董耀華　　姜鳳海　　戴明龍

(1.長江水利委員會 長江科學(xué)院, 湖北 武漢　430010；2.長江水利委員會 長江勘測規(guī)劃設(shè)計研究有限公司，湖北 武漢　430010；3.長江水利委員會 水文局, 湖北 武漢　430010)

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泰國湄公河調(diào)水工程研討與初步咨詢

董耀華1姜鳳海2戴明龍3

(1.長江水利委員會 長江科學(xué)院, 湖北 武漢430010；2.長江水利委員會 長江勘測規(guī)劃設(shè)計研究有限公司，湖北 武漢430010；3.長江水利委員會 水文局, 湖北 武漢430010)

2016年，應(yīng)泰國皇家灌溉廳邀請資助、受中國水利部派遣，長江水利委員會的3位專家參加了在泰國曼谷舉辦的“長距離調(diào)水隧洞工程設(shè)計頭腦風(fēng)暴研討會”，分別在“隧洞水力學(xué)實(shí)體模型”、“隧洞水力學(xué)數(shù)學(xué)模型”和“隧洞施工技術(shù)與建設(shè)管理”等3個專題會上作了特邀報告。介紹了“泰國湄公河調(diào)水工程項目”和研討會基本情況，總結(jié)了長江委專家咨詢報告主要內(nèi)容與初步技術(shù)咨詢。

調(diào)水工程；隧洞；施工技術(shù)；建設(shè)管理；湄公河；泰國

1　引　言

“泰國湄公河調(diào)水工程項目”(Mekong-Loei-Chi-Mun Water Management by Gravity Project)的3個預(yù)期目標(biāo)是：湄公河自流引水，泰國東北地區(qū)自流灌溉(目前該區(qū)域大部分采用泵站抽水灌溉)和減緩洪水。該工程主要由4部分組成：黎河治理(Loei River improvement)，調(diào)水渠道(Diversion canal)，調(diào)水隧洞(Diversion tunnels)和灌溉水網(wǎng)(Water network)。其中，調(diào)水隧洞包括長54.45 km的東北調(diào)水隧洞(包括7條隧洞,單洞直徑10 m),以及長85.363 km的齊-濛調(diào)水隧洞(包括17條隧洞,單洞直徑10 m)。工程分9期實(shí)施，第1期是改善黎河河口，開挖引水渠道、隧道、齊濛河引水隧洞、MC、MC5灌溉渠道以及灌溉系統(tǒng)，工程投資約1 230億元，工期4 a 10個月。最終規(guī)模工程投資4 880億元，工期13 a 6個月(見圖1)。

2016年2月23～24日，泰國皇家灌溉廳(RID)針對“泰國湄公河調(diào)水工程項目”，在曼谷舉辦了“長距離調(diào)水隧洞工程設(shè)計頭腦風(fēng)暴研討會”(Seminar: Brainstorming- Designing of Long Water Diversion Tunnel)。研討會舉辦方是泰國皇家灌溉廳，協(xié)辦方是泰國Panya咨詢公司。來自中國、澳大利亞、新西蘭、韓國、奧地利、泰國等國家的15位專家，進(jìn)行了大會技術(shù)報告與咨詢研討。

2　工程研討

來自中國的3位專家為此次研討會共提交了4份咨詢報告，并分別在3個專題上作了大會特邀報告(見表1)。咨詢內(nèi)容涉及調(diào)水工程可行性、隧洞工程與攔河壩水力學(xué)模型、隧洞施工與建設(shè)、瀾滄江梯級水庫對泰國調(diào)水工程的影響等方面。

圖1　泰國湄公河調(diào)水工程項目示意

報告人單位報告名稱參加專題董耀華長江委長科院泰國湄公河調(diào)水工程技術(shù)初步咨詢長江科學(xué)院河流水沙數(shù)學(xué)模型研究進(jìn)展與展望隧洞水力學(xué)實(shí)體模型戴明龍長江委水文局瀾滄江梯級水庫對泰國湄公河調(diào)水工程的有利影響研究隧洞水力學(xué)數(shù)學(xué)模型姜鳳海長江委設(shè)計院中國典型隧洞施工技術(shù)與建設(shè)管理研究隧洞施工技術(shù)與建設(shè)管理

2.1調(diào)水工程可行性

(1) 初步分析認(rèn)為：泰國湄公河調(diào)水工程可能涉及的主要技術(shù)問題包括調(diào)水工程可行性、湄公河攔河壩引水工程和調(diào)水隧洞工程等3個方面。

(2) 中國南水北調(diào)工程東、中、西線方案，尤其是中線工程調(diào)水方案、中線總干渠及其主要建筑物等基本情況對研究該調(diào)水工程的可行性有較大參考價值。

(3) 對內(nèi)蒙古突泉縣水資源調(diào)配工程的研究和總結(jié)表明，該調(diào)水工程可行性涉及6個關(guān)鍵問題與技術(shù)：水資源供需平衡計算、調(diào)水率與洪水資源化利用、渠道泥沙設(shè)計與水庫清淤、渠道蒸發(fā)與滲漏損失估算、渠首渠道防凍設(shè)計、水體納污能力計算等。

