張永進(jìn)，賴 勇，何 偉，胡 勇，謝宇琦

（浙江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司，浙江 杭州 310002）

1 問(wèn)題的提出

浙江省是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)省份，跨入新世紀(jì)以來(lái)，為解決水資源分布不均的問(wèn)題，大力發(fā)展省內(nèi)引水工程的建設(shè)，先后完成趙山渡引水工程、橫錦水庫(kù)引水工程、湯浦水庫(kù)引水工程，老虎潭水庫(kù)引水工程、寧波白溪水庫(kù)引水工程、舟山大陸引水一期及二期工程、楠溪江供水工程、浙東引水蕭山樞紐工程等一大批浙江省內(nèi)乃至國(guó)內(nèi)著名的引調(diào)水工程勘測(cè)設(shè)計(jì)。橫錦水庫(kù)引水工程每年可向義烏供水5 000萬(wàn)m3，是全國(guó)首例跨地區(qū)水權(quán)交易工程[1]，為世界小商品市場(chǎng)義烏市中長(zhǎng)期發(fā)展提供強(qiáng)勁的水資源支撐。舟山大陸引水工程共分三期實(shí)施，跨海管道[2]是迄今世界最長(zhǎng)、最大的跨海管道輸水工程。

近幾年，浙江省在“五水共治”保供水的大背景下，又接連開工建設(shè)了杭州市第二水源千島湖配水工程[3]、寧波市水庫(kù)群聯(lián)網(wǎng)聯(lián)調(diào)（西線）工程[4]、嘉興市域外配水工程（杭州方向）[5]、舟山大陸引水三期工程、麗水市灘坑引水工程、溫州市甌江引水工程等一大批省內(nèi)有著重大影響力的引調(diào)水工程，既有典型的山區(qū)隧洞、平原管道、跨海管道等工程，工程類型廣泛，又涉及鉆爆法、盾構(gòu)、TBM、頂管、埋管、淺埋暗挖等施工方法，施工手段豐富，在精細(xì)化方面位于國(guó)內(nèi)引調(diào)水工程[6-9]設(shè)計(jì)前列，新技術(shù)應(yīng)用包括：

（1）杭州市第二水源千島湖配水工程中采用的井庫(kù)流量補(bǔ)償配水、環(huán)保型電站調(diào)流調(diào)壓、施工支洞改建斜井調(diào)壓等技術(shù)；

（2）嘉興市域外配水工程（杭州方向）中應(yīng)用的盾構(gòu)隧洞內(nèi)部敷設(shè)鋼管技術(shù)；

（3）溫州市甌江引水工程中采用的調(diào)蓄調(diào)壓地下洞庫(kù)、輸水隧洞“一洞雙倉(cāng)”輸水技術(shù)；

（4）在引調(diào)水工程管理中已普遍應(yīng)用的信息化技術(shù)。其中千島湖配水工程已將全線節(jié)點(diǎn)全部用BIM建模，實(shí)現(xiàn)24 h監(jiān)控、遠(yuǎn)程操控，數(shù)據(jù)可實(shí)時(shí)反饋等功能，在引調(diào)水工程數(shù)字孿生上邁出了堅(jiān)實(shí)的一步。

2 浙江省引調(diào)水工程概況及技術(shù)特點(diǎn)

浙江省近年來(lái)建設(shè)的引調(diào)水工程基本情況見表1。各工程主要建筑物布置及結(jié)構(gòu)特征如下。

表1 浙江省近年來(lái)建設(shè)的引調(diào)水工程基本情況一覽表

2.1 杭州市第二水源千島湖配水工程

工程從千島湖引水至杭州閑林水庫(kù)，線路布置見圖1。主要建筑物包括千島湖進(jìn)水口、輸水隧洞（含埋管、事故檢修閘、事故檢修閥、調(diào)壓井等）、分水口、閑林出口流量控制及調(diào)壓設(shè)施、閑林水庫(kù)取水口等。

圖1 千島湖配水工程平面圖

該工程為山區(qū)隧洞典型工程，輸水系統(tǒng)末端首創(chuàng)運(yùn)用井庫(kù)流量補(bǔ)償配水[10]、環(huán)保型電站調(diào)流調(diào)壓[11]等技術(shù)，提高系統(tǒng)安全保障；輸水隧洞襯砌采用誘導(dǎo)縫[12-13]，破解了C30混凝土分縫長(zhǎng)度過(guò)大易出現(xiàn)環(huán)向裂縫、分縫長(zhǎng)度過(guò)小又影響施工進(jìn)度的難題；施工支洞被大量保留改建綜合利用[14]，11個(gè)施工支洞群兼做運(yùn)行期調(diào)壓斜井及檢修期交通洞[15]，施工支洞被改建為檢修閥交通洞、流量計(jì)交通洞各2個(gè)。工程中還應(yīng)用了自浮式攔污漂[16]、井塔分離式進(jìn)水口[17]、單向排水減壓閥等技術(shù)[18]。

