亭口配水站至馬屋電廠輸水線路比選設計

郭曉東（陜西省水利電力勘測設計研究院陜西西安710001）

亭口配水站至馬屋電廠輸水線路比選設計

郭曉東
（陜西省水利電力勘測設計研究院陜西西安710001）

本文簡要介紹了彬長礦區亭口配水站至馬屋電廠輸水線路的設計比選。通過對沿線主要建筑物的分析，著重論述了輸水線路的選取對工程運行管理、施工技術、投資控制等方面的影響，權衡各方案的利弊，選擇出經濟合理的線路。優化選擇輸水線路是解決輸配水工程中經濟與安全的重要手段。

輸配水；線路比選；設計

1　概況

彬長礦區位于陜西省關中地區西北部的彬縣、長武兩縣境內，是國家規劃的十三個煤炭基地——黃隴基地的主力礦區之一。但該礦區地處陜西省渭北黃土高原溝壑區，水資源極為貧乏，長期以來水資源短缺及開發不足，嚴重地影響和制約著當地經濟發展。亭口水庫作為彬長礦區工業用水骨干水源，及時發揮水源工程效益顯得十分必要。將亭口電站尾水渠的退水作為輸配水水源，在尾水渠末端建設配水站，然后通過一級加壓分別送至馬屋電廠、長武縣城、新民塬工業區等地。

馬屋電廠是亭口水庫重要供水點之一，供水保證率為97%。經水量供需平衡分析，馬屋電廠年需水量1662萬m3，流量0.66m3/s。考慮電廠用水的重要性和供水的可靠性，輸水管路按雙管設計，管徑0.7m，管中心間距2.1m。工程等別為II等大（2）型輸水工程，主要建筑物級別為2級，次要建筑物為3級。取水建筑物、輸水管線防洪標準采用30年一遇洪水設計、100年一遇洪水校核。

該區域地質構造單元屬華北地臺鄂爾多斯臺地向斜南緣，陜甘寧臺坳陜北臺凹南緣中部。區域構造簡單，地層產狀平緩，無大型斷裂構造。根據1:400萬《中國地震動參數區劃圖》，工程區地震動峰值加速度a=0.05g，地震動反應譜特征周期0.45s，相應的地震基本烈度為Ⅵ度。

2　輸配水線路的布置原則

本工程屬長距離輸水，其線路設計的良好與否關系到工程的成敗。針對本工程項目輸水線路設計應遵循以下要求：（1）輸水管線平面上盡量減少與河道、山脈的交叉；管線盡量靠近已建成的道路，以方便施工材料的運輸和后期維護管理。（2）輸水管線力求短捷、平順、少轉彎，同時應保證輸水管線遠離不利的侵害，例如洪水。（3）輸水線路布置應避開居民區，盡量減少占地、拆遷，同時應保持沿線良好生態環境。

3　線路方案比選

3.1線路布置

亭口配水站至馬屋電廠選取三個線路（A線、B線、C線）布置方案進行比較。

A線：由亭口配水站加壓后，以倒虹方式穿越黑河后沿黑河左岸向上游布置，接著以隧洞（洞中管）方式穿越亭北山梁至亭相公路西南側，再以倒虹方式垂直穿越涇河右岸至涇河左岸河灘，又垂直穿越涇河至涇河右岸河灘至供水末點（馬屋電廠東側圍墻處）。即亭口配水站→黑河倒虹→黑河岸灘→隧洞→涇河下游倒虹→涇河上游倒虹→供水末點，該輸水方案線路全長3.6km。

B線：由亭口配水站加壓后，以倒虹方式穿越黑河，再以隧洞（洞中管）方式穿越亭北山梁至馬屋電廠西門斜對面，采用埋管方式穿越亭相公路至涇河右岸，沿涇河右岸向上游布置至供水末點。即亭口配水站→黑河倒虹→黑河岸灘→隧洞→埋管跨越公路→涇河岸灘→供水末點，該輸水方案線路全長3.6km。

C線：由亭口配水站加壓后，以倒虹方式穿越黑河，爬坡至約890m高程沿原G312公路側邊布置（公路沿線兩側多民宅），延伸至基巖坡底（亭相公路西側至公路隧道口），再采用埋管方式穿越亭相公路至涇河右岸，沿涇河右岸岸灘向上游布置至供水末點，即亭口配水站→黑河倒虹→公路側邊→埋管跨越公路→涇河岸灘→供水末點，該方案線路全長4.3km。

各輸水線路方案見圖1。

圖1　輸水線路圖

3.2沿線基本地質條件

亭口配水站至馬屋電廠輸水線路沿線出露地層較簡單，主要為白堊系砂巖及第四系松散堆積物和沖洪積層。其中黑河、涇河河灘階地及兩岸沖溝口主要為沖洪積層，上部為薄層壤土，下部為砂礫石厚2m～7m不等；河床床質大部分為砂礫石，經計算黑河沖刷深度為1.5m～2.5m、涇河沖刷深度為2.0m～3.5m；隧洞穿越亭北黃土塬單薄山梁，洞身沿線主要為Ⅵ、Ⅴ類圍巖，呈砂巖及頁巖互層狀結構，單層厚度小；隧洞沿線均位于地下水位以上。