2.2隧洞工程與攔河壩水力學(xué)模型

(1) 攔河壩引水工程方面的中國類似工程是長江三峽工程，三峽工程泥沙研究中，關(guān)于壩區(qū)泥沙問題、水庫泥沙淤積、庫尾泥沙問題、壩下游沖刷和水庫泥沙調(diào)度等方面的研究成果可供參考。

(2) 調(diào)水隧洞工程方面的中國類似工程是南水北調(diào)中線工程，在調(diào)水工程水力學(xué)研究中，總干渠研究、渠首工程、穿黃工程、節(jié)制閘與倒虹吸以及漢江水源工程等方面的研究成果對該工程的設(shè)計和施工有較大參考價值。

(3) 長江科學(xué)院的三峽壩區(qū)泥沙模型、庫尾重慶河段泥沙模型、三峽下游枝城至螺山河段防洪模型、南水北調(diào)穿黃泥沙模型、烏江溝皮灘樞紐模型和南水北調(diào)節(jié)制閘水槽模型等，對該工程的水工和河工實(shí)體模型構(gòu)建，有一定指導(dǎo)意義。

(4) 長江科學(xué)院研發(fā)的“河流(HELIU)”系列軟件,水庫泥沙、河流一維、二維、(準(zhǔn))三維等水沙模型及其他水沙數(shù)學(xué)模型實(shí)例(包括河流水沙估算模型、河流水沙專題數(shù)模研究、引進(jìn)吸收的河流水沙數(shù)學(xué)模型)，以及水沙數(shù)值模擬關(guān)鍵技術(shù)的研究進(jìn)展，可以幫助實(shí)現(xiàn)該工程的流域泥沙數(shù)學(xué)建模。

2.3隧洞施工與建設(shè)

(1) 中國南水北調(diào)中線工程、中線總干渠、主要建筑物及施工關(guān)鍵技術(shù)等，以及總干渠穿黃工程及設(shè)計施工關(guān)鍵技術(shù)，對該工程隧洞的施工與建設(shè)有一定參考價值。

(2) 滇中調(diào)水工程、引大濟(jì)湟調(diào)水工程、山西引黃工程、引漢濟(jì)渭工程及鄂北水資源配置工程等中國其他典型調(diào)水工程及其隧洞工程設(shè)計與施工關(guān)鍵技術(shù)，對該工程的實(shí)際施工有一定指導(dǎo)意義。

(3) 中國隧洞施工技術(shù)與建設(shè)管理方面的經(jīng)驗(yàn)，通過比較隧道掘進(jìn)機(jī)(TBM)與鉆孔爆破法(DBM)的優(yōu)缺點(diǎn)、技術(shù)特征、適用條件與軟基處理方法等，總結(jié)出中國不同類型TBM技術(shù)的適用性及設(shè)計與施工方法，可供泰方參考。

2.4瀾滄江梯級水庫影響

中國境內(nèi)瀾滄江梯級水庫(功果橋、小灣、漫灣、大潮山、糯扎渡、景洪等)，瀾滄江-湄公河下游水文站(景洪、清盛、清康、萬象等)，以及近年來中國云南瀾滄江流域典型干旱等基本情況分析表明：洪水期間景洪、清盛、清康3站水量減少了5%～50%(7～9月)，清盛至萬象河段流量減小10%～20%，水位降低0.4～1.3 m；枯水期間景洪、清盛、清康3站水量增加了13%～32%(12月至次年4月)，清盛至萬象河段流量增加30%～50%，水位抬高0.6～0.9 m。初步研究表明：瀾滄江梯級水庫建設(shè)運(yùn)行對于瀾滄江-湄公河下游防洪、抗旱和供水等均有不同程度的有利影響。

3　初步咨詢意見和建議

3.1項目方案

關(guān)于調(diào)水工程與隧洞工程有如下3點(diǎn)建議。

(1) 調(diào)水與隧洞工程規(guī)模。泰方在工程預(yù)可行性研究中，初步分析了泰國東北地區(qū)降雨、自流可行性(調(diào)水高程與落差)以及水資源供需預(yù)測等，初步確定東北調(diào)水隧洞和齊-調(diào)水隧洞的最終調(diào)水規(guī)模方案。工程調(diào)水量受隧洞數(shù)量、隧洞流態(tài)(明渠流或管流)、引水渠壩(閘)及灌溉需求等因素影響，有待深入研究與復(fù)核。

(2) 湄公河水資源合理利用與流域國家協(xié)調(diào)。調(diào)水工程水源湄公河干流為泰國與老撾界河(老撾沙耶武里電站下游)，涉及黎河、齊河、蒙河等湄公河支流，工程灌溉用水仍再匯入湄公河干流，但水量、水文和水質(zhì)等均有一定變化，工程對湄公河干流及下游國家的影響評估及其與下游國家(特別是老撾、越南等)合作協(xié)調(diào)進(jìn)展還不太清楚，有待研究或澄清。