2.2 寧波市水庫(kù)群聯(lián)網(wǎng)聯(lián)調(diào)（西線）工程

工程位于寧波市奉化和鄞州西部山區(qū)，主要由欽寸水庫(kù)亭下—寧波引水工程、溪下水庫(kù)引水工程、皎口水庫(kù)—溪下水庫(kù)連通工程、東西線（嶺腳至蕭鎮(zhèn)段）連通工程4部分組成，一期工程不含皎口水庫(kù)—溪下水庫(kù)連通工程。

該工程是多水源聯(lián)調(diào)典型工程，通過(guò)多水庫(kù)聯(lián)調(diào)運(yùn)行，項(xiàng)目水資源利用效益可觀，每年可增加水庫(kù)優(yōu)質(zhì)水資源供給量約3 500萬(wàn)m3，相當(dāng)于不占一寸土地，為寧波市新建了1座中型水庫(kù)。

2.3 嘉興市域外配水工程（杭州方向）

工程取水口為閑林配水井，通過(guò)隧洞、管道、泵站輸送千島湖原水，杭州段重力自流，嘉興段通過(guò)泵站加壓供水，線路布置見圖2。

圖2 嘉興市域外配水工程（杭州方向）平面圖

該工程位于經(jīng)濟(jì)高度發(fā)達(dá)的杭嘉湖平原，杭州段主要沿繞城高速在城區(qū)布置，施工影響和結(jié)構(gòu)安全要求高，工程沿線穿越大量的鐵路、公路、航道、天然氣、給排水、規(guī)劃限制區(qū)等專項(xiàng)設(shè)施，穿越的控制要求高。工程主要沿高速公路綠化帶布置，管線型式包括盾構(gòu)隧洞、埋管、頂管、定向鉆、倒虹吸管、管橋等。創(chuàng)新技術(shù)包括：①盾構(gòu)隧洞內(nèi)部敷設(shè)鋼管技術(shù)[19]，在減少穿越影響的同時(shí)，盾構(gòu)內(nèi)鋼管外空間還提供綜合管廊的綜合空間。②采用多排、多層頂管及大口徑鋼制拖拉管道施工技術(shù)，解決建筑密集區(qū)的管道埋設(shè)難題。③采用溢流式雙向補(bǔ)壓塔結(jié)構(gòu)[20]，解決重力流與泵站加壓流頻繁切換調(diào)度中的水力過(guò)渡過(guò)程問(wèn)題。

2.4 舟山大陸引水三期工程

工程地跨寧波市、舟山本島2地，橫穿寧波與舟山之間的灰鱉洋，以及舟山群島之間的岱衢洋、崎頭洋等海域。取水口位于寧波市郊李溪渡村附近的姚江河道，輸水管線途經(jīng)寧波內(nèi)陸、灰鱉洋海域后至舟山本島黃金灣調(diào)節(jié)水庫(kù)，再輸配水至本島主要水廠及周邊主要島嶼，工程布置見圖3。

圖3 舟山大陸引水三期工程平面圖

該工程是跨海輸水管道典型工程，管道總長(zhǎng)約168.5 km、直徑1.2 m，是迄今世界最長(zhǎng)、最大的跨海管道輸水工程。

2.5 麗水市灘坑引水工程

自灘坑水庫(kù)引水至胡村水庫(kù)，主要建筑物包括灘坑水庫(kù)進(jìn)水口、輸水隧洞（含埋管、分水口等）、胡村調(diào)流加壓泵站。進(jìn)水口設(shè)置在下塘村附近，引水隧洞自進(jìn)水口向北，經(jīng)底坑、滿頭壘、沙坑、大丘至上垟接埋管并預(yù)留分水口，向北經(jīng)過(guò)金村、烏陰坑并設(shè)預(yù)留分水口，出口接胡村調(diào)流加壓泵站。輸水線路總長(zhǎng)32.04 km，城門洞型隧洞，開挖洞徑3.5 m×3.5 m（寬×高）。

