郭曉東（陜西省水利電力勘測設(shè)計(jì)研究院陜西西安710001）

亭口配水站至馬屋電廠輸水線路比選設(shè)計(jì)

郭曉東
（陜西省水利電力勘測設(shè)計(jì)研究院陜西西安710001）

本文簡要介紹了彬長礦區(qū)亭口配水站至馬屋電廠輸水線路的設(shè)計(jì)比選。通過對沿線主要建筑物的分析，著重論述了輸水線路的選取對工程運(yùn)行管理、施工技術(shù)、投資控制等方面的影響，權(quán)衡各方案的利弊，選擇出經(jīng)濟(jì)合理的線路。優(yōu)化選擇輸水線路是解決輸配水工程中經(jīng)濟(jì)與安全的重要手段。

輸配水；線路比選；設(shè)計(jì)

1　概況

彬長礦區(qū)位于陜西省關(guān)中地區(qū)西北部的彬縣、長武兩縣境內(nèi)，是國家規(guī)劃的十三個(gè)煤炭基地——黃隴基地的主力礦區(qū)之一。但該礦區(qū)地處陜西省渭北黃土高原溝壑區(qū)，水資源極為貧乏，長期以來水資源短缺及開發(fā)不足，嚴(yán)重地影響和制約著當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展。亭口水庫作為彬長礦區(qū)工業(yè)用水骨干水源，及時(shí)發(fā)揮水源工程效益顯得十分必要。將亭口電站尾水渠的退水作為輸配水水源，在尾水渠末端建設(shè)配水站，然后通過一級(jí)加壓分別送至馬屋電廠、長武縣城、新民塬工業(yè)區(qū)等地。

馬屋電廠是亭口水庫重要供水點(diǎn)之一，供水保證率為97%。經(jīng)水量供需平衡分析，馬屋電廠年需水量1662萬m3，流量0.66m3/s。考慮電廠用水的重要性和供水的可靠性，輸水管路按雙管設(shè)計(jì)，管徑0.7m，管中心間距2.1m。工程等別為II等大（2）型輸水工程，主要建筑物級(jí)別為2級(jí)，次要建筑物為3級(jí)。取水建筑物、輸水管線防洪標(biāo)準(zhǔn)采用30年一遇洪水設(shè)計(jì)、100年一遇洪水校核。

該區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造單元屬華北地臺(tái)鄂爾多斯臺(tái)地向斜南緣，陜甘寧臺(tái)坳陜北臺(tái)凹南緣中部。區(qū)域構(gòu)造簡單，地層產(chǎn)狀平緩，無大型斷裂構(gòu)造。根據(jù)1:400萬《中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》，工程區(qū)地震動(dòng)峰值加速度a=0.05g，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期0.45s，相應(yīng)的地震基本烈度為Ⅵ度。

2　輸配水線路的布置原則

本工程屬長距離輸水，其線路設(shè)計(jì)的良好與否關(guān)系到工程的成敗。針對本工程項(xiàng)目輸水線路設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下要求：（1）輸水管線平面上盡量減少與河道、山脈的交叉；管線盡量靠近已建成的道路，以方便施工材料的運(yùn)輸和后期維護(hù)管理。（2）輸水管線力求短捷、平順、少轉(zhuǎn)彎，同時(shí)應(yīng)保證輸水管線遠(yuǎn)離不利的侵害，例如洪水。（3）輸水線路布置應(yīng)避開居民區(qū)，盡量減少占地、拆遷，同時(shí)應(yīng)保持沿線良好生態(tài)環(huán)境。

3　線路方案比選

3.1線路布置

亭口配水站至馬屋電廠選取三個(gè)線路（A線、B線、C線）布置方案進(jìn)行比較。

A線：由亭口配水站加壓后，以倒虹方式穿越黑河后沿黑河左岸向上游布置，接著以隧洞（洞中管）方式穿越亭北山梁至亭相公路西南側(cè)，再以倒虹方式垂直穿越?jīng)芎佑野吨翛芎幼蟀逗訛执怪贝┰經(jīng)芎又翛芎佑野逗訛┲凉┧c(diǎn)（馬屋電廠東側(cè)圍墻處）。即亭口配水站→黑河倒虹→黑河岸灘→隧洞→涇河下游倒虹→涇河上游倒虹→供水末點(diǎn)，該輸水方案線路全長3.6km。

