板涧河引水工程一、二期引水方案比较分析

2016-02-06韩明华

黑龙江水利科技 2016年11期

关键词：盐湖区河水库小浪底

韩明华

(山西省水利水电勘测设计研究院，太原 030024)

板涧河引水工程一、二期引水方案比较分析

韩明华

(山西省水利水电勘测设计研究院，太原 030024)

运城市中心城市(盐湖区)水资源匮乏，特别是城镇生活优质水资源匮乏，苦咸水、高氟水问题突出。为保证运城市中心城区引水水源，提高城市居民生活用水质量，利用垣曲县境内李家河水库、后河水库及板涧河上游优质水源，通过比选，确定一、二期最佳引水方案，输水至运城市盐湖区。

优质水资源；跨流域调水；供水线路；方案比选

1 工程概况

运城市中心城市(盐湖区)水资源匮乏，特别是城镇生活优质水资源匮乏，苦咸水、高氟水问题突出。近年来，围绕城镇生活用水问题，山西省水利厅会同运城市先后建设了泗交(白沙河水库)引水、蒲州(永济)供水、尊村引黄供水等一系列工程，有效解决了苦咸水的问题，但水质相对较差的引黄水仍占相当比重，与彻底改善运城中心城市居民生活用水水质量问题还有很大差距。

目前，地处中条山南麓的垣曲县境内的后河水库(允西河)、西阳河(拟建李家河水库)和小浪底引黄工程的板涧河水库，及其上游有丰富的优质水源尚未充分利用，而运城中心城市周边已再找不出可供中心城市居民生活使用的优质水源。为此，通过积蓄引调中条山南麓优质水源，穿越中条山脉，管道输水至运城盆地，是从战略高度长远解决运城中心城市水质问题、改善城市居民生活用水质量的唯一途径。而从垣曲县向运城中心城市实施调水工程，最大的问题在于穿越中条山，其不仅工程浩大，投资巨大，施工也极其困难。

山西省正在实施的大水网小浪底引黄工程2#隧洞，穿越中条山脉的输水隧洞，原设计目的是将小浪底水库库区提引的黄河水输送到涑水河流域。而利用该隧道，在洞内穿入输水管道，管内输送优质水源，管外输送黄河水，可实现优质水源和黄河水一起调水至运城的目标，在缓解运城工农业用水的同时，也可彻底改善中心城市居民生活用水质量，而且节约了建设成本、降低了建设难度，一举两得。为此，提出了利用小浪底引黄工程隧洞实施由垣曲县向运城中心城市分质供水的设计。

按照运城市政府的指导思想，结合在建的小浪底引黄工程和已建未投入使用的闻喜县石门引水工程，提出本工程总体设计方案为：在李家河建坝将西阳河优质水经李家河水库调节后，利用在建李家河—后河的供水隧洞引入后河水库下游与后河水库供本工程水汇流后，新建20km输水隧洞和11km倒虹吸，进入在建的小浪底引黄工程垣曲支洞，洞内铺设管道，之后进入2#隧洞，利用小浪底引黄工程隧洞穿越中条山到吕庄水库附近，然后采用地埋管道输水到盐湖区；板涧河流域的优质水利用闻喜县石门引水工程输水系统，在闻喜县附近汇入本工程输水干线。本工程设计流量为1.2m3/s，50%保证率下年供水量3449万m3满足2030水平年盐湖区的城镇生活用水。

考虑到工程投资较大等因素，前期先实施板涧河流域的调水，将板涧河上游石门河和横榆河的优质水源利用石门引水工程和小浪底引黄工程设施调入盐湖区，满足盐湖区2020水平年规划需水要求。小浪底引黄工程运行前期，工程供水未达规模，板涧河水库水源基本为河道径流，工程运行达到正常规模时，由李家河、后河水库的水置换板涧河水库的水，满足盐湖区远期规划需水要求。

2 引水线路方案比选

板涧河引水工程为跨流域调水工程，调入区盐湖区主要河流有涑水河、姚暹渠，由于石门引水工程直接关系到闻喜县，故调出区包括闻喜县和垣曲县，主要河流有板涧河、允西河、西阳河。

根据工程总体布局及供水水源分布情况，一期工程实施：管道铺设工程(起点为垣曲支线隧洞进口，终点为线路末端)；板涧河上游引水工程；板涧河水库供水联接工程。实现板涧河流域分质供水目标。引水线路拟定3个方案进行比选。二期工程实施：李家河水库工程；李家河水库输水工程；后河水库至垣曲支线输水工程。实现分质供水建设目标。引水线路拟定2个方案进行比选。