輸水線路所經岸灘階地無大的滑坡、崩塌體發育，亦無泥石流發育。

3.3各線路方案比較

3.3.1A線

主要建筑物及工程費用：倒虹3座、河漫灘埋管、隧洞0.94km、閥井11座，線路總長3.6km；A線總投資：1.28億元。

優點：a）線路通過亭相公路及亭口水庫電站區管理道路，對外交通條件好，所以方便施工期材料進場和后期的運行管理；b）沿線拆遷占地量小，組織協調容易。

缺點：a）線路穿越單薄山梁，隧洞段長0.94km，隧洞投資費用較大；b）線路以倒虹方式跨越黑河一次、跨越涇河兩次，加之河道汛期洪峰流量較大（尤其是涇河100年一遇洪水13200m3/s，30年一遇洪峰流量88800m3/s），致使施工期導流難度大，施工工藝復雜；河道沖刷致使倒虹管抗沖、抗浮等安全隱患巨大，汛期管理壓力大；c）穿河倒虹段所占線路總長比例很大，使得管道防護費用高；人為活動例如河道采砂、挖沙（尤其是涇河）加大倒虹安全隱患。

3.3.2B線

主要建筑物及工程費用：倒虹1座、河漫灘埋管、隧洞1.9km、閥井9座，線路總長3.6km；B線總投資：1.19億元。

優點：a）線路通過現有的亭相公路及電站區管理道路，對外交通條件好，施工期材料進場和后期的運行管理方便；b）穿山梁隧洞段長，施工期外部干擾對工程影響小，拆遷占地量小，容易實施；c）穿黑河倒虹河道上游為亭口大壩（均質土壩），所以施工導流相對容易；d）河漫灘埋管段線路短，后期管理運行防洪壓力小。

缺點：a）隧洞段長達1.9km，且洞線有大角度轉彎，所以施工期通風、排煙壓力大；b）隧洞長且斷面較小，所以開挖、出渣、襯砌等效率較低，所以隧洞施工工期緊迫為整個輸水線路控制性工期；隧洞段工程投資費用大。

3.3.3C線

主要建筑物及工程費用：倒虹1座、河漫灘埋管、沿公路埋管、閥井21座，線路總長4.3km；C線總投資：1.32億元。

優點：a）輸水線路整個沿原312國道及亭相公路旁埋管布設，所以施工工藝簡單，交通條件好；b）穿黑河倒虹河道上游為亭口大壩（均質土壩），所以施工導流相對容易。

缺點：a）沿線穿越村莊、民居較多，移民拆遷費用大，實施困難；b）線路太長，沿線閥井數量大，運行管理巡查點多；c）后面約65%的線路走向為順涇河右岸岸灘逆河流方向直至輸水目的地，所以岸灘段防洪壓力大。

3.4各線路方案綜合分析通過3.3各線路方案比較，得出以下結論。造價方面：B線總投資最小，C線總投資最大，A線總投資介于B線和C線之間。

線路節點控制：a）A線與B線差異主要體現在隧洞段的長短及隧洞出口至供水末點段，A線以倒虹型式兩次跨越涇河，B線順涇河右岸岸灘埋管；b）B線與C線差異主要體現在黑河倒虹出口處至馬屋電廠西門附近區間，B線采用隧洞洞中管方式穿越山梁，C線則采用順公路沿山梁坡腳繞行方式布置。

施工干擾及運行管理：a）A線、B線沿線無民建設施，拆遷協調相對簡單，有利于工程實施；b）A線連續兩次穿越涇河，施工導流難度大，臨時工程量較大，防護量很大，運行期存在安全隱患；c）B線避開了涇河倒虹段，轉而較小距離順涇河岸灘埋管至馬屋電廠，防護量驟減，施工期臨時工程量較小，運行期減少了隱患，且相對A線投資節省了900萬元；d）C線需要穿越居民區，拆遷、協調難度大，爬坡管線對附近房建設施（其中包括習仲勛革命故居等）存在潛在影響，線路長，閥井數目多，運行管理巡查點多。

綜上分析比較可知：B線總投資最小，施工期干擾最小，后期管理運行方便、安全隱患最小，所以將B線作為推薦輸水線路方案。

4　結語

本輸配水項目沿線建筑物類型較多，地形條件復雜（穿越黑河、涇河和亭北黃土塬單薄山梁），所以擇優選取輸水線路對于該輸配水項目的成敗至關重要。文中結合地形地質條件，從前期施工干擾、征地拆遷、工程技術及投資，到后期管理運行、安全隱患等多個方面綜合考慮，選出了切實可行又經濟合理的線路方案。對于輸配水項目，合理選線是解決好工程投資與安全這一對矛盾的關鍵所在。此工程目前正在繁忙有序的施工中，它成功的選線及實施對今后同類項目的設計，具有一定的借鑒意義。陜西水利

（責任編輯：暢妮）

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