引漢濟渭二期工程配水樞紐工程設計

王 剛，周 偉，陸 麗

（陜西省水利電力勘測設計研究院，陜西 西安 710001）

1 工程概況

陜西省引漢濟渭工程是我國“十三五規劃”的172 項重大水利工程之一，是陜西省規模最大、影響最為深遠的戰略性、基礎性和全局性水資源配置工程[1]。引漢濟渭工程為Ⅰ等大（1）型工程，由調水工程和輸配水工程兩部分組成，調水工程是在調水區漢江干流和支流子午河上分別修建水源工程黃金峽水利樞紐和三河口水利樞紐，通過穿越秦嶺山脈的輸水隧洞調水至關中周至縣境內的黃池溝，實現將豐沛的漢江水調入關中[2]；輸配水工程是將調入水量配送至關中的21 個受水對象，2025 水平年多年平均調水量為10 億m3，2030 水平年為15 億 m3。

引漢濟渭二期工程是輸配水工程的骨干干線工程，自黃池溝起，布設南、北兩大輸水干線系統，分別向渭河南、北兩大片區供水，南干線至西安灞橋區灞河分水口，北干線至西咸新區涇河新城分水口，南、北干線始端設計流量分別為47 m3/s、30 m3/s。

調水工程末點秦嶺隧洞出口黃池溝內不具備建庫條件，需在秦嶺隧洞出口處黃池溝附近布置配水樞紐，以滿足引漢濟渭工程干線輸配水和安全運行，以及在事故情況下將黑河金盆水庫作為事故水源補充的要求。配水樞紐是調水工程和輸配水工程的連接中樞，分水流量＞50 m3/s，年供水量＞10 億m3，主要建筑物級別為1 級，邊坡級別為1 級，次要建筑物級別為3 級。

2 工程選址

根據輸配水工程干線總體布局，以及配水樞紐功能要求，結合區域地形、地質條件，按照水面銜接、水量配置的綜合使用要求，選擇了黃池溝、馬岔溝兩處場址進行比選，場址平面位置見圖1。

圖1 配水樞紐場址平面示意圖

2.1 黃池溝場址方案

配水樞紐位于周至縣馬召鎮黃池溝內，距離峪口約0.8 km。根據配水樞紐具有承接秦嶺隧洞和黑河連接洞來水、向輸水干線配水、事故情況下溢流以及放空檢修的使用功能要求（“兩進、兩出、一放空、一溢流”），確定其主要建筑物為分水池、黃池溝泄洪設施、池周進出水閘（南干線進水閘、北干線進水閘、秦嶺隧洞出水閘）及黑河連接洞等。

2.2 馬岔溝場址方案

馬岔溝場址位于周至縣馬召鎮東坪村馬岔溝溝口左岸，省道S104 北側約350 m，場地地面高程512 m，該處地形平坦、開闊，馬岔溝場址方案主要建筑物為黃池溝渡槽、秦嶺輸水隧洞延伸段、分水池、池周進出水閘、黑河連接洞等。

2.3 方案比較

兩處配水樞紐布置方案綜合對比見表1。從地形地質條件、工程布置、占地、工程造價及運行管理等方面進行綜合比較分析，黃池溝場址方案具有總體布置合理、征地方案易行、投資少、管理運行科學方便等優點，因此配水樞紐選擇黃池溝場址方案。

表1 黃池溝、馬岔溝配水樞紐綜合比較表

3 建筑物選型

合理的分水池型式是配水樞紐整體水流過渡平穩、配水準確、運用靈活的前提，結合黃池溝地形條件，經多種方案比選確定為開敞式分水池方案，見圖2。

分水池采用矩形池體，分水池左側設溢流側堰；池體下游底板處布置放空設施，采用壓力管道；排洪設施采用在池體底部設置3 孔6 m×4 m 無壓箱涵；池周秦嶺隧洞出水閘位于分水池左側，南北干線進水閘位于分水池右側，均采用開敞式布置；黑河連接洞從分水池左側進水，采用壓力流輸水方式，隧洞斷面選用圓形，洞徑3.5 m。

