高宏周

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

引漢濟(jì)渭工程是陜西省省內(nèi)跨流域調(diào)水工程，主體工程由黃金峽水利樞紐、秦嶺輸水隧洞和三河口水利樞紐等三大部分組成。規(guī)劃在漢江干流和支流子午河分別修建水源工程黃金峽水利樞紐和三河口水利樞紐蓄水，通過(guò)輸水隧洞穿越秦嶺山脈調(diào)水至關(guān)中，解決關(guān)中地區(qū)的西安、咸陽(yáng)、渭南及楊凌等沿渭大中城市的生活、工業(yè)生產(chǎn)用水問(wèn)題。引漢濟(jì)渭受水區(qū)輸配水工程是指由秦嶺輸水隧道出口黃池溝分水池輸水至關(guān)中各供水對(duì)象之間的供水干線。此次通過(guò)干線工程布局方案的擬定、比較，以確定引漢濟(jì)渭受水區(qū)輸配水干線工程的最優(yōu)布局。

表1 2030年受水區(qū)供水對(duì)象水量配置表 億m3

1 受水區(qū)供水對(duì)象及水量配置

根據(jù)《陜西省引漢濟(jì)渭工程可行性研究受水區(qū)水資源配置》專題成果，通過(guò)對(duì)關(guān)中地區(qū)2030年水資源供需平衡研究分析，50%、75%代表年缺水量21.4億 m3、28.2億 m3，缺水程度分別25.7%和32.5%。引漢濟(jì)渭工程總調(diào)水規(guī)模15億m3，顯然引漢濟(jì)渭工程不能完全解決關(guān)中地區(qū)的缺水問(wèn)題。因此，在關(guān)中缺水對(duì)象中，優(yōu)先考慮渭河南北兩岸缺水程度嚴(yán)重的大中城市、縣城和工業(yè)園區(qū)，并進(jìn)一步考慮其缺水的緊迫性、地理位置、其他后備水源情況等因素，確定了關(guān)中地區(qū)的24個(gè)城市及工業(yè)園區(qū)作為引漢濟(jì)渭受水區(qū)供水對(duì)象，包括西安、咸陽(yáng)、渭南、楊凌4座城市，西咸新區(qū)的灃西、灃東、秦漢、空港、涇河5座新城，興平、武功、乾縣、禮泉、三原、周至、戶縣、長(zhǎng)安、臨潼、高陵、閻良、富平、華縣13個(gè)縣級(jí)城市，以及涇河工業(yè)園區(qū)和西安渭北工業(yè)園區(qū)。

2030年引漢濟(jì)渭工程調(diào)水進(jìn)入關(guān)中水量13.95億 m3，考慮輸水損失進(jìn)入各供水對(duì)象城市供水系統(tǒng)凈水量13.50億 m3。24個(gè)受水區(qū)供水對(duì)象水量配置見(jiàn)表1。

2 受水區(qū)供水對(duì)象片區(qū)劃分

根據(jù)關(guān)中地區(qū)地形地貌條件、24個(gè)供水對(duì)象地理位置分布、配置的水量、水廠高程、當(dāng)?shù)毓┧こ态F(xiàn)狀等因素，對(duì)各供水對(duì)象就近進(jìn)行片區(qū)整合，將受水區(qū)劃分為若干個(gè)片區(qū)。

西安、長(zhǎng)安、戶縣、臨潼和西咸新區(qū)的灃東、灃西新城距離黃池溝分水池較近，可作為一個(gè)片區(qū)，渭南、華縣作為一個(gè)小片區(qū)，西安、渭南兩個(gè)片區(qū)均居于渭河南岸，渭南片區(qū)的線路勢(shì)必經(jīng)過(guò)西安，可西安、渭南合并為一個(gè)大片區(qū)。渭北片區(qū)的劃分，考慮過(guò)渭節(jié)點(diǎn)選擇和河流水系等因素，將西部的武功、楊凌單獨(dú)作為一個(gè)片區(qū)。東部的咸陽(yáng)、興平、乾縣、禮泉和西咸新區(qū)的空港新城、秦漢新城作為一個(gè)大片區(qū)。將距離較遠(yuǎn)的涇河以東的三源、高陵、富平、閻良和西咸新區(qū)的涇河新城及涇渭和渭北、西安渭北工業(yè)園為一個(gè)大的片區(qū)。以此，整體可形成渭河南岸2個(gè)片區(qū)，渭北3個(gè)片區(qū)，共5個(gè)大的片區(qū)。受水區(qū)供水對(duì)象片區(qū)劃分成果見(jiàn)表2。

