鄂北水资源配置工程2016年11标总体布置

余新启 左文涛 于 茂 温贵明

1 工程概况

鄂北水资源配置工程是在不影响南水北调中线工程调水规模和过程的前提下，通过工程措施将南水北调中线工程规划中分配给湖北省的水量引调到唐西、唐东区和随州府澴河北区和大悟县，解决鄂北地区水资源短缺问题，满足鄂北受水区生活、生产以及生态用水需求，促进鄂北地区经济社会可持续发展的战略性基础工程。

工程是以丹江口水库为水源，利用已建的湖北省引丹灌区清泉沟隧洞进水闸为取水口，向鄂北地区供水。受水区规划水平年受益总人口377.38万人，有效灌溉面积21.6万hm2（324.1万亩），多年平均引水量7.7亿m3。线路总长度269.67km，输水干渠设计流量38.0～1.8m3/s，全线自流。工程主要建筑物由取水建筑物、明渠、暗涵、隧洞、倒虹吸、渡槽和节制闸、分水闸、检修闸、退水闸、放空闸阀、排洪建筑及王家冲水库扩建等组成，工程规模为Ⅱ等大（2）型。

2016年11标是鄂北水资源配置工程中的一段关键性工程，位于广水市，设计输水流量7.4m3/s，主要建筑物级别为3级，次要建筑物级别为4级，设计洪水标准30年一遇，校核洪水标准100年一遇。标段线路长度16.705km（桩号217+150—233+855），建筑物总长19.075km，包括明渠0.705km、隧洞16.30km（含分水支洞2.37km）、暗涵0.99km、渡槽0.73km、倒虹吸0.35km、各类水闸5座（含倒虹吸出口节制闸）以及排洪建筑物、水系恢复等工程。

2 总体布置

2.1 总体布置原则

本工程主要有明渠、隧洞、暗涵、渡槽、倒虹吸、控制性建筑物等组成。各建筑物布置的原则如下：

（1）对于高山、岗地地形，为了环境保护和减少征地拆迁，首先考虑布置隧洞，隧洞埋深不小于1倍洞径。隧洞布置采用“早进洞，晚出洞”的原则。

（2）为节约占地、保护水质、利于管理，对于不能采用隧洞同时满足过流要求的线路尽量采用暗涵；明渠挖深一般小于10.0m，以挖方和半挖半填为主。明渠流速不宜低于0.4m/s。

（3）与既有设施交叉时一般选择立体交叉。

2.2 水头分配

水头分配的原则：以标段进出口水位不变为基本原则，将总水头分配到各建筑物上。考虑的主要因素包括总干渠沿线地面高程、建筑物型式、建筑物长度以及建筑物规模对水头增减的敏感性等，目标是将水头尽可能分配给单位长度投资较大的建筑物，节省工程总投资。

水头分配的基本方法：根据标段进出口设计水位确定总水头，按照地形地质等边界条件对建筑物进行分类分段，通过分析计算，分配出各建筑物的总水头。

线路总长16.705km（桩号 217+150—233+855），起点水位106.84m，终点水位104.81m，可分配水头2.03m。线路需要分配水头的建筑物包括干渠和各类建筑物。分配给渠道、隧洞、渡槽的水头主要用于沿程损失，以纵坡的形式体现。分配给倒虹吸、单独设置的节制闸、检修闸等建筑物的水头用于局部损失和沿程损失，以建筑物进出口水位差的形式体现。

根据各建筑物分配的水头，初步拟定各建筑物设计纵坡范围。

（1）明渠：矩形明渠1∶9600，梯形明渠1∶25000。

（2）隧洞：1∶9600。

（3）暗涵：1∶9600。

（4）水闸：拟定水闸平均水损为4cm。

本阶段根据前期水头分配成果，结合本阶段线路局部优化调整及建筑物设计工作的深入，重新进行了水头分配复核，复核结果反映见表1。

表1 主要建筑物水头分配表

2.3 工程总体布置

本标段干渠起点为张家桥明渠，对应桩号217+150，设计水位106.84，底板高程104.15m；终点为河口湾明渠，对应桩号233+855，设计水位104.81m，底板高程102.09m。干渠设计流量为7.4m3/s，除余店河倒虹吸外均为无压自流。四家门楼分水支洞设计流量为0.5m3/s，为有压自流。

