韓 軍

（山西省水利水電勘測設(shè)計研究院 山西太原 030024）

1 滹沱河太原水質(zhì)提升調(diào)水工程概述

滹沱河太原水質(zhì)提升調(diào)水工程分布于山西省太原市陽曲縣和忻州市的五臺縣、定襄縣和忻府區(qū)境內(nèi)，以目前已建的坪上應(yīng)急引水工程的水源及部分工程為基礎(chǔ)，而新建的調(diào)水工程。分兩大部分：水源地工程和輸水線路工程。水源地工程由水泉灣水源地、清水河水源地和引水隧洞三部分組成，主要建筑物為水源地取水建筑物、壓力管道及其附屬建筑物、加壓泵站、引水隧洞等；輸水線路工程主要建筑物為加壓泵站、調(diào)壓池、供水管道及其附屬建筑物和調(diào)節(jié)池等。

本工程取水規(guī)模近期：取水流量2.29 m3/s（7 200萬m3/年），其中太原市 6 000 m3/年，忻州市1 200 m3/年；遠(yuǎn)期取水規(guī)模：取水流量3.17 m3/s/年（1億m3）。大部分的輸水線路工程位于忻定盆地內(nèi)，考慮沿線地質(zhì)、地形條件十分復(fù)雜，且地面建筑物、交通干道和河流星羅棋布的因素，按照總體設(shè)計、分期實(shí)施的原則，設(shè)計規(guī)模確定：

1）水源地工程：確定清水河水源地取水流量1.0m3/s，水泉灣水源地取水流量1.29 m3/s。

2）輸水線路工程：供水干線甲子灣調(diào)壓池至季莊段，近期按照原設(shè)計規(guī)模，即2.29 m3/s；季莊以下的管線、隧洞、芝郡加壓泵站機(jī)電設(shè)備及廠房等建筑物按照遠(yuǎn)期規(guī)模（即3.17 m3/s）確定。

2 坪上應(yīng)急引水工程概況

坪上應(yīng)急引水工程位于忻州市的五臺縣、定襄縣、忻府區(qū)和原平市境內(nèi)，工程任務(wù)是向忻府區(qū)、定襄縣和原平市提供城鎮(zhèn)生活和工業(yè)用水，近期年設(shè)計引水量3 500萬m3，為中型水利工程，屬山西省重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目。

工程分為水源工程和供水工程兩大部分。

水源工程中包括兩個水源地和引水隧洞。

供水工程主要包括供水干線、忻府支線、原平支線、定襄支線、季莊加壓泵站、原平加壓泵站、忻府調(diào)節(jié)池、原平調(diào)節(jié)池和定襄調(diào)節(jié)池。

由于受資金的影響，清水河水源地、引水隧洞襯砌、定襄支線及定襄調(diào)節(jié)池未建設(shè)，2013年政府驗(yàn)收時，作為工程甩項(xiàng)遺留。

3 工程線路可選方案

根據(jù)現(xiàn)有坪上應(yīng)急引水工程的布置情況，并結(jié)合本次供水目的地泥屯調(diào)節(jié)池的位置情況，對引水隧洞出口的甲子灣調(diào)壓池（或引水隧洞進(jìn)口）至太原陽曲縣的泥屯調(diào)節(jié)池之間的線路，在地形圖初選、現(xiàn)場實(shí)地查勘后，初步選擇兩個線路布置方案，分別為洞線+管線方案（以下簡稱方案一）和洞線方案（以下簡稱方案二）。

3.1 方案一總體布置

工程分為兩部分，水源工程和輸水線路工程。

3.1.1 水源工程

水泉灣水源地利用已建的水泉灣水源地泵站及1.8 km長DN 1000壓力管線和水泉灣加壓泵站及2.4 km長DN 1600壓力管線，兩級加壓后，進(jìn)入8.0 km長的引水隧洞出口的甲子灣調(diào)壓池。此部分工程除引水隧洞未襯砌，其它部分已建成，運(yùn)行正常。

清水河水源地泉水由截潛流工程收集后，經(jīng)1.36 km長DN 1000管線自流至新建的李家莊加壓泵站，加壓后通過2.34 km長DN 1000管線至連接隧洞進(jìn)口的調(diào)壓池，經(jīng)0.9 km的連接隧洞，接入8.0 km長的引水隧洞后自流至甲子灣調(diào)壓池，與水泉灣泉水匯流。目前此部分工程未建。

3.1.2 輸水線路工程

輸水線路工程由甲子灣調(diào)壓池開始，至泥屯調(diào)節(jié)池止，分為壓力輸水管道工程和輸水隧洞工程兩部分。

1）壓力輸水管道工程

壓力輸水管道分為4段，線路總長約79.21 km，分別為已建供水干線段、季莊至芝郡段壓力管線、芝郡至上佐段壓力管線和小迦東至泥屯段壓力管線，主要建筑物包括芝郡加壓泵站、上佐調(diào)壓池、小迦東調(diào)壓池和泥屯調(diào)節(jié)池。

