、滲控及周邊施工用水1 500 m3/d、高線砂石生產(chǎn)系統(tǒng)8 000 m3/d、高低線混凝土系統(tǒng)及壩后綜合加工廠等輔助企業(yè)生產(chǎn)及消防用水8 000 m3/d，以上生產(chǎn)用水設(shè)計規(guī)模共計28 000 m3/d，營地生活用水設(shè)計規(guī)模4 000 m3/d，總計32 000 m3/d，同時承擔提供右岸魚類增殖站128.52 m3/d原水。

2.2 供水特點

旭龍水電站工程供水特點如下：① 大壩兩側(cè)山體陡峭，場地狹小，落差大，地形呈倒V形狀，平整土地稀缺，可作為施工供水水廠位置較少；② 自然山體陡峭，輸水管道敷設(shè)難度大；③ 施工用水點分散，且距主流金沙江高差大，用水點距離金沙江下游最低取水位高差為50～200 m；④ 工程區(qū)域海拔較高，周邊存在雪山融水作為水源的地表水。

3 周邊地表水源比選

旭龍水電站工區(qū)及附近山區(qū)分布水量較大的地表水有金沙江，較小的地表水體有茂頂河、葉里貢沖溝、徐龍溝與格亞頂河。

（1） 金沙江是流經(jīng)工區(qū)的最大河流，作為供水水源，具水量充沛、水質(zhì)優(yōu)良的優(yōu)點，能完全滿足工程施工期間對水量的需求，且可靠性高。針對高含沙量問題，采取適當處理工藝可以達到用水水質(zhì)標準，但水廠和用水點高程遠高于金沙江，從金沙江提水揚程較高，輸水能耗大，且施工區(qū)兩岸地形陡峭，修建取水泵站的土建及邊坡支護工程量較大。因此，采用金沙江作為水源的取水工程投資及運行費用高，經(jīng)濟性較差。

（2） 茂頂河屬金沙江水系，為金沙江右岸一級支流，茂頂河上游已經(jīng)開發(fā)有兩級電站，若施工期生產(chǎn)、生活用水均由茂頂河引水，引水量占枯水期來水量約為35%～52%，對電站發(fā)電影響較大，供水可靠性差，且茂頂河已作為斯木頂移民供水水源，若選其作為施工水廠水源，存在與移民爭水問題。

（3） 葉里貢沖溝高程約2 410 m，分為兩個支溝，左支溝水量稍大，但水源全部被引至葉里貢村作為灌溉和生活用水。右支溝水量沒有被引走，但水量小，主溝中的水量均為右支溝水源，來水量無法滿足施工供水要求。

（4） 格亞頂河屬金沙江水系，為金沙江右岸一級支流，位于大壩上游4 km左右，格亞頂河流域最高點位于西南側(cè)分水嶺處，高程5 040 m，最低點位于匯入金沙江河口處，高程2 160 m，相對高差約2 880 m。格亞頂河多年平均徑流量為5 172萬m3，多年平均流量為1.64 m3/s，水質(zhì)優(yōu)良。

（5） 徐龍溝位于金沙江左岸大壩下游1 km左右，水量充沛，且水質(zhì)較好，但水量小于格亞頂河，允許取水量受限，在2 378 m左右適合建設(shè)取水口。

綜上對以上5個地表水源進行比選，見表1。

金沙江水質(zhì)含沙量高且取水經(jīng)濟性差，茂頂河與葉里貢沖溝供水可靠性差，故以上3處水源點均不推薦。格亞頂溝和徐龍溝作為水源，水量充足，供水可靠性高，但是徐龍溝允許取水量受限，不能滿足全年需水量。因此，選擇格亞頂河地表水作為施工供水主要水源，徐龍溝地表水作為施工供水備用水源。施工供水區(qū)位詳見圖1。

4 施工供水設(shè)計方案

格亞頂河和徐龍溝水源水質(zhì)優(yōu)良，懸浮物小于10 mg/L，根據(jù)SL 303-2017《水電工程施工組織設(shè)計規(guī)范》，原水可以直接供應(yīng)場區(qū)生產(chǎn)用水。從格亞頂河和徐龍溝取水均可采用重力自流供水，無需外加泵站，供水經(jīng)濟性好。

