引黄北干线左云供水工程输水方案比选

郭天明

（山西省水利水电勘测设计研究院，山西 太原 030024）

引黄北干线左云供水工程输水方案比选

郭天明

（山西省水利水电勘测设计研究院，山西 太原 030024）

引黄总干线从万家寨水库引水，在下土寨设分水闸，分别向南北两条干线输水，北干线主要向朔州、大同供水。介绍了引黄北干线左云供水工程概况，通过对墙框堡水库输水方案、金沙滩水库输水方案、大梁水库输水方案进行综合比较，认为采用大梁水库输水方案较为经济合理。

左云供水；输水方案；引黄北干线

1 工程概况

山西省万家寨引黄入晋工程是解决太原、大同、朔州三地区水资源紧缺矛盾的大型跨流域调水工程，工程从黄河万家寨水利枢纽取水，由取水首部总干线、南干线、联接段和北干线等四部分组成，工程设计引水流量48m3/s，年引水量12亿m3。总干线从万家寨水库引水，在下土寨设分水闸，分别向南、北两条干线输水。南干线主要向太原供水，设计输水流量25.8m3/s，年引水量6.4亿m3。北干线主要向朔州、大同供水，近期工程设计输水流量11.8m3/s，年引水量2.96亿m3；工程最终设计输水流量22.2m3/s，年引水量5.6亿m3。

2002年已完成总干线、南干线和联接段向太原引水的第一期工程；2011年9月北干线建成并通水。左云供水工程年引水量3600万m3，设计输水流量1.2m3/s。工程输水方案设计考虑三个方案，分别从北干线的墙框堡水库、金沙滩水库、大梁水库引水，再分别通过各自的输水线路将黄河水引至左云县城东侧的事故备用水库（古城水库）。

2 输水方案

2.1 墙框堡水库输水方案

墙框堡水库是北干线输水线路末端的调节水库，位于大同市南郊的墙框堡村附近，墙框堡至左云县城地形基本上是山区及丘陵区。此方案从北干线墙框堡水库入库调节阀室后的出水池直接引水，出水池设计水位1035.88m，引水管中心高程1030.00m。首段设控制阀，阀后设一级加压泵站，压力管线向西北，将水流提至窑子坡村附近的山坡上，设置一级泵站出水池，设计水位1246.00m，泵送压力钢管直径1200mm，长7.572km；出水池后接无压隧洞，长3.643km，隧洞穿过七峰山，在同煤集团白洞煤矿前出口；设置小倒虹（391m）穿越铁路、公路和口泉河，在口泉河左侧的空旷地设置二级加压泵站，前池水位1240.00m，压力管线翻越口泉山脉，穿过大斗沟，沿韩家窑沟上行至北羊路村附近的高地，设置二级泵站出水池，出水池水位1415.00m，泵送压力钢管直径1200mm，长5.667km；出水池后为重力流压力管线，管线向西北经过碾子沟村、段家小村，在高山镇折转向西南行，沿G109国道南侧将黄河水送至左云县城东北侧的古城水库，正常蓄水位1328.00m，重力流压力输水管线长29.385km，采用直径1200mm的球墨铸铁管。

2.2 金沙滩水库输水方案

金沙滩水库是北干线上的一座调节水库，位于朔州市怀仁县新家园乡尚希庄村南，此方案从北干线金沙滩水库后输水线路上预留的左云分水口引水。左云分水口位于金沙滩水库出水口下游3.65km处，管中心高程1093.86m，设计水头16m，引水段长344m，采用直径1200mm的球墨铸铁管，线路上设调节阀，阀后设一级加压泵站，压力管线沿两狼山前的滩地向西北方向，至大峪口村西，顺大峪河河道上行，至碗窑村设二级加压泵站，压力管线经过吴家窑镇，沿大峪河河道上行，经黄家店、四十里庄，至庄家店村东南设三级加压泵站；压力管线在庄家店村西北偏离大峪河，经南辛窑至马道头乡西南部设三级加压泵站出水池；出水池后为重力流输水线路，线路穿过源子河，沿源子河右岸西行，绕南红崖村南，在村西折转向北行，经屯军庄，穿十里河上游、过南酸线公路北行，在南京庄村南行至S210省道，沿公路西侧北行至陈家堡村北穿公路，绕左云县城，将黄河水送至左云县城东北侧的事故备用水库（古城水库）。

2.3 大梁水库输水方案

大梁水库输水方案利用完建的平鲁地下泵站扬水至大梁水库，通过大梁水库放空洞后，采用有压PCCP埋管结合无压隧洞重力输水至左云。供水工程包括平鲁地下泵站、大梁水库、PCCP有压埋管、无压隧洞及事故备用水库五部分。

大梁水库位于朔州市平鲁区井坪镇西北，是北干线上最大的一座调节水库。主要任务是保证每年八九月停止从万家寨水库引水期间向朔州、山阴、怀仁及大同供水区不间断供水。总库容2260万m3，调节库容1748万m3，最大坝高26m，坝轴线长1145m。正常蓄水位1398.26m，死水位（最低蓄水位）1385.00m。大梁水库建筑物主要由主坝、进水塔、放空洞、交通桥等组成。大坝为黄土心墙砂砾料混合坝，放空洞为压力洞，位于主坝右岸，放空洞最大泄量37.46m3/s，由进口引渠、进水塔、压力隧洞、出口闸阀室、消力池、出口放水渠及交通桥组成。