圖2 分水池平面布置圖

4 建筑物設計

黃池溝配水樞紐建筑物布置見圖3。

圖3 黃池溝配水樞紐工程布置圖

4.1 分水池設計

配水樞紐分水池包括池體、溢流設施、放空管3 部分。

4.1.1 池體

分水池的作用是穩流及水力過渡和向南北干線分水，無調蓄要求，依據規范要求并結合黃池溝地形條件，經水力過渡分析，分水池按300 s 控制確定容積，池長105 m，池寬35 m，池頂高程為518.4 m，池深8.46 m～10.56 m，分水池采用鋼筋砼結構，布置于泄洪箱涵上，運用期池內設計水位514.88 m；溢流堰過設計流量47 m3/s 時的池水位為516.20 m，池體周邊設計地坪高程518 m。分水池壁采用扶壁式擋墻結構，每3.0 m 設0.5 m 厚肋板一道，池周布置環池道路。

4.1.2 溢流設施

在分水池左側設溢流堰，堰面采用克- 奧Ⅰ型實用堰，堰頂高程515.00 m，兩孔溢流，每孔凈寬8 m。堰下泄水槽全長76.7 m，由側槽段、調整段、陡坡泄槽段、消能段組成。調整段、陡坡泄槽段采用4.4 m×4.25 mC30 鋼筋砼箱涵；泄槽末端接黃池溝泄洪箱涵消力池。

4.1.3 放空管

放空設施布置于分水池下游側，全長35.5 m，由放空管、閥井組成，末端接溢流設施陡槽段。放空管采用DN1000 鋼管，閥井采用現澆C30 鋼筋砼矩形結構。

4.2 黃池溝泄洪設施

黃池溝泄洪設施由上游連接段、池底泄洪箱涵、出口消能段及下游溝道砌護4 部分構成。上游連接段連黃池溝渣壩泄洪洞出口消力池與排洪箱涵，長43 m，目前已建成，進行加蓋封閉處理；池底泄洪箱涵總長178.2 m，已建成轉彎段和平直段，為滿足分水池布置要求需續建40 m 長3 孔4 m×6 m 鋼筋砼箱涵延長段；出口消能段長50.0 m；下游溝道砌護長度260 m，至黑河供水工程黃池溝渡槽下游10 m 處。

4.3 池周進、出水閘

池周進出水閘包括秦嶺隧洞出水閘、南干線及北干線進水閘。秦嶺隧洞出水閘布置在分水池南側上游處，閘室長6 m，寬6.5 m，底板高程510.0 m；南干線進水閘布置于分水池北側上游處，連接分水池與南干線1#隧洞，進水閘室長9 m、寬5 m，進口底板高程510 m；北干線進水閘布置于分水池北側下游處，進水閘連接分水池與北干線1#隧洞，進水閘室長9 m、寬5 m，進口底板高程508.32 m。

4.4 黑河連接洞

連接洞始長1174.3 m，始端接黑河水庫引水洞，末端接入分水池，連接洞洞徑與黑河引水洞相同，為3.5 m。在連接洞出口處控制閥室，控制閥為DN1800 調流調壓閥，閥前后分別設檢修蝶閥和偏心半球閥。連接洞的設計放水流量為18.0 m3/s。連接洞壓力洞段縱向設計坡比為i=4‰，出口控制閥室管中心線高程511.00 m，出口入池涵洞底板高程為510.00 m。

4.5 邊坡設計

工程區主要發育1 個滑坡（0#滑坡），位于黃池溝分水池右岸公路以上，南干線進水口上游，屬淺層土石滑坡，現狀穩定，極端天氣下可能不穩。

1）滑坡處理：滑坡分布范圍內表層滑坡堆積體進行清除處理，清坡范圍內采用C25 混凝土拱格梁進行坡面支護。后期對削坡范圍采用草皮護坡，同時做好坡體排水及坡面隔水措施。

2）開挖邊坡：樞紐左岸黑河連接洞出口邊坡進行清坡、開挖邊坡，及噴錨支護，同時做好坡面排水措施；黃池溝下游溝道段溝道護坡采用漿砌石坡式護岸型式。按照河道自然岸坡砌護。

5 結語

引漢濟渭二期工程配水樞紐是承接調水區來水，并向輸水干線配水的關鍵樞紐工程，合理、可靠的設計方案是關系到引漢濟渭二期工程正常運行，保證其下游供水安全的技術支撐，根據配水樞紐“兩進、兩出、一溢流”的使用功能要求，在設計過程中，通過從工程選址、選型、建筑物設計等方面對配水樞紐的設計方案進行了深入研究和比選，最終確定了場址合適、投資合理、設計可靠的技術方案，為二期工程的順利實施奠定了堅實的基礎。