采用20 000 m3/d原水直接供應(yīng)生產(chǎn)用水，12 000 m3/d原水進入水廠，用以保障濁度較高時期的生產(chǎn)用水和日常生活用水。壩區(qū)主要供水點詳見施工供水工藝（圖2）。

4.1 取水構(gòu)筑物設(shè)計

徐龍溝和格亞頂河取水構(gòu)筑物分別選址于金沙江左右岸溝壑，其位置高于施工水廠廠址和壩區(qū)用水點，原水輸送皆采用重力自流輸水。

（1） 格亞頂河取水構(gòu)筑物設(shè)計。格亞頂河取水構(gòu)筑物采用帶低壩的固定式取水構(gòu)筑物，取水構(gòu)筑物低壩處地面高程為2 405.9 m，壩頂高程為2 406.9 m。在取水構(gòu)筑物一側(cè)設(shè)置取水井，取水井入口設(shè)進水閘，取水井出口設(shè)DN300排沙管和DN600出水管。在取水構(gòu)筑物溢流堰旁設(shè)置沖砂閘，沖砂閘用以沖洗壩上游沉積的泥沙。低壩上下游鋪設(shè)格賓石籠，減小水流對原始地面沖刷。格亞頂河取水口布置見圖3。

（2） 徐龍溝取水構(gòu)筑物設(shè)計。徐龍溝取水構(gòu)筑物采用底欄柵固定式取水構(gòu)筑物，取水構(gòu)筑物溢流堰處地面高程為2 376.64 m，堰頂高程為2 378 m，過水斷面采用溢流壩與底欄柵相結(jié)合的形式，河水通過底欄柵進入取水廊道，之后通過取水井進入輸水管道。底欄柵上下游鋪設(shè)格賓石籠，減小水流對原始地面沖刷。

4.2 原水管線設(shè)計

考慮格亞頂河原水管現(xiàn)有輸水管位未來會在金沙江截留后部分被水淹沒，且未來輸水管位所在隧洞還未建成。格亞頂河輸水管線分兩期建設(shè)，一期原水輸送至水廠，沿途供應(yīng)部分工區(qū)生產(chǎn)用水；二期原水主要供應(yīng)場區(qū)生產(chǎn)用水。徐龍溝原水管一次建成，與格亞頂河一期和二期原水管相連接，形成供水環(huán)路。

格亞頂河原水管一期采用單根D325×10 mm鋼管，在取水口下游設(shè)置蝶閥、電磁流量計。原水管道從格亞頂河取水口沿施工便道敷設(shè)至格亞頂河口，之后沿羊拉公路進入壩區(qū)用水點，沿途供應(yīng)大壩澆筑養(yǎng)護、帷幕灌漿、廠房洞、高線砂石混凝土系統(tǒng)等用水點。敷設(shè)至2-1號公路DE段與徐龍溝原水管道匯合，之后進入施工水廠。

格亞頂河二期原水管管徑采用D530×9 mm鋼管，可根據(jù)后期實際用水量調(diào)整。管道沿未來過壩交通隧洞敷設(shè)、沿途與格亞頂河一期原水管之間設(shè)置兩處連通管，保證事故水量，提高供水安全性。之后進入施工水廠。

徐龍溝原水管采用雙根D325×10 mm鋼管，沿徐龍溝下坡明敷至旭龍大橋底部，之后沿旭龍大橋穿越金沙江，進入2號公路DE段后與格亞頂河一期原水管匯合。之后一起沿2號BC段敷設(shè)至過壩交通洞平臺，在平臺與格亞頂河二期供水管之間連接連通管，形成環(huán)路。

原水管道根據(jù)高程沿途設(shè)置復(fù)合式排氣閥、排泥閥，在關(guān)鍵節(jié)點設(shè)置閥門井，水錘泄放閥等，在用水點由工區(qū)根據(jù)需要自行進行減壓處理。

4.3 施工水廠

施工水廠作為臨時水廠，位于金沙江右岸6-1號路、大壩砂石加工系統(tǒng)和110 kV變電站旁，施工水廠場平高程2 318 m。施工水廠的選址高程高于壩區(qū)用水點，低于取水口高程，充分利用原水的重力勢能，水廠出水采用重力輸水，避免建造提升泵站，節(jié)省了投資。

水廠總規(guī)模12 000 m3/d，經(jīng)處理后的8 000 m3/d水量用于生產(chǎn)用水，4 000 m3/d用于生活用水。施工水廠分別設(shè)置生產(chǎn)清水池和生活清水池，用于分質(zhì)供水。

