引汉济渭二期工程南干线布局方案研究

王 刚

（陕西省水利电力勘测设计研究院，陕西 西安 710001）

1 工程概况

引汉济渭工程是陕西省境内十分重要的跨流域调水工程，是我国“十三五规划”的172项重大水利工程之一，对实现陕西水资源优化管理、统筹关中、陕北用水，促进治理渭河水生态环境，推动区域协调可持续发展、关中城市群高质量发展，具有十分重要的意义[1]。工程2025水平年多年平均调水量为10亿m3，2030水平年为15亿m3。

引汉济渭工程由调水工程和输配水工程两部分组成，分三期进行建设。一期工程为调水工程，在调水区汉江干流和支流子午河上分别修建水源工程黄金峡水利枢纽和三河口水利枢纽，通过穿越秦岭山脉的输水隧洞调水至关中周至县境内的黄池沟，实现将丰沛的汉江水调入关中；二期工程为输配水工程中年输水量大于3亿m3的骨干干线工程，三期工程是输配水工程南、北干线后段及支线工程。

二期南干线工程西起黄池沟配水枢纽，东至西安市灞桥区灞河以东，线路全长103.33 km，始端设计流量47 m3/s，末端设计流量18 m3/s，沿线承担向鄠邑、西安、西咸新区的沣西、沣东两座新城、长安输水任务及后续三期工程向临潼、渭南、华州输水任务，二期工程范围内年供水量6.1亿m3，其中向西安市主城区供水3.8亿m3，供、输水量占引汉济渭工程的配水总量的60%以上，另外，南干线通过子午支线与西安市黑河引水工程实现连通，提高了西安市现有供水工程的供水安全，是构建关中大水网的基础。

2 受水对象分布及工程总体布局

引汉济渭二期工程的受水对象分布于渭河两岸，自西向东，渭河南岸分布有周至、鄠邑、西咸新区沣西、沣东2座新城、长安、西安6个供水片区，高程分布在462 m～490 m之间；渭河北岸分布有杨凌、武功、兴平、咸阳、西咸新区的秦汉、空港、泾河三座新城共7个供水片区，高程分布在413 m～494 m之间。

二期工程始端黄池沟配水枢纽位于渭河南岸，水位514.88 m，依据用水对象分布位置及高程，工程采用北干线一次过渭，南、北干线全线自流供水的总体布局方案[2]。在秦岭北麓中低山布设南干线；北干线跨过渭河后沿渭北黄土台塬布设。南、北干线分别向渭河两岸的受水对象供水。

3 南干线分水口布置

根据南干线所承担的输水任务及各受水对象水厂的位置和地形条件，结合各受水点高程及有关地市相关规划，二期南干线沿线共布置4个分水口，见表1。

表1 二期工程南干线分水口布置统计表

4 南干线总体布局

（1）工程线路

南干线工程沿线依次经过周至县、鄠邑区、长安区、灞桥区四个行政区域，经过秦岭北麓中低山及范围内南山支流、秦岭山前洪积扇平原、滈河、神禾塬、潏河、少陵塬、浐河、白鹿塬、灞河等，根据各供水点位置和地形条件，将南干线划分为2大段：黄池沟至子午分水口段、子午分水口至灞河分水口段。

1）黄池沟至子午分水口段

本段线路进行了箱涵+隧洞方案和长隧洞方案的布置和综合比较，推荐长隧洞方案。线路西起黄池沟配水枢纽，以长隧洞方式自西向东穿越秦岭北麓中低群山区后，在长安区子午街办以东S107省道以北出洞，后接箱涵至子午分水口结束，隧洞长68.93 km，箱涵长0.1 km，线路全长69.03 km。在桩号29+030处设鄠邑分水口，桩号40+930处设西南郊分水口。

2）子午分水口至灞河分水口段

本段线路进行了南、北两条线路方案比较，推荐南线方案。线路西起子午分水口，自西向东沿东北方向以倒虹方式穿越滈河、潏河，以渡槽或倒虹方式穿越浐河、灞河，以无压流隧洞方式穿越神禾塬、少陵塬、白鹿塬，至灞桥区洪庆街办车丈沟村西灞河分水口处结束，线路全长34.3 km。

二期工程南干线全线采用封闭方式输水，全长103.33 km，由隧洞、箱涵、倒虹、渡槽及退水设施组成，其中箱涵2处，长2.46 km；隧洞4座，长89.7 km；倒虹3座，长9.11 km；渡槽1座，长2.06 km。南干线工程布置见图1。