总干渠从张家桥明渠经叶家湾隧洞、叶家湾暗涵、余店（团结村）隧洞、余店（团结村）暗涵、余店河（张家湾）隧洞、余店河（张家湾）明渠等建筑物到达余店河。以倒虹吸形式下穿余店河后，接余店河（朝阳村）明渠和凤凰寨隧洞，隧洞线路先向南偏转前行9.37km至凤凰寨隧洞末端，后继续以回龙寺暗涵、回龙寺隧洞、双河村明渠、双河村暗涵、南冲湾隧洞、南冲湾暗涵、柴禾山隧洞、龙泉河明渠等建筑物到达龙泉河右岸，在桩号232+770以长0.73km的渡槽跨过龙泉河。过龙泉河后线路向南偏转经河口湾隧洞到干渠终点：河口湾明渠。

在总干渠桩号22+800设支洞向四家门楼水库分水，分水流量0.5m3/s。

本标段鄂北总干渠16.705km，建筑物总长19.075km，包括6段明渠0.705km、8条隧洞16.30 km（含分水支洞2.37km）、5段暗涵0.99km、1个渡槽0.73km、1座倒虹吸0.35km、各类水闸5座（含倒虹吸出口节制闸）以及排洪建筑物、水系恢复等建筑物。

3 主要建筑物

3.1 明渠

明渠共6段0.705km，分别为张家桥明渠、余店河（张家湾）明渠、余店河（朝阳村）明渠、双河村明渠、龙泉河明渠、河口湾明渠（桩号233+730—233+855），设计流量7.4m3/s，均为无压流，其中双河村明渠和河口湾明渠断面形式为梯形，底宽3.5m，石渠边坡1∶0.75，土渠边坡1∶2.0，纵坡1∶25000；其它4段明渠断面形式为U形，纵坡1∶9600，底宽3.8m。明渠典型断面如图1、2所示。

图1 梯形断面

图2 U形断面

3.2 隧洞

隧洞共9条16.30km（含分水支洞2.37km），分别为叶家湾隧洞、余店（团结村）隧洞、余店河（张家湾）隧洞、凤凰寨隧洞、回龙寺隧洞、南冲湾隧洞、柴禾山隧洞、河口湾隧洞以及四家门楼分水支洞。其中叶家湾隧洞、回龙寺隧洞和河口湾隧洞为马蹄形，净尺寸为3.9m×3.9m，无压自流输水，设计流量7.4m3/s，纵坡1/9600；余店（团结村）隧洞、余店河（张家湾）隧洞、凤凰寨隧洞、南冲湾隧洞、柴禾山隧洞为城门洞形，净尺寸为3.5m×4.14m，无压自流输水，设计流量7.4m3/s，纵坡1/9600。

四家门楼分水支洞向四家门楼水库分水，断面为城门洞形，净尺寸为1.5m×1.8m，直墙高1.05m，顶拱为半径0.75m、角度180°的圆弧。有压自流输水，设计流量0.5m3/s，出口设四家门楼分水闸。隧洞典型断面如图3、4所示。

图3 马梯形断面（单位：cm）

图4 城门洞形断面（单位：cm）

3.3 暗涵

暗涵共5段0.99km，分别为叶家湾暗涵、余店（团结村）暗涵、回龙寺暗涵、双河村暗涵和南冲湾暗涵。断面均为矩形箱涵型式，无压自流输水，设计流量7.4m3/s，纵坡1/9600。采用单孔，孔宽3.8m，箱涵净高3.4m。暗涵的衬砌厚度随水文、地形、地质条件在0.6～1.2m，暗涵典型断面见图5。

图5 暗涵典型断面（单位：cm）

3.4 龙泉河渡槽

龙泉河渡槽所处微地貌单元为垄岗、河谷平原地形，主干渠在桩号233+050—233+125和233+42—233+424处分别跨越龙泉河和龙泉河支流河道，河床地形较平坦。渡槽跨越农田、村村通公路和房屋。龙泉河渡槽桩号232+770—233+500，渡槽总长0.730km，进口与龙泉河明渠相接，出口与河口湾隧洞相接，采用单孔梁式常态结构矩形槽，槽身净尺寸3.3m×2.65m（宽×高），设计流量7.4m3/s，设计水深2.10m，底板高程102.85～102.65m，槽身跨度15.0m。槽身支撑结构为排架接混凝土灌注桩及排架接扩大基础形式。渡槽槽身型断面如图6所示。