表2 受水區(qū)供水對(duì)象片區(qū)劃分成果表

3 輸配水干線布局方案擬定

3.1 布局思路

引漢濟(jì)渭受水區(qū)24個(gè)供水對(duì)象中，4個(gè)重點(diǎn)城市凈配水量6.01億 m3，占所有供水對(duì)象配水量的44.5%，因此，輸配水工程干線的總體布局方案的擬定，應(yīng)圍繞4個(gè)重點(diǎn)城市布局輸水線路主骨架，沿途輻射部分中小城市及工業(yè)園區(qū)。在供水對(duì)象片區(qū)劃分成果基礎(chǔ)上，輸配水干線布局的思路是:一是重要城市盡量采用并聯(lián)，提高輸水安全保證程度;二是盡量減少跨越渭河、涇河谷地的次數(shù)，降低工程造價(jià)及失事風(fēng)險(xiǎn);三是各個(gè)主要干線輸配水量的差別避免太大，給干線緊急備用留有余地;四是盡量避開工程實(shí)施難度較大的區(qū)域。

3.2 布局方案擬定

1)方案一

從高程關(guān)系上看，西安片區(qū)普遍高于渭南片區(qū)，且二者處于渭河以南;從位置上看，通往渭南片區(qū)的線路勢(shì)必經(jīng)過(guò)西安片區(qū);因此將西安、渭南片區(qū)作為一條配水線路是必然的選擇，其輸水線路稱作渭河南干線。西咸新區(qū)位于西安、咸陽(yáng)主城區(qū)中間區(qū)域，可從渭河南干線分水至西咸新區(qū)、咸陽(yáng)，同時(shí)延伸至渭北涇東，因此該線路稱作渭北東分干線。渭北西部的楊凌片區(qū)，輸水線路穿渭河經(jīng)武功后供水，該線路可稱作渭北西干線，興平由渭北西分干線分水供給(見(jiàn)圖1)。

圖1 方案一布置簡(jiǎn)圖

2)方案二

在方案一的基礎(chǔ)上，咸陽(yáng)、西咸新區(qū)的空港、秦漢新城由興平延伸線上供水，稱作咸陽(yáng)分干線，以減輕渭河南干線的供水權(quán)重。臨潼緊鄰渭河，在渭河南干線上從臨潼附近過(guò)渭，向渭北涇東供水，稱作涇東干線。渭南片區(qū)和渭北西部楊凌片區(qū)同方案一(見(jiàn)圖2)。

圖2 方案二布置簡(jiǎn)圖

3)方案三

為進(jìn)一步減小渭河南干線供水任務(wù)、減少過(guò)渭次數(shù)，在方案二的基礎(chǔ)上，線路經(jīng)興平、咸陽(yáng)、西咸新區(qū)延伸過(guò)涇河，向渭北涇東供水;該方案僅需過(guò)渭一次，其他片區(qū)供水方案不變，最后形成渭河南干線、過(guò)渭干線、渭北東分干線和渭北西分干線(見(jiàn)圖3)。

圖3 方案三布置簡(jiǎn)圖

4)方案四

在方案三的基礎(chǔ)上，把渭南片區(qū)放在咸陽(yáng)片區(qū)的延伸線上，由渭北線路折返到渭河南岸供水，過(guò)渭點(diǎn)選在距離最近的臨潼一帶。渭河南干線供水至西安。楊凌片區(qū)供水方案不變。該方案兩次過(guò)渭(見(jiàn)圖4)。