图1 南干线工程布置示意图

（2）南干线主要控制点水位及水头分配

在满足重力供水地形条件下，依据各受水点规划水厂及分水口位置，结合输水线路布设的情况，重点考虑支线预留6～10 m净水厂处理水头及支线水头损失来确定各分水口水位高程，经计算，分段水头分配见表2。

表2 南干线主要控制点水位及水头分配表

（3）南干线纵向布置

纵向布置拟定了自流和局部加压两个输水方案进行综合比较。

1）自流方案

二期南干线具备全线自流的条件，依据南干线平面走向、地形地质和各分水口要求水位条件，方案布置如下：

①黄池沟至子午分水口段：起点设计水位514.38 m，西南郊分水口、子午分水口设计水位497.97 m、486.68 m，总水头差27.7 m。1#隧洞长68.93 km、1#箱涵长0.1 km，纵比降均为1/2500。

②子午分水口至灞河分水口段：起点设计水位486.68 m，灞河分水口设计水位470.17 m，此段总水头差为16.51 m，2#、3#、4#隧洞长 20.77 km、2#箱涵长 2.36 km，纵比降均为1/3000；滈河、潏河、浐河、灞河4座倒虹长11.16 km，滈河倒虹采用3.4 m×3.6 m单孔压力箱涵，其余均采用2根DN2600压力管道。

自流方案纵向布置见图2。

图2 南干线自流方案纵向布置示意图

2）局部加压方案

南干线主要建筑物以隧洞为主，长度占线路总长的87%，相应投资大，可考虑在适合的位置布置加压泵站，增大水头差，加大线路比降，以达到减少主要建筑物尺寸，降低工程造价的目的。而南干线输水线路沿线穿越了滈河、潏河、浐河、灞河较大河流，具备布置泵站的条件。按照满足隧洞过流能力要求的最陡比降、倒虹管径相对最小的原则，并结合站址条件，综合分析后选定在灞河东岸设置泵站，方案布置如下：

①黄池沟至子午分水口段：起点水位514.38 m，子午分水口设计水位483.82 m，水头差30.56 m，主要建筑物1#隧洞西南郊分水口之前（40.93 km）纵比降1/2500，之后纵比降1/2000。

②子午分水口至灞河分水口段：起点水位483.82 m，灞河倒虹出口水位（灞河泵站下水面）454.25 m，灞河泵站上水面470.17 m（灞河分水口设计水位），重力流水头差29.57 m。2#、3#隧洞和2#箱涵纵比降均为1/2000，4#隧洞纵比降1/1500；滈河、潏河、浐河、灞河4座倒虹长9.72 km，滈河倒虹采用3.5m×4.0m单孔压力箱涵，其余倒虹采用2根DN2200压力管道。灞河泵站1处，设计净扬程15.92 m，装机功率5680 kW，压力管道1.3 km。

局部加压方案纵向布置见图3。

图3 南干线局部加压方案纵向布置示意图

3）方案比较

两方案综合比较见表3。自流方案、局部加压方案均能实现工程目标，在技术上均不存在重大制约因素，从工程运行管理、移民占地、施工条件、工程投资和节能降耗等方面综合考虑，南干线纵向布置方案确定自流方案。

表3 纵向布置方案综合比较表

5 南干线退水工程布局

为解决工程事故检修和安全运行要求，结合地形条件，在输水干线穿越较大河流、沟道附近的重点建筑物进出口设置了退水，南干线沿线共布置了7处退水设施。

南干线无压流输水交叉建筑物的退水设施，在承泄区能力满足的条件下，单孔建筑物按最大设计流量的100%确定，双孔建筑物最大按设计流量的50%确定；南干线与输水支线联合布设及隧洞的退水设施，其退水流量按不小于支线最大设计流量、下游设计流量的50%确定。

南干线退水工程布置见表4。

表4 南干线退水工程统计表

6 结语

引汉济渭二期工程南干线输水流量大、线路长，供水任务重，沿线社会经济发展迅速，涉及环境敏感区域、交叉对象多，在设计过程中，严格遵守相关法律、法规和规程的要求，科学规划、合理布局，并注重环境保护、节约用地，对南干线工程布局方案进行了深入的分析、比较、研究，最终确定了二期工程南干线的工程布局，为引汉济渭二期工程的顺利实施奠定了坚实的基础。