（1）已建供水干線段（甲子灣至季莊）管線自甲子灣村南引水隧洞出口的甲子灣調(diào)壓池開始，至定襄縣季莊村南的供水干線末端止，線路長28.5 km，主要管材為DN 1800的PCCP和玻璃鋼夾砂管。

（2）季莊至芝郡段壓力管線自供水干線末端開始，沿瑤三線縣道向西至回風(fēng)火車站折向南穿朔黃鐵路后，經(jīng)涼樓臺村、黃咀村，穿滹沱河、五保高速公路至西營村折向西，經(jīng)長安村折向南穿臺忻線公路，由智村和安邑村之間穿過后折向西，經(jīng)北湖村、段家莊村至焦家莊折向南，由芝郡村西穿牧馬河后至芝郡加壓泵站進(jìn)水池。線路長約30.83 km，采用DN 2400的PCCP管。

（3）芝郡至上佐段壓力管線自芝郡加壓泵站開始，向西經(jīng)東曲村、西張村之間，過韓巖村、班莊村、麻會村、南灣村，由橋南溝向西先后穿二廣高速和108國道后，經(jīng)上佐村東爬坡至輸水隧洞。線路長約18.58 km，采用DN 1800的球墨鑄鐵管。

（4）小迦東至泥屯段壓力管線自小迦東調(diào)壓池開始，順溝而下向西南穿泥黃線公路后，至泥屯調(diào)節(jié)池止，線路長約1.3 km，采用DN 1800的PCCP管。

2）輸水隧洞工程

輸水隧洞工程進(jìn)口位于忻定盆地的上佐村，出口位于泥屯盆地的小迦東村，整體走向?yàn)闁|北至西南，依次經(jīng)過石嶺關(guān)分水嶺、大禹盆地、大禹盆地與泥屯盆地之間的棋子山隆起，進(jìn)入泥屯盆地，在大禹盆地西側(cè)需穿近南北向的大西高鐵。

根據(jù)地勘資料，大禹盆地地下水埋深較淺，穿高鐵線路段地下水位埋深僅約15～30 m，隧洞埋深約100 m，位于地下水位以下。若洞線由高鐵高架橋基下部穿過，隧洞圍巖為土洞，并位于地下水位以下，隧洞施工將引起地下水位下降，進(jìn)而引起高鐵排架橋基變形的風(fēng)險較大，無法保證高鐵的運(yùn)行安全；故盡量將洞線向西偏移至石嶺關(guān)邊山附近，可由巖基中穿越高鐵，從而盡量減少隧洞施工對高鐵的影響。

綜合考慮高鐵運(yùn)行安全的因素，并結(jié)合施工支洞布置的條件，輸水隧洞自上佐調(diào)壓池開始，向西南至東莊村，于東莊村西北側(cè)在巖基中由大西高鐵底部穿過，經(jīng)西莊村、蟠龍村、康巖村西、思西村東、歸朝村東至出口的小迦東調(diào)壓池止，長22.34 km。

3.2 方案二總體布置

工程分為兩部分，水源工程和輸水線路工程。

3.2.1 水源工程

1）水泉灣水源地

水泉灣水源地利用已建的水泉灣水源地泵站及其1.8 km長DN 1000壓力管線和已建的水泉灣加壓泵站及其2.4 km長DN 1600壓力管線，將泉水兩級加壓后，送至引水隧洞出口，在引水隧洞內(nèi)和洞外鋪設(shè)8.8 km長的DN 1600管道至新建的閆家莊調(diào)壓池。目前此部分工程需對現(xiàn)有的水泉灣泵站及其壓力管線進(jìn)行改造，泵站增加揚(yáng)程，管線需增加壓力等級而更換；對引水隧洞進(jìn)行襯砌；其它部分已建成，運(yùn)行正常。

2）清水河水源地

清水河水源地泉水由截潛流工程收集后，經(jīng)1.36km長DN 1000管線自流至新建的李家莊加壓泵站，經(jīng)泵站加壓后通過2.34 km長DN 1000管線提至連接隧洞，在連接隧洞、引水隧洞內(nèi)和隧洞外鋪設(shè)總長約1.8km的DN 1000管道至新建的閆家莊調(diào)壓池。目前此部分工程未建。

3.2.2 輸水線路工程

輸水線路工程由三部分組成，閆家莊至徐家凹段輸水隧洞、徐家凹至上佐段壓力管線、上佐至小迦東段輸水隧洞和小迦東至泥屯段壓力管線，長約80.94 km。

上佐至小迦東段輸水隧洞和小迦東至泥屯段壓力管線，布置與方案一一致，此處不再贅述。

1）閆家莊至徐家凹段輸水隧洞自閆家莊調(diào)壓池始，向西經(jīng)瓦扎坪村南，于炭嶺底村和土嶺口村之間的邊山處折向西南，洞線沿邊山布置，途經(jīng)桿子梁村、小嶺子村、興家村、藏孤臺村、黃場峪村、肖家山村、劉家山村、小南溝村、水峪村、巖峰村和坡底村，至徐家凹村西約1.2 km的邊山處的徐家凹調(diào)壓池止，長約53.9 km。

