万家寨引黄工程北干线试通水特点分析

席志斌

（山西省水利水电勘测设计研究院，山西 太原 030024）

引黄入晋工程由万家寨水库引水，经总干线至下土寨分水闸分成向太原供水的南干线及向大同供水的北干线。北干线近期工程主要建筑物包括：1号隧洞，长 43.67 km；埋涵 85 m；1号倒虹，长 74.73 km；2号倒虹，长38.22 km；朔州支线1.05 km及墙框堡水库旁通线路；耿庄水库、大梁水库、尚希庄水库、墙框堡水库及地下泵站。

下面结合工程特点及试通水过程中遇到的问题，系统介绍北干线工程的试通水过程。

1 工程特点

1.1 工程地形复杂，管线地基情况多变

引黄北干线工程主干线长156.7 km，北干线沿线出露的地层主要有太古界、奥陶系、石炭系、二叠系的砾岩、石英砂岩、页岩、灰岩、泥岩、煤层等；新生界上第三系胶结—半胶结砾石及黏土层和第四系砂砾石、黏土。线路主要涉及岩石地基、土基、自重湿陷性地基、砂卵石地基等多种地基。地基类型复杂，且在线路上交叉出现，给管线施工带来很大影响，对工程安全性是一个巨大的考验。

1.2 工程线路长，安全性要求高

工程区处于桑干河新裂陷与云岗块坳交界地带。新构造活动从喜马拉雅运动第二幕中新世纪开始，以形成桑干河新裂陷为特征。第三幕下更新统至全新世大同火山群火山喷发，新构造活动十分活跃。全新世以后至现代，以裂陷不均衡下降、云岗块坳相对上升为新构造活动的基本特征。

根据《中国地震动参数区划图》，北干线工程区地震动峰值加速度山区为0.10 g，山前冲积扇区为0.15 g，地震动反应谱特征周期山区为0.45 s，山前冲积扇区为0.40 s，相当于Ⅶ度地震烈度。

沿线建筑物主要包括调节水库、在线式调流调压阀室、检修阀室、排水井、排气井等建筑物，而且北干线采用管线供水方式，运行中对线路各个环节的安全性要求较高。

1.3 工程布置管线转弯角度大

倒虹线路的布置原则是：线路选择时尽可能平缓、顺直；在与河流、谷地、道路等交叉时，尽可能正交，以减少交叉建筑物的长度；线路布置应尽量避开不良地质区域（如采空区、山体滑坡区等）。

根据线路布置原则，结合地形条件和工程实际情况，充分利用PCCP管道柔性接头，最大水平转弯角度67°，最大竖向布置坡比1/1.97，在PCCP管道施工中十分罕见。

1.4 水头较大

引黄北干线处于丘陵地带，地形起伏较大，地形高差最大为210 m，设计流量9.91 m3/s，如采用210 m水头，PCCP管道生产难度较大，且成本会大大增加。在设计过程中，考虑在线调流调压阀后，设计最大水头1.6 MPa，在PCCP管道运行中难度非常大。

2 试通水过程

2.1 试通水原则

北干线试通水将在逐段逐站充水、调试启动的基础上，实现全线联合调试和试通水。试通水的基本原则为：逐段分步完成规定的充水调试项目；平鲁泵站单机逐台起动、大梁水库多机联合充水；通过现地LCU完成平鲁泵站机组流程、在线（支线）调流阀的控制操作；完成北干线、南干线的流量配合，减少弃水；1号和2号倒虹及水库在充水阶段为小流量充水。

2.2 试通水范围及过程

本阶段试通水运行涉及的工程范围为：从下土寨分水闸到墙框堡水库整个区间，包括所有输水建筑物及金属结构、厂房工程、输水建筑物安全监测系统、供电系统、泵站、水库及阀室主辅机机电设备及其控制系统、消防系统、通信自动化系统等。通水过程为：利用总三和南一、南二泵站的调频机组之间形成流量差，提供小流量充水。借助1号倒虹进口竖井的水力量测系统和计算机监控系统，利用在线式流量调节阀，调节1号倒虹输水流量。供水初期，平鲁泵站可采取间歇抽水方式，大梁水库放水时可采取间歇放水方式，由下游的耿庄水库、金沙滩水库和墙框堡水库调节水量以保证向用户均匀供水。在干线桩号56+215朔州分水口及干线桩号56+430处分设在线式流量调节阀，在各用水区分水口设置流量调节阀，在2号倒虹末端设置末端式调流阀，以满足北干线各输水区间输水流量不同的特点。朔州支线在线阀与干线在线阀协同控制朔州支线及1号倒虹下段干线的输水流量；在山阴、金海洋、左云及怀仁1号、2号分水口支线入口分别设置调流阀，以控制各供水区下泄流量。在2号倒虹末端设置末端式调流阀，以控制金沙滩水库的下泄流量。根据北干线工程进展情况，充水工况下，控制方式为现地、手动；控制运用要点为逐级、分段、自上而下小流量充水。运行工况下，控制方式为自动；控制运用要点为在线阀根据1号倒虹进口竖井水位进行流量调节；末端阀根据流量要求进行调节；调度中心根据水位、流量信息自动调节。

3 试通水过程控制要点及注意事项

试通水过程控制要点：1号倒虹分两个区间以干线调节阀为界依次小流量上下段分别一次性充水；2号倒虹自上而下、逐段、小流量充水；某一段管道充水过程，应以压力和流量两个指标控制；1号、2号倒虹充水，采用现地手动方式，不得投入全线自动化控制系统。

线路充水结束并完成所有程序后，开始正常供水。运行前，所有检修阀处于开启状态。开启北干分水闸，在1号倒虹进口竖井水位达到设计水深时，依次开启干线在线式流量调节阀（或朔州支线调流阀）、金沙滩水库供水阀和2号倒虹末端的淹没式调流阀。在供水过程中，需根据来水量、用水量情况，调节各调流阀开度。工程运行初期，调节工作主要由人工完成，以获取必要的参数。

充水过程中，调动全部监控、量测等安全监测设施，监视整个系统的安全状态。利用充库时间进行分段静水压试验，如有异常，立即启动应急分段检修预案进行针对性处理。充水全部（包括墙框堡水库充水）完成后，关闭沿线所有调流阀，进入“准运行状态”。

当输水线路某段出现事故经处理完成后，需进行局部管段的充水，充水过程与总线路充水过程类似。

4 结语

试通水运行的目的在于对输水系统的检验及验证设计，通过对全线水力量测设备的调试、检测和率定，使其逐步达到规定性能指标。在将近半个月的试通水过程，成功完成了试通水任务，为下一步正式通水奠定了基础。