3.5 余店河倒虹吸

图6 渡槽典型断面

余店河倒虹吸系鄂北调水干渠与余店河交叉需要而设置，设计流量7.4m3/s。起点桩号218+870，终点桩号219+220，上接余店河（张家湾）明渠，下接余店河（朝阳村）明渠，全长350m。平面上直线布置，与余店河垂直交叉，主要分为进口段、管道段和出口段3个部分。

进口段包括进口连接段和竖井段，连接段设拦污栅，进口段长。管道段包括2.5m×3.0m单孔矩形钢筋混凝土箱涵，管道段长307.5m。出口段包括出口闸，消力池和出口渐变段。

3.6 分水（退水）闸、节制闸

分水闸布置两处，分别是余店分水闸和四家门楼分水闸；退水闸也布置两处，分别是余店退水闸和龙泉河退水闸，其中余店分水闸和余店退水闸因位置相同且规模不大而合并布置。

余店分水（退水）闸前干渠为张家桥矩形明渠，渠底高程104.15m，干渠设计水位106.84m。分水闸轴线与干渠垂直布置，采用开敞式结构，由进口段、闸室、消力池、海漫段及分水渠组成，总长约167.6m，分水口设计流量5m3/s。余店分水（退水）闸分水最终流入张家桥河。

四家门楼分水口设计流量0.5m3/s，经四家门楼分水支洞引水入四家门楼水库，然后经由四家门楼水库向关庙镇补充城镇生活工业供水。四家门楼分水支洞后接四家门楼分水闸及分水渠，总长54.4m。其中四家门楼分水支洞出水池段长7.6m，四家门楼分水闸闸室段长6.0m，四家门楼分水闸消力池段长8.0m。引水渠段长27.8m，四家门楼水库疏浚段5.0m。

龙泉河退水闸前干渠为龙泉河明渠，底板高程102.32m，设计水位105.08m。退水闸轴线与干渠垂直布置，采用开敞式结构，由进口段、闸室、消力池、海漫及退水渠、陡槽段组成，总长约127m，退水口设计流量3.7m3/s。

为便于运行管理，在龙泉河明渠上设置四家门楼节制闸。通过控制闸门开度，在不同流量均能控制闸前四家门楼分水口干渠水位，同时兼顾干渠其后的龙泉河渡槽等的检修，闸室位于桩号232+740—232+750处，过闸设计流量7.4m3/s。

3.7 排洪建筑物

张家桥明渠段地面高程在108～115m，原排水方向为从东北向西南排向张家桥河，地面高程高于鄂北总干渠，为挖方渠道。该段坡面汇流流量为2.41m3/s，采取沿鄂北总干渠左岸设排洪渠，向西排至张家桥河，防止洪水入鄂北总干渠。该段排洪渠边坡1∶1，渠底宽1.0m，纵坡1∶500，为混凝土衬砌排洪渠。

河口湾明渠地面高程106～108m，原地面排水方向为自西向东排向下游进入龙泉河，为挖方渠道，该段坡面汇流流量为0.33m3/s，采取沿鄂北总干渠设截水沟，自流排至龙泉河，基本不壅高水位。

双河村明渠地面高程在100～102m，原排水方向为从西向东排向龙泉河，地面高程低于鄂北总干渠，为填方渠道，该段坡面汇流流量为10m3/s，采取穿鄂北总干渠建双河村排洪涵洞，恢复原有排水系统。双河村排洪涵洞全长96m，由进水口、矩形箱涵、出口消力池、下游护坦组成。

4 结语

在保证输水线路不变，进出口水位，输水流量，退、分水等功能不变的条件下，对工程总体布置进行优化，不仅减少了施工难度，而且节省投资。目前，工程正在按照设计进行有序施工，已经或正在印证设计的合理性。