B線：由亭口配水站加壓后，以倒虹方式穿越黑河，再以隧洞（洞中管）方式穿越亭北山梁至馬屋電廠西門斜對面，采用埋管方式穿越亭相公路至涇河右岸，沿涇河右岸向上游布置至供水末點(diǎn)。即亭口配水站→黑河倒虹→黑河岸灘→隧洞→埋管跨越公路→涇河岸灘→供水末點(diǎn)，該輸水方案線路全長3.6km。

C線：由亭口配水站加壓后，以倒虹方式穿越黑河，爬坡至約890m高程沿原G312公路側(cè)邊布置（公路沿線兩側(cè)多民宅），延伸至基巖坡底（亭相公路西側(cè)至公路隧道口），再采用埋管方式穿越亭相公路至涇河右岸，沿涇河右岸岸灘向上游布置至供水末點(diǎn)，即亭口配水站→黑河倒虹→公路側(cè)邊→埋管跨越公路→涇河岸灘→供水末點(diǎn)，該方案線路全長4.3km。

各輸水線路方案見圖1。

圖1　輸水線路圖

3.2沿線基本地質(zhì)條件

亭口配水站至馬屋電廠輸水線路沿線出露地層較簡單，主要為白堊系砂巖及第四系松散堆積物和沖洪積層。其中黑河、涇河河灘階地及兩岸沖溝口主要為沖洪積層，上部為薄層壤土，下部為砂礫石厚2m～7m不等；河床床質(zhì)大部分為砂礫石，經(jīng)計(jì)算黑河沖刷深度為1.5m～2.5m、涇河沖刷深度為2.0m～3.5m；隧洞穿越亭北黃土塬單薄山梁，洞身沿線主要為Ⅵ、Ⅴ類圍巖，呈砂巖及頁巖互層狀結(jié)構(gòu)，單層厚度??；隧洞沿線均位于地下水位以上。

輸水線路所經(jīng)岸灘階地?zé)o大的滑坡、崩塌體發(fā)育，亦無泥石流發(fā)育。

3.3各線路方案比較

3.3.1A線

主要建筑物及工程費(fèi)用：倒虹3座、河漫灘埋管、隧洞0.94km、閥井11座，線路總長3.6km；A線總投資：1.28億元。

優(yōu)點(diǎn)：a）線路通過亭相公路及亭口水庫電站區(qū)管理道路，對外交通條件好，所以方便施工期材料進(jìn)場和后期的運(yùn)行管理；b）沿線拆遷占地量小，組織協(xié)調(diào)容易。

缺點(diǎn)：a）線路穿越單薄山梁，隧洞段長0.94km，隧洞投資費(fèi)用較大；b）線路以倒虹方式跨越黑河一次、跨越?jīng)芎觾纱?，加之河道汛期洪峰流量較大（尤其是涇河100年一遇洪水13200m3/s，30年一遇洪峰流量88800m3/s），致使施工期導(dǎo)流難度大，施工工藝復(fù)雜；河道沖刷致使倒虹管抗沖、抗浮等安全隱患巨大，汛期管理壓力大；c）穿河倒虹段所占線路總長比例很大，使得管道防護(hù)費(fèi)用高；人為活動(dòng)例如河道采砂、挖沙（尤其是涇河）加大倒虹安全隱患。

3.3.2B線

主要建筑物及工程費(fèi)用：倒虹1座、河漫灘埋管、隧洞1.9km、閥井9座，線路總長3.6km；B線總投資：1.19億元。

優(yōu)點(diǎn)：a）線路通過現(xiàn)有的亭相公路及電站區(qū)管理道路，對外交通條件好，施工期材料進(jìn)場和后期的運(yùn)行管理方便；b）穿山梁隧洞段長，施工期外部干擾對工程影響小，拆遷占地量小，容易實(shí)施；c）穿黑河倒虹河道上游為亭口大壩（均質(zhì)土壩），所以施工導(dǎo)流相對容易；d）河漫灘埋管段線路短，后期管理運(yùn)行防洪壓力小。

