引汉济渭受水区输配水干线工程布局探讨

高宏周

(陕西省水利电力勘测设计研究院，陕西 西安710001)

引汉济渭工程是陕西省省内跨流域调水工程，主体工程由黄金峡水利枢纽、秦岭输水隧洞和三河口水利枢纽等三大部分组成。规划在汉江干流和支流子午河分别修建水源工程黄金峡水利枢纽和三河口水利枢纽蓄水，通过输水隧洞穿越秦岭山脉调水至关中，解决关中地区的西安、咸阳、渭南及杨凌等沿渭大中城市的生活、工业生产用水问题。引汉济渭受水区输配水工程是指由秦岭输水隧道出口黄池沟分水池输水至关中各供水对象之间的供水干线。此次通过干线工程布局方案的拟定、比较，以确定引汉济渭受水区输配水干线工程的最优布局。

表1 2030年受水区供水对象水量配置表 亿m3

1 受水区供水对象及水量配置

根据《陕西省引汉济渭工程可行性研究受水区水资源配置》专题成果，通过对关中地区2030年水资源供需平衡研究分析，50%、75%代表年缺水量21.4亿 m3、28.2亿 m3，缺水程度分别25.7%和32.5%。引汉济渭工程总调水规模15亿m3，显然引汉济渭工程不能完全解决关中地区的缺水问题。因此，在关中缺水对象中，优先考虑渭河南北两岸缺水程度严重的大中城市、县城和工业园区，并进一步考虑其缺水的紧迫性、地理位置、其他后备水源情况等因素，确定了关中地区的24个城市及工业园区作为引汉济渭受水区供水对象，包括西安、咸阳、渭南、杨凌4座城市，西咸新区的沣西、沣东、秦汉、空港、泾河5座新城，兴平、武功、乾县、礼泉、三原、周至、户县、长安、临潼、高陵、阎良、富平、华县13个县级城市，以及泾河工业园区和西安渭北工业园区。

2030年引汉济渭工程调水进入关中水量13.95亿 m3，考虑输水损失进入各供水对象城市供水系统净水量13.50亿 m3。24个受水区供水对象水量配置见表1。

2 受水区供水对象片区划分

根据关中地区地形地貌条件、24个供水对象地理位置分布、配置的水量、水厂高程、当地供水工程现状等因素，对各供水对象就近进行片区整合，将受水区划分为若干个片区。

西安、长安、户县、临潼和西咸新区的沣东、沣西新城距离黄池沟分水池较近，可作为一个片区，渭南、华县作为一个小片区，西安、渭南两个片区均居于渭河南岸，渭南片区的线路势必经过西安，可西安、渭南合并为一个大片区。渭北片区的划分，考虑过渭节点选择和河流水系等因素，将西部的武功、杨凌单独作为一个片区。东部的咸阳、兴平、乾县、礼泉和西咸新区的空港新城、秦汉新城作为一个大片区。将距离较远的泾河以东的三源、高陵、富平、阎良和西咸新区的泾河新城及泾渭和渭北、西安渭北工业园为一个大的片区。以此，整体可形成渭河南岸2个片区，渭北3个片区，共5个大的片区。受水区供水对象片区划分成果见表2。

表2 受水区供水对象片区划分成果表

3 输配水干线布局方案拟定

3.1 布局思路

引汉济渭受水区24个供水对象中，4个重点城市净配水量6.01亿 m3，占所有供水对象配水量的44.5%，因此，输配水工程干线的总体布局方案的拟定，应围绕4个重点城市布局输水线路主骨架，沿途辐射部分中小城市及工业园区。在供水对象片区划分成果基础上，输配水干线布局的思路是:一是重要城市尽量采用并联，提高输水安全保证程度;二是尽量减少跨越渭河、泾河谷地的次数，降低工程造价及失事风险;三是各个主要干线输配水量的差别避免太大，给干线紧急备用留有余地;四是尽量避开工程实施难度较大的区域。

3.2 布局方案拟定

1)方案一

从高程关系上看，西安片区普遍高于渭南片区，且二者处于渭河以南;从位置上看，通往渭南片区的线路势必经过西安片区;因此将西安、渭南片区作为一条配水线路是必然的选择，其输水线路称作渭河南干线。西咸新区位于西安、咸阳主城区中间区域，可从渭河南干线分水至西咸新区、咸阳，同时延伸至渭北泾东，因此该线路称作渭北东分干线。渭北西部的杨凌片区，输水线路穿渭河经武功后供水，该线路可称作渭北西干线，兴平由渭北西分干线分水供给(见图1)。

图1 方案一布置简图

2)方案二

在方案一的基础上，咸阳、西咸新区的空港、秦汉新城由兴平延伸线上供水，称作咸阳分干线，以减轻渭河南干线的供水权重。临潼紧邻渭河，在渭河南干线上从临潼附近过渭，向渭北泾东供水，称作泾东干线。渭南片区和渭北西部杨凌片区同方案一(见图2)。

图2 方案二布置简图

3)方案三

为进一步减小渭河南干线供水任务、减少过渭次数，在方案二的基础上，线路经兴平、咸阳、西咸新区延伸过泾河，向渭北泾东供水;该方案仅需过渭一次，其他片区供水方案不变，最后形成渭河南干线、过渭干线、渭北东分干线和渭北西分干线(见图3)。

图3 方案三布置简图

4)方案四

在方案三的基础上，把渭南片区放在咸阳片区的延伸线上，由渭北线路折返到渭河南岸供水，过渭点选在距离最近的临潼一带。渭河南干线供水至西安。杨凌片区供水方案不变。该方案两次过渭(见图4)。