該工程也是典型山區(qū)隧洞，總長(zhǎng)約32 km的輸水線路除長(zhǎng)度250 m的上垟埋管外均為隧洞。工程有取低溫水的要求，進(jìn)水口底高程111.00 m，根據(jù)實(shí)測(cè)資料，該高程水溫約12.6 ℃。水庫(kù)正常蓄水位160.0 m，由于灘坑水庫(kù)是大型水庫(kù)，不會(huì)因?yàn)橐こ踢M(jìn)水口施工而降低水位。根據(jù)近年來(lái)運(yùn)行情況，水庫(kù)低水位在155.0 m左右，預(yù)計(jì)爆破時(shí)進(jìn)水口水深約44.0 m，故進(jìn)水口需采用深水巖塞爆破。

2.6 溫州市甌江引水工程

工程自甌江引水至溫州城區(qū)，線路布置見圖4。主要建筑物包括渡船頭取水樞紐、甌江翻水站取水樞紐、渡船頭—豐臺(tái)輸水建筑物（含輸水隧洞、埋管、頂管、調(diào)壓井、控制閥、南村加壓泵站、澤雅調(diào)流站等）及分水口。

圖4 溫州市甌江引水工程平面圖

該工程是浙江省內(nèi)長(zhǎng)距離輸水施工手段最齊全的工程，包括鉆爆法隧洞、水磨鉆隧洞、盾構(gòu)隧洞、TBM隧洞、頂管、埋管、豎井、深基坑等。工程主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)：①雙取水口取水：新建渡船頭取水口，候甌江清水、候青田水利樞紐發(fā)電取水，承擔(dān)灌溉、河道水網(wǎng)補(bǔ)水任務(wù)，最大引水流量50 m3/s；利用已建翻水站取水口，承擔(dān)溫州市城鎮(zhèn)供水備用水源任務(wù)，最大引水流量15 m3/s；②首部設(shè)置調(diào)壓調(diào)蓄地下洞庫(kù)既滿足感潮河道候潮取水、蓄清沖淤，改善泵后水力過(guò)渡條件[21-22]的要求，又避免泵后設(shè)置高位調(diào)節(jié)池征地難的政策處理問(wèn)題。③線路中部“一洞雙倉(cāng)”輸水，通過(guò)沿壓力輸水隧洞內(nèi)部?jī)?nèi)置鋼管[23]，解決了優(yōu)質(zhì)水與河道水聯(lián)合輸送，通道難以布置的問(wèn)題；④壓力輸水滿足多目標(biāo)供水要求：渡垟隧洞下游線路采用有壓輸水，滿足沿線15個(gè)分水口靈活調(diào)度要求。

3 新技術(shù)發(fā)展與創(chuàng)新

近年來(lái)浙江省引調(diào)水工程技術(shù)創(chuàng)新較多，內(nèi)容涵蓋長(zhǎng)距離引水系統(tǒng)工程系統(tǒng)布置、系統(tǒng)調(diào)流調(diào)壓調(diào)蓄、結(jié)構(gòu)安全、施工安全、分質(zhì)輸水、智慧管理等方面，部分特色創(chuàng)新技術(shù)如下。

3.1 井庫(kù)流量補(bǔ)償配水技術(shù)

千島湖配水工程采用的井庫(kù)流量補(bǔ)償配水系統(tǒng)[24]是對(duì)傳統(tǒng)的多水源串聯(lián)、并聯(lián)配水模式的重大創(chuàng)新，可發(fā)揮上下游水庫(kù)效益最大化的優(yōu)勢(shì)。與傳統(tǒng)的將上游水庫(kù)水引入下游水庫(kù)，再?gòu)南掠嗡畮?kù)取水向城市供水的串聯(lián)模式相比，這一配水系統(tǒng)的配水方式具有以下明顯優(yōu)勢(shì)：一是配水井可直接向下游輸水，形成井內(nèi)水位低于閑林水庫(kù)水位的運(yùn)行模式，發(fā)揮上游輸水隧洞輸水潛能，又能維持閑林水庫(kù)正常水位運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)2個(gè)工程效益的最大化；二是通過(guò)配水井與閑林水庫(kù)連通閘的啟閉組合，可實(shí)現(xiàn)單水源向下游供水、雙水源向下游供水、千島湖同時(shí)向下游供水及向閑林水庫(kù)補(bǔ)水等運(yùn)行模式，運(yùn)行靈活。圖5為系統(tǒng)布置概化圖。

圖5 井庫(kù)流量補(bǔ)償系統(tǒng)布置概化圖

3.2 環(huán)保型電站調(diào)流調(diào)壓技術(shù)