缺點(diǎn)：a）隧洞段長達(dá)1.9km，且洞線有大角度轉(zhuǎn)彎，所以施工期通風(fēng)、排煙壓力大；b）隧洞長且斷面較小，所以開挖、出渣、襯砌等效率較低，所以隧洞施工工期緊迫為整個(gè)輸水線路控制性工期；隧洞段工程投資費(fèi)用大。

3.3.3C線

主要建筑物及工程費(fèi)用：倒虹1座、河漫灘埋管、沿公路埋管、閥井21座，線路總長4.3km；C線總投資：1.32億元。

優(yōu)點(diǎn)：a）輸水線路整個(gè)沿原312國道及亭相公路旁埋管布設(shè)，所以施工工藝簡單，交通條件好；b）穿黑河倒虹河道上游為亭口大壩（均質(zhì)土壩），所以施工導(dǎo)流相對容易。

缺點(diǎn)：a）沿線穿越村莊、民居較多，移民拆遷費(fèi)用大，實(shí)施困難；b）線路太長，沿線閥井?dāng)?shù)量大，運(yùn)行管理巡查點(diǎn)多；c）后面約65%的線路走向?yàn)轫槢芎佑野栋稙┠婧恿鞣较蛑敝凛斔康牡?，所以岸灘段防洪壓力大?/p>

3.4各線路方案綜合分析通過3.3各線路方案比較，得出以下結(jié)論。造價(jià)方面：B線總投資最小，C線總投資最大，A線總投資介于B線和C線之間。

線路節(jié)點(diǎn)控制：a）A線與B線差異主要體現(xiàn)在隧洞段的長短及隧洞出口至供水末點(diǎn)段，A線以倒虹型式兩次跨越?jīng)芎?，B線順涇河右岸岸灘埋管；b）B線與C線差異主要體現(xiàn)在黑河倒虹出口處至馬屋電廠西門附近區(qū)間，B線采用隧洞洞中管方式穿越山梁，C線則采用順公路沿山梁坡腳繞行方式布置。

施工干擾及運(yùn)行管理：a）A線、B線沿線無民建設(shè)施，拆遷協(xié)調(diào)相對簡單，有利于工程實(shí)施；b）A線連續(xù)兩次穿越?jīng)芎?，施工?dǎo)流難度大，臨時(shí)工程量較大，防護(hù)量很大，運(yùn)行期存在安全隱患；c）B線避開了涇河倒虹段，轉(zhuǎn)而較小距離順涇河岸灘埋管至馬屋電廠，防護(hù)量驟減，施工期臨時(shí)工程量較小，運(yùn)行期減少了隱患，且相對A線投資節(jié)省了900萬元；d）C線需要穿越居民區(qū)，拆遷、協(xié)調(diào)難度大，爬坡管線對附近房建設(shè)施（其中包括習(xí)仲勛革命故居等）存在潛在影響，線路長，閥井?dāng)?shù)目多，運(yùn)行管理巡查點(diǎn)多。

綜上分析比較可知：B線總投資最小，施工期干擾最小，后期管理運(yùn)行方便、安全隱患最小，所以將B線作為推薦輸水線路方案。

4　結(jié)語

本輸配水項(xiàng)目沿線建筑物類型較多，地形條件復(fù)雜（穿越黑河、涇河和亭北黃土塬單薄山梁），所以擇優(yōu)選取輸水線路對于該輸配水項(xiàng)目的成敗至關(guān)重要。文中結(jié)合地形地質(zhì)條件，從前期施工干擾、征地拆遷、工程技術(shù)及投資，到后期管理運(yùn)行、安全隱患等多個(gè)方面綜合考慮，選出了切實(shí)可行又經(jīng)濟(jì)合理的線路方案。對于輸配水項(xiàng)目，合理選線是解決好工程投資與安全這一對矛盾的關(guān)鍵所在。此工程目前正在繁忙有序的施工中，它成功的選線及實(shí)施對今后同類項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，具有一定的借鑒意義。陜西水利

（責(zé)任編輯：暢妮）

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