2.1 一期工程引水方案比选

板涧河流域引水分为板涧河上游引水和板涧河库区取水。

1)方案一：板涧河上游引水是①利用现有的石门引水工程供水线路，在其末端设分水阀，铺设DN500压力管道至闻喜县附近与本工程输水干管连通。按照石门引水工程建筑物设计最大输水能力尽可能多引汛期洪水，利用已建小涧河水库和规划正水凹水库的调蓄作用，在满足闻喜县城居民用水的前提下，将剩余的水量调配至运城市盐湖区，工业用水由引黄水置换。②板涧河水库为在建工程，在板涧河水库库区设计有连通洞，其进口位于板涧河水库左岸补水泵站下游处，出口与2#隧洞相接，全长约830m，本次设计考虑在连通洞内铺设一条DN1000压力管道，起点位于补水泵站迎水面处，在泵站内设一座检修阀，管道穿过补水泵站筒壁经补水支洞进入连通洞，然后与2#隧洞内本工程供水管道相接。

引水线路出隧洞后，在小浪底引黄工程规划的向盐湖区工农业供水管线旁铺设一条输水管线至线路末端苦池调蓄池，线路长约39km。

该方案投资小，布置简单。经调查，石门引水工程输水隧洞断面宽×高为1.6×2.0m，最大过流能力为2.8 m3/s，小涧河水库和规划的正水凹水库可利用调蓄库容为70万m3。经计算，在50%保证率下，来水量为1469万m3，在满足闻喜县城镇居民生活用水的前提下，通过石门引水工程可调入盐湖区的水量为406万m3。经调查板涧河流域来水还要满足该区域的胡家峪铜矿用水(1994年水利厅批复137万m3)、垣曲县五龙热电厂用水(2007年水利厅批复214.56万m3)以及毛家湾镇居民用水。由此可见，板涧河上游来水基本没有剩余，得到了充分利用。

2)方案二：在板涧河上游石门河和横榆河两条支流上修建取水枢纽，将石门引水工程下泄水量拦蓄后，通过8#支洞引入2#隧洞内的分质供水管道内。经计算，在50%保证率下，横榆河可调水量为79万m3，石门河可调水量为238万m3，两条支线工程估算投资约3000万元。综合比较不经济，且毛家湾镇居民用水不落实，可调水量不可靠。其他同方案一。

3)方案三：在板涧河水库上游新建调蓄库，将板涧河流域的高质水源全部进入调蓄库，然后再利用小浪底引黄工程输水系统调入盐湖区。

该方案能充分体现“高水高用”的指导思想，经计算，在50%保证率下，石门引水工程下泄水量681万m3，当地来水量为1681万m3，基本满足盐湖区近期需水要求。但是板涧河流域整体上为峡谷形河流，在板涧河水库上游再建一座2000-3000万m3库容的水库基本没有条件，大坝要修到100m以上，工程投资较大。若再往上游秦家沟附近，地形开阔，有库容条件，但附近为铜矿、村庄，存在淹没问题，同时下游十几公里的流域水量拦蓄不到，上游来水不足以满足盐湖区需水。

综上所述，方案二和方案三都不可行，本阶段推荐方案一。

2.2 二期工程引水方案比选

1)方案一：在李家河建坝取水，利用在建李家河-后河水库的16.65km连通隧洞输水至后河水库下游左岸50m处，设倒虹吸至本工程新建的后河水库取水隧洞进口，后河水库水源与李家河水库水源在隧洞进口汇流，穿过隧洞再经亳清河倒虹吸进入在建小浪底引黄工程垣曲支线，再进入2#输水隧洞，洞内铺设管道输水，输水方式为重力流；板涧河流域的水一部分通过石门引水工程分水至闻喜县附近的本工程输水管道，另一部分通过小浪底引黄工程8#施工支洞进入主管道与李家河、后河水库的水源回流，出洞后吕庄水库至盐湖区采用地埋管道输水，末端修建调蓄池。

2)方案二：李家河水库的水通过在建的李家河水库-后河水库的连通隧洞和倒虹吸输水到已建后河至垣曲县供水隧洞内与后河水库供水工程水源汇流，出隧洞后采用地埋压力管道输水至小浪底引黄工程7#施工支洞，之后进入2#隧洞的输水干管。板涧河流域的水源同方案一。

该方案与当地供水设施共用，运行管理不便，经复核，已建后河至垣曲县供水隧洞的过流能力远不能满足本工程设计过流要求，如对其进行改造，施工难度较大，同时影响垣曲县的正常供水需求。垣曲供水隧洞进口底高程为686m，后河水库正常蓄水位690.5m，死水位649.0m，李家河-后河输水隧洞出口高程680.6m，要将后河水库水源和李家河水库水源送入垣曲供水洞，须增设加压泵站。该方案工程布置复杂，运行管理费用高。