針對除雨季外格亞頂河來水一般濁度較低的水質(zhì)特點，結(jié)合用水對象對水質(zhì)的要求，采用沉沙、混凝、沉淀處理工藝，經(jīng)處理后的原水進入生產(chǎn)清水池，為工區(qū)提供生產(chǎn)用水。施工水廠工藝流程見圖4。

根據(jù)水質(zhì)檢測結(jié)果，格亞頂河原水水質(zhì)除總氮及糞大腸桿菌略有超標外，其他指標均優(yōu)于GB 3838-2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》Ⅰ類水質(zhì)標準，按照以上主要水質(zhì)指標對水廠處理規(guī)模進行優(yōu)化。利用沉沙、混凝、沉淀后的生產(chǎn)水作為水源，采用常規(guī)凈水工藝（無閥濾池過濾加氯消毒）可使出廠水水質(zhì)達標，經(jīng)加氯處理后的水進入生活清水池，為業(yè)主營地和110 kV變電站供應(yīng)生活用水。

施工水廠在設(shè)計時，應(yīng)考慮永久使用和后期改造的可能，考慮施工水廠場地緊湊，水處理構(gòu)筑物采用一體化設(shè)備，節(jié)省了用地。

4.4 配水供水系統(tǒng)

生產(chǎn)用水管從生產(chǎn)水池出來后，供應(yīng)高線砂石混凝土系統(tǒng)生產(chǎn)用水，從山上沿陡峭人工邊坡向下，沿途設(shè)置鎮(zhèn)墩，進入底部主要交通道路后進行減壓處理，在主要交通道路上供應(yīng)1-5號廠房標施工場地等生產(chǎn)用水，同時在主要交通道路上沿途每隔120 m設(shè)置一處消火栓，工區(qū)內(nèi)部消防系統(tǒng)由施工單位自行解決。

生活水管主要供應(yīng)生活營地用水。生活水水管從水廠生活清水池出來后沿山坡敷設(shè)，沿途經(jīng)過110 kV變電站，預(yù)留分水口，沿山坡敷設(shè)至近6-2號公路處分出支管為業(yè)主營地消防水池供水，之后沿著6-2號公路靠山側(cè)敷設(shè)至業(yè)主營地，為生活營地供應(yīng)生活用水。

配水管道采用重力自流供水，節(jié)省了施工水廠投資，但同時卻為配水管道敷設(shè)增加了難度，如需要沿山體陡峭斜坡敷設(shè)，并跨越?jīng)_溝等。

5 結(jié)語

施工供水系統(tǒng)的選擇應(yīng)結(jié)合壩區(qū)周邊地表水的水量、水質(zhì)、高程、供水保證率等，根據(jù)壩區(qū)大用水點的平面和高程分布情況，選擇合適的施工水廠位置。若用水點均勻分布在江河兩側(cè)，也可采用左右岸分區(qū)的供水系統(tǒng)。若周邊存在高程較高的地表水，可以借鑒本施工供水系統(tǒng)，充分利用原水高程，力求施工供水系統(tǒng)全程重力自流供水。

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編輯：張爽

Optimal design of water supply system construction for Xulong Hydropower Station

ZHANG Bo，LI Xuewu，CHEN Wen

（Changjiang Survey，Planning，Design and Research Co.，Ltd.，Wuhan 430010，China）

Abstract：

To optimize the construction water supply system of Xulong Hydropower Station，provide the production water and domestic water required by the project during the construction，We studied the economy of the construction water supply under the premise of ensuring the required water supply and safety，compared the surface water around the dam area，and selected two higher surface water as the water supply source of the dam area after comprehensive consideration.Through the rational use of the elevation of the raw water project，combined with the site selection of the construction water plant，while meeting the quality of water supply，the water supply system was realized throughout the self-flowing water supply，and the construction of a secondary pumping station was avoided.The results showed that the project investment can be greatly reduced，but at the same time，it can also increase the difficulty of laying pipelines.The study can provide a reference for the construction of similar water supply system.

Key words：

construction water supply system； dual-water supply； site selection； Xulong Hydropower Station

收稿日期：2023-11-29

作者簡介：張博，男，主要從事市政給排水設(shè)計方面的工作。E-mail：2672964557@qq.com