明仙沟引蓄水工程设计方案比选

李昕生

（山西省水利水电勘测设计研究院，山西 太原 030024）

明仙沟引蓄水工程设计方案比选

李昕生

（山西省水利水电勘测设计研究院，山西 太原 030024）

通过对晋祠泉复流暨汾河流域生态环境综合治理试点工程明仙沟引蓄水工程管线取水口及供水线路、蓄水型式、蓄水坝址及库区防渗四种方案的比选，选择出最佳的一种经济技术设计方案，不仅可以降低工程造价，提高工程质量、缩短工期，还可以使资金得到合理的利用，可为类似工程提供参考。

晋祠泉；取水口及供水线路；库区防渗；明仙沟

1 工程概述

晋祠难老泉出露于太原西山悬瓮山下，距太原市城区25 km，是晋祠泉岩溶水的集中排泄点。由于地下水长期严重超采和采煤排水的影响，使晋祠泉地下水的补给系统遭到严重破坏，导致晋祠泉断流。

晋祠泉水的枯竭，给当地生态环境造成了巨大的负面影响，造成每年大约2.5亿元的经济损失，山西省委省政府高度重视泉水断流对晋祠旅游业的冲击。为了晋祠泉域地下水位的继续回升，本次设计拟从山西省万家寨引黄入晋工程联接段清徐原水直供（供水水源为引黄水）输水管线上分水，并在分水口处布置一座水源泵站，铺设压力管道将水提引至明仙沟内的新建调蓄池，满足周边灌溉用水需求，同时作为晋祠泉域地下水的应急补给水源。

2 方案比选

结合本次供水工程利用多方案比选并结合经济技术评价方法，选择最合理的设计方案。通过管线取水口及供水线路、蓄水池坝址、蓄水型式、蓄水防渗措施四方面进行分析比较。

2.1 管线取水口及供水线路方案比选

明仙沟引蓄水工程水源，是利用山西省万家寨引黄入晋工程联接段清徐原水直供工程输水线路上设置分水口，水流引出后经水源泵站加压后向明仙沟蓄水池供水。

方案一：在滨河西路与迎宾路交叉口桩号10+ 843.56处增设一处分水口。在分水口后设置1座控制阀井和1座水源泵站，水源泵站采用半地下式结构。压力供水管道从泵站出来后沿迎宾路南侧布置，分别穿越西干渠、新晋祠路、清水河后以顶管方式穿越迎宾路；然后管线沿迎宾路北侧布置，分别穿越西山运煤通道和大运高速公路高架桥，再以顶管方式穿越旧晋祠路后沿智柏渠右侧赤桥村道路布置（智柏渠为明仙沟至清水河的排洪灌溉渠），沿该渠道直接进入明仙沟后沿进山道路送至明仙沟蓄水池。引水线路全长7.35 km。

方案二：在滨河西路与迎宾路交叉口清徐原水直供管线9+300m处增设一处分水口。在分水口后设置一座控制阀井和一座水源泵站。压力供水管道沿南瓦窑、鹅归店、周家庄新村南侧布置，穿越西干渠后沿其西侧铺设，在电厂北侧折向西，穿越新晋祠路、清水河后沿迎宾路北侧布置，分别穿越西山运煤通道和大运高速公路高架桥，再以顶管方式穿越旧晋祠路后沿智柏渠右侧赤桥村道路布置（智柏渠为明仙沟至清水河的排洪灌溉渠），沿该渠道直接进入明仙沟后沿进山道路送至明仙沟调蓄池。引水线路全长8.6 km。

方案三：在晋阳湖东南角的清徐原水直供工程附近修建水源一级泵站，压力管道沿风峪沟北岸后至棘针村南穿越风峪沟后沿苗圃间道路向南，连续穿越绕城高速、苗圃、小店路后，沿大运高速东侧向南穿越晋隆石膏厂、太原复合肥厂至晋源镇，转而向西，至太原涤纶厂后沿晋祠路东侧铺设，至西镇村后穿越旧晋祠路，最后沿西仁线向南至赤桥村后进入明仙沟，引水入明仙沟调蓄池。线路全长9.96 km。