有压PCCP线路从大梁水库放空洞出口闸阀室起，采用直径1400mm的PCCP管道沿东北方向在向阳堡附近折向赵庄，沿源子河（大沙沟）经韩家窑穿越马家河至右岸滩地，沿马家河向北穿越西短川平右公路至马家河村折向西北至下柳沟村后折向东北至李官屯村西隧洞进口。无压隧洞线路自下窑子村对面隧洞进口向北至西州里绕过右玉元堡子煤矿后，折向东北经李顶窑村在南八里村出山体后以竖井型式接2号直径1200mm的PCCP埋管至左云县城附近的事故备用水库。

3 方案比较

3.1 墙框堡水库输水方案

该方案输水线路总长46.66km，主要建筑物有加压泵站2座，泵站地形总扬程386m，设计总扬程433m，泵送压力钢管直径1200mm，长13.239km；隧洞1座，长3.643km，断面为城门洞型，净宽2.5m，净高3m；穿越铁路、河流小倒虹1座，长391m；重力流压力输水管线1条，长29.385km，采用直径1200mm的球墨铸铁管；末端事故备用水库1座，总库容80万m3。2座加压泵站均安装4台卧式双级双吸离心泵机组，3台运行，1台备用，设计扬程235m/198m，单机设计流量0.4m3/s，单机容量1400kW/1250kW，总装机容量5600kW/5000kW。

该方案工程总工期2.5年，其优点是：输水线路最短，仅46.66km，隧洞短，仅3.643km；施工工期较短，为2.5年；静态总投资较少，85857.84万元。该方案输水线路后段沿十里河河道右岸铺设，从长远考虑，线路在云岗上游旧高山附近预留分水口，每年可向十里河、云岗一带分水，以备河流生态及不时之需。缺点是：泵站地形扬程较高386m，年管理运行费较高，达4250万元；成本水价最高，为3.05元/m3；该方案输水线路主要布设在山区、丘陵区，地形地质条件比较复杂，有长25.23km的输水线路穿行在煤矿区及采空区，其中隧洞穿越段长1.9km。因本阶段未进行详细的地质勘测工作，对工程区域内采空区的界限及需要处理的范围暂按目前所收集资料估约，采空区处理费用按类似工程估算。

3.2 金沙滩水库输水方案

该方案输水线路总长47.59km，均采用管道铺设，主要建筑物有加压泵站3座，地形总扬程430m，设计总扬程504m，泵送压力管线长23.954km，采用直径1200mm的钢管；重力流压力输水管线1条，长23.293km，采用直径1200mm的球墨铸铁管；末端事故备用水库1座，总库容80万m3。3座加压泵站均安装4台卧式双级双吸离心泵机组，3台运行，1台备用，运行扬程176m/178m/150m，单机设计流量0.4m3/s，单机容量1120kW/1120kW/900kW，总装机容量4480kW/4480kW/3600kW。

该方案工程总工期2.0年，其优点是：输水线路较短，仅47.59km，无隧洞，全线采用管道输水；施工工期较短，为2.0年；静态总投资最少，75707.41万元。缺点是：泵站地形扬程最高，达430m，年管理运行费最高，为4948万元；成本水价较高，为2.98元/m3；该方案输水线路需穿越两狼山，经过地形图上的研究和实地查看，将输水线路布设在大峪河河道滩地内较为合理，但沿线建筑物需做好防洪处理，并需加强汛期安全检查。该方案还有23.3km的输水管道未能避开煤矿及采空区。因本阶段未进行详细的地质勘测工作，对工程区域内采空区的界限及需要处理的范围暂按目前所收集资料估约。

3.3 大梁水库输水方案

该方案利用完建的平鲁地下泵站提水，输水线路总长77.32km，布置有2条有压埋管，其中管径1400m的PCCP埋管长39.67km，管径1200mm的PCCP埋管长9.50km；无压隧洞长28.15km，隧洞断面采用马蹄形，内径2m；末端事故备用水库1座，总库容80万m3。地下泵站安装5套卧式单级双吸离心式水泵电动机组（3套运行，2套备用），水泵单机流量0.88m3/s，设计扬程137m，单机容量1700kW，总装机8500kW。

该方案工程总工期4年，其优点是：在北干线近期工程的基础上增加了3600万m3的供水能力；利用已建的平鲁泵站提水至大梁水库，然后自流输水至左云；泵站地形扬程最低，为137m，年管理运行费最低，为2119万元；成本水价最低，为2.68元/m3；输水线路避开了煤矿及采空区。缺点是：输水线路最长，达77.32km，隧洞最长，达28.15km；施工工期最长，为4年；静态总投资最高，达94120.18万元。

4 结语

经综合比较，墙框堡水库输水方案增加了3600万m3的供水能力；金沙滩水库输水方案输水线路基本避开了煤矿及采空区；大梁水库输水方案工程运行费用低。虽然大梁水库输水方案投资较大，但从长远运行管理来看较为经济；虽然工期较长，但考虑主要大用水户——中海油集团目前仍在规划设计中，供水工程若尽早安排实施，工期对其经济效益的影响不会太大。故最终确定该工程采用大梁水库输水方案为推荐方案。

TV674

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1004-7042（2016）01-0032-02

郭天明（1979-），男，2003年毕业于太原理工大学水利工程专业，工程师。

2015-11-14；

2015-12-17