图4 方案四布置简图

4 布局方案比选

总体来看，拟定的4个布局方案不存在影响工程建设重大制约性因素，方案均可行。方案比选涉及的因素比较多，也比较复杂，定性分析输配水干线布局各方案的优缺点。

1)输配水主干线供水量比重

从工程布局方案图中明显可以看出，方案一形成了以南干线为主骨架的输配水供水系统，南干线承担24个供水对象中的18个，其中包括西安、咸阳和渭南等3个重点城市，供水量比例占到总供水量的89.9%;方案二南干线剔除咸阳、空港和秦汉2个新城，供水比例降为76.4%;方案三形成了以渭河为界，渭河南干线和渭北东干线为主骨架的输配水供水网络，分别承担8个和13个供水对象，分别占总供水量的61.4%、33.3%;方案四南干线供水末端至西安，承担5个供水对象，渭北东干线承担16个，供水比例分别占总供水量48.4%和46.3%。

从以上分析来看，显然方案一和方案二南干线承担了太多的供水任务，供水量比例太大，线路一旦失事或检修，影响范围和后果都比较大。因此，就仅从各方案主干线供水量比重来看，方案三和方案四基本符合布局方案拟定中避免主干线输配水数量差别较大的原则，方案四南干线和渭北东干线供水量比重基本相当。

2)输配水主干线建设规模

根据陕西省引汉济渭工程秦岭输水隧洞设计流量成果，2030年满足年调水15亿m3任务要求时，秦岭隧洞最大输水流量10～70 m3/s之间，变化范围较大。另外，渭北东干线不具备沿线修建调蓄工程的条件，南干线沿线秦岭北麓的南山支流，均为狭窄型河道、沟谷深切，河道纵比降陡峭，基本不具备修建大型调蓄水库。通过对支流的就峪、田峪、赤峪、耿峪和涝河等分析，虽然具备一定库容条件对南干线输配水量进行调蓄，但要完成对秦岭隧洞不均匀流量过程的调蓄任务，除修建调蓄水库外，还需修建提水泵站、充放水管，投资巨大，加上工程运行维护费用，使得输配水工程运行成本大幅提高。因此，综合地形、经济、运行管理及成本、社会影响等，南山支流修建调蓄工程的可行性和必要性不大，故整个输配水工程骨干线路沿线均不具备修建调蓄工程。

基于以上分析，各输配水干线要适当控制建设规模。当秦岭输水隧洞流量为70 m3/s时，在黄池沟分水池进入输配水主干线，沿线不经调蓄水库调蓄，不能通过工程措施有效减小输配水工程建设规模。因此，方案一和方案二南干线工程规模是巨大的，在考虑输配水工程各干线均采用无压输水，秦岭北麓村庄密集以及道教楼观台景区、秦岭动物园等沿线建筑物，加之过沟输水建筑、征地移民安置及拆迁等，实施难度是显而易见的;方案三、方案四通过渭北东干线承担渭北泾东片区的供水任务，大大降低了南干线工程建设规模，减小了南干线的实施难度。

3)与现有供水工程的结合

根据《陕西省水资源综合规划》相关成果，引汉济渭工程建成以后，现在有水源工程石头河水库水量将西调宝鸡，不再向目前的杨凌、咸阳等城市供水。因此，输配水工程干线布局拟定应结合现有供水管网综合考虑，可以利用目前已建成的引石过渭咸阳供水工程，可以替代渭北东干线部分供水任务，可减小至咸阳段的建设规模，对降低工程投资是有利的。故方案一虽然减小输配水工程过渭段工程规模，但不能与现有引石过渭工程有效密切结合，反而加大南干线的规模，促使输配水工程整体规模偏大，投资增加，显然不是最优的。

综合以上几方面简单定性分析，作者认为输配水干线布局应在方案三和方案四中选择。方案四渭北东干线和南干线，虽然分别承担的供水量占总供水量的比重相当，但渭北东干线承担了16个供水对象供水任务，输水线路过长，末端水头不足，且用水户大部分集中在线路的末端，一旦线路发生事故或者检修，从供水安全和可靠性角度，影响的范围比较广、比较大。另外，由于方案四渭北东干线承担了渭河南岸的临潼、渭南和华县供水任务，形成两次穿越渭河，加大了过渭线路的建设规模，增加工程施工难度。方案三形成了两条线路为主干骨架的供水系统，且承担的供水对象较为均衡，避免了其他方案“穿糖葫芦”的单一线路主骨架供水体系，同时，整体方案线路一次穿越渭河，总体从供水可靠性程度、建设规模最小和寻求投资最小值看，输配水干线总体方案三为最优解。

5 结语

引汉济渭工程是破解陕西省关中地区水资源短缺瓶颈的重大水利工程之一，输配水干线工程是实现汉江水进去关中各个城市供水系统“最后一公里”的重要组成部分。本文在引汉济渭调水工程有关成果的基础上，根据受水区供水对象的地理位置分布、供水对象水厂高程等，简单定性的阐述了输配水干线工程布局方案。通过对各方案主干线承担的供水量比重、工程建设规模以及与现有工程紧密结合程度等方面定性分析，以确定方案三是整个输水配工程干线布局比较合理的。

[1]陕西省水利厅.陕西省水资源综合规划.2008.10.

[2]陕西省水电设计院.陕西省引汉济渭工程可行性研究受水区水资源配置.2011.7.

[3]陕西省水电设计院.引汉济渭受水区输配水工程规划.2013.12.