经综合比较，方案一沿线穿越农田、林地、苗圃较多，拆除工程量少，同时顶管穿越高等级公路5次，总投资4 421万元；方案二沿线穿零星的建筑物较多，拆除工程量多，同时顶管穿越高等级公路4次，总投资5 314万元；方案三拆除工程量最多，同时顶管穿越高等级公路5次，总投资6 103万元。综上分析推荐采用第一种设计方案。

2.2 蓄水坝址方案比选

晋祠泉复流暨汾河流域生态环境综合治理试点工程（明仙沟引蓄水工程）的任务是在漏斗中心区域实施近源补水，促进晋祠泉水复流，并保证汾河流域生态植被恢复和晋祠周边生态及灌溉用水需求。晋祠泉域为边山开阔区域，是古晋阳城旧址，村庄及文物古迹比较密集，为了避免征地移民难的问题，调蓄池位置应在沟谷等入口及建筑物均较为分散的区域布置。经实地勘察，风峪沟、明仙沟及马房沟3条沟可满足要求。

风峪沟距难老泉泉眼上游约5 km处，受太古公路太山风景区和店头古村影响，可修建钢坝闸等低水头蓄水工程。风峪沟店头村以下河道两侧均为裸露的灰岩区，节理发育、渗水性良好，是晋祠泉较好的补给区。但风峪沟流域面积较大，汛期洪水混入，且沟内建有采矿企业，排污严重，水质难以保障，影响泉域补给。

马房沟距难老泉泉眼下游约1 km处，由于位于下游，补水效果不佳，而且入库管道线路需绕过晋祠公园及博物馆，管线布置困难。

明仙沟距难老泉泉眼上游1 km处，位于晋祠泉西北方向。根据该区等水位线图，晋祠泉泉水主要由西北方向来的岩溶水补给，勘察实验证明渗漏水对晋祠泉恢复有促进作用。

综上分析，蓄水池坝址应在明仙沟内布置。

2.3 蓄水型式方案比选

明仙沟沟道较窄，可以选用拦河闸蓄水入渗，泄洪可采用冲沙闸型式泄洪。经过现场勘查综合比较后，发现修建拦河闸有以下几方面难点：第一，明仙沟两岸均为天然植被，岩石稳定性较差，大范围地向两侧开挖才具备良好的坝肩地质条件；第二，明仙沟坡度较大，平均纵坡在6.6%左右，下游坡度虽缓，但要达到蓄水3 000m2左右面积，则需要6~8m高的钢制闸门，但蓄水量却不足2万m3；第三，修建拦河闸后进场道路修建困难，需削山开坡；第四，沟底覆盖层平均厚度为7m，且下部岩层风化较为严重，闸基础处理困难。

明仙沟覆盖层较厚，240m长度范围内沟底覆盖层平均厚度为7m，经计算，能够满足修建调蓄池填筑方量需求，避免了因爆破岩石带来的负面影响。

因此，本项目不考虑修建拦河闸的型式蓄水，推荐采用筑坝修建调蓄池方案。

2.4 库区防渗方案比选

由于下游赤桥古村和晋祠宾馆距离蓄水区较近，调节池蓄水后将会沿着沟谷覆盖层及下部基岩强风化层下渗，考虑到蓄水后渗漏对下游建筑物及两岸构成浸没的不利影响，拟采用防渗墙加帷幕灌浆、土工膜全库防渗两种防渗方案。

采用全库盆防渗后能够减轻对下游浸没的影响；无论是混凝土防渗墙还是灌浆帷幕都对生态环境造成破坏，而均质土坝能与周边生态景观相协调；采用全库盆防渗比防渗墙加帷幕灌浆施工技术简单，防渗效果好，发生渗漏后容易修复。

因此，本次设计推荐全库盆防渗方案。

3 结语

通过对明仙沟引蓄水工程管线取水口，供水线路、坝址及蓄水型式的方案比选，制定最优引蓄水工程方案，有助于推动晋祠泉复流，将给当地带来极大的生态效益和经济效益。

TV67

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1004-7042（2017）03-0039-02

李昕生（1982-），男，2003年毕业于太原理工大学水利水电工程专业，工程师。

2017-01-10；

2017-02-24