引調(diào)水工程流量通常比較穩(wěn)定，在地形高差交叉，輸水系統(tǒng)水頭富余較大時(shí)，以環(huán)保型能源回收電站作為調(diào)流調(diào)壓設(shè)施[11]不僅可提高調(diào)流調(diào)壓設(shè)施的耐久性，而且可以獲取發(fā)電副效益，千島湖配水工程中采用環(huán)保型發(fā)電機(jī)組與流量調(diào)節(jié)閥、控制閘綜合調(diào)流調(diào)壓，實(shí)現(xiàn)調(diào)流設(shè)施多層次互備互補(bǔ)的功能。環(huán)保型機(jī)組設(shè)計(jì)要點(diǎn)為選用臥式混流水輪發(fā)電機(jī)組，使機(jī)組油潤(rùn)滑系統(tǒng)、油壓系統(tǒng)不與水體接觸；機(jī)組的軸承冷卻供水采用循環(huán)水系統(tǒng)，確保軸承冷卻水不進(jìn)入電站尾水；發(fā)電機(jī)采用空-水冷卻方式，冷卻水管網(wǎng)獨(dú)立密閉；系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化后的機(jī)組可以嚴(yán)格保障原水水質(zhì)。

3.3 施工支洞改建調(diào)壓斜井技術(shù)

施工支洞是工程建設(shè)期實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離隧洞“長(zhǎng)洞短打”的臨時(shí)工程，一般在工程完建時(shí)封堵，結(jié)合地形條件，將施工支洞保留改建為調(diào)壓斜井，水平截面大，較豎井調(diào)壓效果好，消除長(zhǎng)距離輸水隧洞水力過(guò)渡過(guò)程中的水錘影響效果明顯。隧洞放空檢修期車輛還可直接駛?cè)耄岣邫z修效率的優(yōu)點(diǎn)。改建調(diào)壓斜井的施工支洞設(shè)計(jì)除滿足施工支洞在施工期本身的出渣運(yùn)輸及通風(fēng)、排水要求外，還必須同時(shí)滿足運(yùn)行期的應(yīng)用功能要求[14]，具體包括：

（1）支洞縱坡不宜過(guò)陡?？紤]運(yùn)行期放空檢修后的交通通道縱坡要求，施工支洞的局部坡比不宜陡于9%，間隔不超過(guò)150 m需設(shè)置一定的平坡段，洞底防滑設(shè)計(jì)。

（2）支洞洞口高程既要高于洞口外的設(shè)計(jì)洪水位要求，防止洞口外存在水系時(shí)，山洪進(jìn)入輸水隧洞，又要高于洞內(nèi)可能達(dá)到的最高水位，避免調(diào)壓時(shí)溢流。另外，洞口段圍巖透水性較大時(shí)，還需注意洞口段襯砌防滲設(shè)計(jì)，減少內(nèi)水外滲。

（3）改建為調(diào)壓井的施工支洞與輸水隧洞水體直接連通，工程等級(jí)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)宜參照輸水隧洞的襯砌標(biāo)準(zhǔn)。

3.4 盾構(gòu)隧洞內(nèi)部敷設(shè)鋼管技術(shù)

經(jīng)濟(jì)高度發(fā)達(dá)的平原管網(wǎng)密集，埋管明挖施工限制條件大，租用已有的地鐵盾構(gòu)設(shè)備采用暗挖施工，盾構(gòu)隧洞內(nèi)部敷設(shè)鋼管[19]，不僅避免平原管網(wǎng)管道施工的政策處理難題，而且盾構(gòu)隧洞內(nèi)空間利用率高，運(yùn)行維護(hù)方便，施工安裝快捷，隧洞中剩余空間可實(shí)現(xiàn)綜合管廊功能，典型結(jié)構(gòu)布置見圖6。

圖6 盾構(gòu)隧洞內(nèi)部敷設(shè)鋼管結(jié)構(gòu)斷面圖 單位：cm

3.5 地下洞庫(kù)調(diào)蓄調(diào)壓技術(shù)

調(diào)壓井或調(diào)蓄水庫(kù)不可避免需占用較大土地。在溫州市甌江引水工程中，利用下游輸水隧洞，首部1.2 km洞段擴(kuò)大洞徑兼做狹長(zhǎng)的無(wú)壓洞型地下洞庫(kù)，既可調(diào)壓調(diào)蓄、候潮取水、候發(fā)電取水，又可促進(jìn)泥沙沉淀，減少下游輸水隧洞的淤積。地下洞庫(kù)布置由無(wú)壓洞、進(jìn)水管、洞口混凝土堵頭、集沙坑、排淤管、通氣孔等組成。這一技術(shù)方案還可減少建設(shè)征地，洞徑擴(kuò)挖多出的石方主要為新鮮巖石，可用于軋制混凝土骨料，不會(huì)造成棄渣增加，對(duì)于經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益也有顯著提升。