2）徐家凹至上佐段壓力管線自徐家凹調(diào)壓池始，先后穿越二廣高速和仙神凹河后，經(jīng)關(guān)城村西北，再先后穿越葫蘆河和108國道后，沿邊山至上佐調(diào)壓池止，線路長約3.4 km，采用DN1800的PCCP管。

4 方案比選

4.1 各方案技術(shù)參數(shù)

各方案技術(shù)參數(shù)見表1。

4.2 方案比較

1）工程布置

兩方案均分為水源工程和輸水線路工程兩部分。

（1）水源工程

兩方案相同之處：均需利用現(xiàn)有的水泉灣水源地、完建引水隧洞襯砌結(jié)構(gòu)和新建清水河水源地。

兩方案不同之處：方案二采用一次性加壓，輸水線路工程全線自流的供水方式，這就要求對現(xiàn)有的水泉灣泵站的機(jī)組及其壓力管線進(jìn)行更換改造，此段管線受沿線地形、建筑物影響，更換難度較大；同時李家莊加壓泵站的揚(yáng)程及壓力管線的壓力等級，與方案一相比都需增加很多；還有一點(diǎn)需采取引水隧洞洞內(nèi)穿管方式，才能保證加壓管線輸水至洞口的調(diào)壓池。

表1 各方案技術(shù)參數(shù)匯總表

（2）輸水線路工程

方案一與現(xiàn)有的工程結(jié)合較為緊密，利用了現(xiàn)有28.5 km的供水干線，總長度比方案二長20.6 km，但除去可利用的管線長度，方案一長度短于方案二7.9km。從管線和隧洞的構(gòu)成上看，方案一中的管道長度比方案二長46 km，方案一中的隧洞長度比方案二短了53.9 km。方案一需穿越滹沱河、云中河和牧馬河等較大的河流，穿越朔黃鐵路、五保高速、二廣高速、108國道、忻河鐵路和北同蒲鐵路等交通干道；方案二僅需穿越仙神凹河等較小的河溝，穿越二廣高速、108國道、北同蒲鐵路和大西高鐵等交通干道。

從工程布置上來看，兩方案各有優(yōu)缺點(diǎn)，方案一較優(yōu)。

2）輸水方式

兩方案的輸水方式均為“泵壓+重力流”相結(jié)合的輸水方式。

方案一采取的是分兩段“泵壓+重力流”的方式，方案二采取的是一級加壓，后接重力流的方式。方案一與方案二相比，降低了單級泵站機(jī)組的揚(yáng)程，整體上降低了壓力管線的壓力等級，相對提高了輸水運(yùn)行的安全性。

從輸水方式上來看，方案一較優(yōu)。

3）施工條件

方案一的大部分管道布置于忻定盆地內(nèi)，受地下水位較高的地質(zhì)條件影響，施工排水量大，管道安裝較為困難；管線方案中，管道占比大，可分段施工，增加工作面，加快施工進(jìn)度。

方案二中，閆家莊至徐家凹段供水隧洞長約53.9 km，為施工工期控制段。若在兩方案工期基本相當(dāng)?shù)那闆r下，采用鉆爆法洞段需增加施工支洞，增加工作面；還需增加全斷面掘進(jìn)機(jī)洞段，以加快施工進(jìn)度，這樣一來也就增加了工程投資。

從施工條件上來看，方案一較優(yōu)。

4）占地

永久占地，兩方案差別不大。

臨時占地，方案一中管線工程占比很大，其長度也大大多于方案二，這樣就為工程的實(shí)施帶來較大的占地協(xié)調(diào)工作，同時管線還需穿越較多的交通干道，也在一定程度上增加了協(xié)調(diào)工作量。

從占地及協(xié)調(diào)工作上來看，方案二較優(yōu)。

5）工程運(yùn)行管理

方案二的永久建筑物主要分布于水泉灣水源地、清水河水源地和末端的調(diào)節(jié)池，建筑物相對集中，這樣管理設(shè)施和管理人員也相對集中，便于運(yùn)行管理；同時方案二中，管線部分占比也較少，巡線工作也相應(yīng)減少，相應(yīng)可以少配置巡線人員，輔助生活措施也可減少。

從工程運(yùn)行管理?xiàng)l件來看，方案二較優(yōu)。

6）工程投資

方案一投資為11.99億元；方案二投資根據(jù)本次方案一的投資，采用指標(biāo)法計算而得，投資為15.69億元。方案二比方案一增加3.7億元的投資。

綜合上述因素，本次推薦方案一。

5 結(jié)束語

山西省水資源量嚴(yán)重不足，且存在地域分布不均勻的特點(diǎn)，隨著人民生活質(zhì)量的提高，對水資源的要求也更為迫切，這就需要大量地興建長距離的調(diào)水工程。從滹沱河太原水質(zhì)提升調(diào)水工程輸水線路方案的選擇情況看，輸水線路的選擇對工程投資起著至關(guān)重要的決定作用，需從工程布置、輸水方式、施工條件、占地、工程運(yùn)行管理和工程投資等多方面進(jìn)行綜合比較，從而選擇經(jīng)濟(jì)合理的方案。