圖4 方案四布置簡(jiǎn)圖

4 布局方案比選

總體來(lái)看，擬定的4個(gè)布局方案不存在影響工程建設(shè)重大制約性因素，方案均可行。方案比選涉及的因素比較多，也比較復(fù)雜，定性分析輸配水干線布局各方案的優(yōu)缺點(diǎn)。

1)輸配水主干線供水量比重

從工程布局方案圖中明顯可以看出，方案一形成了以南干線為主骨架的輸配水供水系統(tǒng)，南干線承擔(dān)24個(gè)供水對(duì)象中的18個(gè)，其中包括西安、咸陽(yáng)和渭南等3個(gè)重點(diǎn)城市，供水量比例占到總供水量的89.9%;方案二南干線剔除咸陽(yáng)、空港和秦漢2個(gè)新城，供水比例降為76.4%;方案三形成了以渭河為界，渭河南干線和渭北東干線為主骨架的輸配水供水網(wǎng)絡(luò)，分別承擔(dān)8個(gè)和13個(gè)供水對(duì)象，分別占總供水量的61.4%、33.3%;方案四南干線供水末端至西安，承擔(dān)5個(gè)供水對(duì)象，渭北東干線承擔(dān)16個(gè)，供水比例分別占總供水量48.4%和46.3%。

從以上分析來(lái)看，顯然方案一和方案二南干線承擔(dān)了太多的供水任務(wù)，供水量比例太大，線路一旦失事或檢修，影響范圍和后果都比較大。因此，就僅從各方案主干線供水量比重來(lái)看，方案三和方案四基本符合布局方案擬定中避免主干線輸配水?dāng)?shù)量差別較大的原則，方案四南干線和渭北東干線供水量比重基本相當(dāng)。

2)輸配水主干線建設(shè)規(guī)模

根據(jù)陜西省引漢濟(jì)渭工程秦嶺輸水隧洞設(shè)計(jì)流量成果，2030年滿足年調(diào)水15億m3任務(wù)要求時(shí)，秦嶺隧洞最大輸水流量10～70 m3/s之間，變化范圍較大。另外，渭北東干線不具備沿線修建調(diào)蓄工程的條件，南干線沿線秦嶺北麓的南山支流，均為狹窄型河道、溝谷深切，河道縱比降陡峭，基本不具備修建大型調(diào)蓄水庫(kù)。通過(guò)對(duì)支流的就峪、田峪、赤峪、耿峪和澇河等分析，雖然具備一定庫(kù)容條件對(duì)南干線輸配水量進(jìn)行調(diào)蓄，但要完成對(duì)秦嶺隧洞不均勻流量過(guò)程的調(diào)蓄任務(wù)，除修建調(diào)蓄水庫(kù)外，還需修建提水泵站、充放水管，投資巨大，加上工程運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用，使得輸配水工程運(yùn)行成本大幅提高。因此，綜合地形、經(jīng)濟(jì)、運(yùn)行管理及成本、社會(huì)影響等，南山支流修建調(diào)蓄工程的可行性和必要性不大，故整個(gè)輸配水工程骨干線路沿線均不具備修建調(diào)蓄工程。

基于以上分析，各輸配水干線要適當(dāng)控制建設(shè)規(guī)模。當(dāng)秦嶺輸水隧洞流量為70 m3/s時(shí)，在黃池溝分水池進(jìn)入輸配水主干線，沿線不經(jīng)調(diào)蓄水庫(kù)調(diào)蓄，不能通過(guò)工程措施有效減小輸配水工程建設(shè)規(guī)模。因此，方案一和方案二南干線工程規(guī)模是巨大的，在考慮輸配水工程各干線均采用無(wú)壓輸水，秦嶺北麓村莊密集以及道教樓觀臺(tái)景區(qū)、秦嶺動(dòng)物園等沿線建筑物，加之過(guò)溝輸水建筑、征地移民安置及拆遷等，實(shí)施難度是顯而易見(jiàn)的;方案三、方案四通過(guò)渭北東干線承擔(dān)渭北涇東片區(qū)的供水任務(wù)，大大降低了南干線工程建設(shè)規(guī)模，減小了南干線的實(shí)施難度。