(3) 湄公河干流或黎河引水渠壩(閘)工程。從工程可行性考慮，調(diào)水工程進(jìn)口湄公河或黎河引水渠應(yīng)修建壩(閘)，控制引水水位與水量(湄公河干流年內(nèi)流量變幅為100～10 000 m3/s量級)，是否需要建壩(閘)控制、是湄公河干流建壩控制(泰方介紹湄公河干流引水口下游存在天然“卡口”有利水位控制，干流建壩需要跨越老撾境內(nèi))還是黎河進(jìn)口渠建閘控制等關(guān)鍵問題還有待決策與可行性研究。

3.2項目技術(shù)

關(guān)于調(diào)水與隧洞工程試驗(yàn)研究與設(shè)計施工等技術(shù)方面，有如下3點(diǎn)建議。

(1) 長距離調(diào)水隧洞運(yùn)行流態(tài)研究。目前，泰方預(yù)可行性研究確認(rèn)的隧洞進(jìn)出口水頭落差最小值為10 m，初步估算隧洞輸水流速為1.6 m/s，采用隧洞明渠流還是隧洞管流輸水有待試驗(yàn)確定。建議應(yīng)采用明渠流輸水，但這可能需要損失15%～20%隧洞過流斷面(需要通過水力學(xué)試驗(yàn)確定)；同時應(yīng)考慮隧洞“通風(fēng)排氣”避免“氣噎”，建議研究隧洞進(jìn)口體型和進(jìn)口段設(shè)置“通風(fēng)井”等措施，但全隧洞流態(tài)以及中、下段通風(fēng)問題等仍有待研究或優(yōu)化。

(2) 隧洞水力學(xué)模型試驗(yàn)研究。在本次研討會上，泰國亞洲技術(shù)研究院和泰國Panya咨詢公司分別介紹了隧洞水力學(xué)實(shí)體模型設(shè)計與數(shù)學(xué)模型研究方案,并分別提出了咨詢意見與建議。隧洞實(shí)體模型方面：模型設(shè)計采用全隧洞變態(tài)模型設(shè)計(水平比尺250，垂直比尺50)，建議先考慮采用大比尺(如比尺30)局部正態(tài)試驗(yàn)，研究進(jìn)口段(包括引水段、沉沙池等)和出口段問題，并建議用模型進(jìn)行泥沙試驗(yàn)。隧洞數(shù)學(xué)模型方面：研究方案采用隧洞3D模型和河道、渠道1D模型，建議增加湄公河干流與黎河引水渠2D模型研究。

(3) 隧洞設(shè)計與施工技術(shù)。此次研討會上，泰國亞洲技術(shù)研究院詳細(xì)介紹了隧洞工程地質(zhì)勘察成果，各國專家預(yù)估了隧洞工程施工的單位(每米)造價。建議更多地借鑒和采用中國隧洞的設(shè)計施工技術(shù)、管理經(jīng)驗(yàn)與TBM設(shè)施。

4　結(jié)　論

(1) 中國在調(diào)水工程實(shí)踐、調(diào)水可行性、隧洞設(shè)計施工、隧洞水力學(xué)與泥沙研究等諸多方面有成套技術(shù)與研究成果，既適用于該項目論證、研究與建設(shè)，也得到泰方的認(rèn)可和稱贊。當(dāng)然，中國目前也存在一些不足方面，如國產(chǎn)TBM缺少國際認(rèn)證與宣傳，隧洞河流水力學(xué)與泥沙數(shù)學(xué)模型缺少“商業(yè)化”，項目資料預(yù)期獲取困難等。

(2) 泰國湄公河調(diào)水及隧洞工程目前仍處于預(yù)可行性階段與水平，需要協(xié)調(diào)與研究的問題很多，中國應(yīng)該積極參與。泰方對于中國也有較大的政策、技術(shù)、科研等方面的支持期待與預(yù)期。

鳴謝：長科院院辦駱雪和長江委國科局李中平、鄔全豐、楊琳等給予了大力支持，特此感謝！

[1]董耀華,徐海濤,周銀軍. 韓國京仁阿拉航道泥沙技術(shù)咨詢[J]. 中國水利,2012(15):55-58.

[2]董耀華. 長江科學(xué)院河流水沙數(shù)學(xué)模型研究進(jìn)展與展望[J]. 長江科學(xué)院院報,2011, 28(10):7-16.

[3]董耀華,李凌云,楊春花. 突泉縣水資源調(diào)配工程方案及關(guān)鍵技術(shù)研究[J]. 水資源與水工程學(xué)報. 2013, 24(5): 66-70,76.

[4]黃國兵,聶艷華,段文剛. 南水北調(diào)中線工程主要水力學(xué)問題研究[J]. 長江科學(xué)院院報,2014, 31(10):34-42.

2016-05-20

水利部公益性行業(yè)科研專項“瀾滄江梯級水庫建設(shè)運(yùn)行影響研究”(201501002)

董耀華，男，長江水利委員會長江科學(xué)院院副總工，教授級高級工程師.

1006-0081(2016)08-0041-03

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