3.6 “一洞雙倉(cāng)”輸水技術(shù)

多水源多目標(biāo)輸水時(shí)，為實(shí)現(xiàn)“分質(zhì)引水、優(yōu)水優(yōu)用”，常設(shè)置多套管道系統(tǒng)分別輸送，即供水水源與河道環(huán)境用水都通過(guò)獨(dú)立的輸水管線進(jìn)行輸水，在受水區(qū)域相同、輸水線路相近時(shí)，多條輸水管線面臨搶占線路、重復(fù)交叉的困境，特別是引水流量較小時(shí)，為保證引水水質(zhì)而單設(shè)1套管道系統(tǒng)也非常不經(jīng)濟(jì)。溫州市甌江引水工程考慮澤雅水庫(kù)乃至今后小溪引水優(yōu)質(zhì)水源的輸送問(wèn)題，采用洞內(nèi)內(nèi)置鋼管的“一洞雙倉(cāng)”輸水技術(shù)[23]，這一技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)在于解決深埋隧洞內(nèi)置鋼管的流量控制、排水、排氣以及檢修問(wèn)題。

3.7 信息化技術(shù)應(yīng)用

浙江省引調(diào)水工程綜合管理智慧平臺(tái)基本已實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守、系統(tǒng)整合、保障工程安全、輔助決策的功能，個(gè)別項(xiàng)目如千島湖配水工程已將全線節(jié)點(diǎn)采用BIM建模，實(shí)現(xiàn)24 h監(jiān)控、遠(yuǎn)程操控、數(shù)據(jù)可實(shí)時(shí)反饋系統(tǒng)等功能，在引調(diào)水工程數(shù)字孿生上邁出了堅(jiān)實(shí)的一步。引調(diào)水工程總體建設(shè)內(nèi)容應(yīng)包括物聯(lián)感知體系建設(shè)、網(wǎng)信基礎(chǔ)建設(shè)、實(shí)體環(huán)境建設(shè)、軟件平臺(tái)建設(shè)等。物聯(lián)感知體系建設(shè)包含工程安全監(jiān)測(cè)、水雨情監(jiān)測(cè)、水質(zhì)監(jiān)測(cè)、管道流量監(jiān)測(cè)、管道安全監(jiān)測(cè)、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)以及安全防范體系等內(nèi)容。

4 結(jié) 語(yǔ)

本文對(duì)近年來(lái)浙江省建設(shè)的引調(diào)水工程特點(diǎn)及創(chuàng)新點(diǎn)進(jìn)行分析，介紹工程中成功應(yīng)用的創(chuàng)新技術(shù)，可供同類引調(diào)水工程設(shè)計(jì)借鑒，主要結(jié)論如下：

（1）井庫(kù)流量補(bǔ)償配水技術(shù)可以很好地實(shí)現(xiàn)引水工程與末端調(diào)蓄水庫(kù)間的多模式運(yùn)行，更好地發(fā)揮上游長(zhǎng)距離引水工程的引水潛力，同時(shí)保持末端調(diào)蓄水庫(kù)的庫(kù)容。

（2）在保障長(zhǎng)距離輸水系統(tǒng)水錘防護(hù)安全的基礎(chǔ)上，采用環(huán)保型水輪機(jī)組作為輸水系統(tǒng)流量調(diào)節(jié)設(shè)施，并回收富余能量。

（3）利用施工支洞改建為長(zhǎng)距離輸水隧洞的調(diào)壓斜井及檢修交通洞，可滿足長(zhǎng)隧洞水錘防護(hù)和維修交通便利的要求。

（4）盾構(gòu)隧洞內(nèi)部敷設(shè)鋼管、地下洞庫(kù)調(diào)蓄調(diào)壓、“一洞雙倉(cāng)”輸水等技術(shù)，既可降低工程政策處理難度，又可充分發(fā)揮管線結(jié)構(gòu)的綜合功能。

（5）信息化技術(shù)的應(yīng)用已是引調(diào)水工程的標(biāo)準(zhǔn)配置，對(duì)于工程建設(shè)管理、工程運(yùn)行安全、工程調(diào)度決策具有不可替代的作用，實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生是未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。