3)與現(xiàn)有供水工程的結(jié)合

根據(jù)《陜西省水資源綜合規(guī)劃》相關(guān)成果，引漢濟(jì)渭工程建成以后，現(xiàn)在有水源工程石頭河水庫(kù)水量將西調(diào)寶雞，不再向目前的楊凌、咸陽(yáng)等城市供水。因此，輸配水工程干線布局?jǐn)M定應(yīng)結(jié)合現(xiàn)有供水管網(wǎng)綜合考慮，可以利用目前已建成的引石過(guò)渭咸陽(yáng)供水工程，可以替代渭北東干線部分供水任務(wù)，可減小至咸陽(yáng)段的建設(shè)規(guī)模，對(duì)降低工程投資是有利的。故方案一雖然減小輸配水工程過(guò)渭段工程規(guī)模，但不能與現(xiàn)有引石過(guò)渭工程有效密切結(jié)合，反而加大南干線的規(guī)模，促使輸配水工程整體規(guī)模偏大，投資增加，顯然不是最優(yōu)的。

綜合以上幾方面簡(jiǎn)單定性分析，作者認(rèn)為輸配水干線布局應(yīng)在方案三和方案四中選擇。方案四渭北東干線和南干線，雖然分別承擔(dān)的供水量占總供水量的比重相當(dāng)，但渭北東干線承擔(dān)了16個(gè)供水對(duì)象供水任務(wù)，輸水線路過(guò)長(zhǎng)，末端水頭不足，且用水戶大部分集中在線路的末端，一旦線路發(fā)生事故或者檢修，從供水安全和可靠性角度，影響的范圍比較廣、比較大。另外，由于方案四渭北東干線承擔(dān)了渭河南岸的臨潼、渭南和華縣供水任務(wù)，形成兩次穿越渭河，加大了過(guò)渭線路的建設(shè)規(guī)模，增加工程施工難度。方案三形成了兩條線路為主干骨架的供水系統(tǒng)，且承擔(dān)的供水對(duì)象較為均衡，避免了其他方案“穿糖葫蘆”的單一線路主骨架供水體系，同時(shí)，整體方案線路一次穿越渭河，總體從供水可靠性程度、建設(shè)規(guī)模最小和尋求投資最小值看，輸配水干線總體方案三為最優(yōu)解。

5 結(jié)語(yǔ)

引漢濟(jì)渭工程是破解陜西省關(guān)中地區(qū)水資源短缺瓶頸的重大水利工程之一，輸配水干線工程是實(shí)現(xiàn)漢江水進(jìn)去關(guān)中各個(gè)城市供水系統(tǒng)“最后一公里”的重要組成部分。本文在引漢濟(jì)渭調(diào)水工程有關(guān)成果的基礎(chǔ)上，根據(jù)受水區(qū)供水對(duì)象的地理位置分布、供水對(duì)象水廠高程等，簡(jiǎn)單定性的闡述了輸配水干線工程布局方案。通過(guò)對(duì)各方案主干線承擔(dān)的供水量比重、工程建設(shè)規(guī)模以及與現(xiàn)有工程緊密結(jié)合程度等方面定性分析，以確定方案三是整個(gè)輸水配工程干線布局比較合理的。

[1]陜西省水利廳.陜西省水資源綜合規(guī)劃.2008.10.

[2]陜西省水電設(shè)計(jì)院.陜西省引漢濟(jì)渭工程可行性研究受水區(qū)水資源配置.2011.7.

[3]陜西省水電設(shè)計(jì)院.引漢濟(jì)渭受水區(qū)輸配水工程規(guī)劃.2013.12.