引漢濟渭二期工程南干線布局方案研究

王 剛

（陜西省水利電力勘測設計研究院，陜西 西安 710001）

1 工程概況

引漢濟渭工程是陜西省境內十分重要的跨流域調水工程，是我國“十三五規劃”的172項重大水利工程之一，對實現陜西水資源優化管理、統籌關中、陜北用水，促進治理渭河水生態環境，推動區域協調可持續發展、關中城市群高質量發展，具有十分重要的意義[1]。工程2025水平年多年平均調水量為10億m3，2030水平年為15億m3。

引漢濟渭工程由調水工程和輸配水工程兩部分組成，分三期進行建設。一期工程為調水工程，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；二期工程為輸配水工程中年輸水量大于3億m3的骨干干線工程，三期工程是輸配水工程南、北干線后段及支線工程。

二期南干線工程西起黃池溝配水樞紐，東至西安市灞橋區灞河以東，線路全長103.33 km，始端設計流量47 m3/s，末端設計流量18 m3/s，沿線承擔向鄠邑、西安、西咸新區的灃西、灃東兩座新城、長安輸水任務及后續三期工程向臨潼、渭南、華州輸水任務，二期工程范圍內年供水量6.1億m3，其中向西安市主城區供水3.8億m3，供、輸水量占引漢濟渭工程的配水總量的60%以上，另外，南干線通過子午支線與西安市黑河引水工程實現連通，提高了西安市現有供水工程的供水安全，是構建關中大水網的基礎。

2 受水對象分布及工程總體布局

引漢濟渭二期工程的受水對象分布于渭河兩岸，自西向東，渭河南岸分布有周至、鄠邑、西咸新區灃西、灃東2座新城、長安、西安6個供水片區，高程分布在462 m～490 m之間；渭河北岸分布有楊凌、武功、興平、咸陽、西咸新區的秦漢、空港、涇河三座新城共7個供水片區，高程分布在413 m～494 m之間。

二期工程始端黃池溝配水樞紐位于渭河南岸，水位514.88 m，依據用水對象分布位置及高程，工程采用北干線一次過渭，南、北干線全線自流供水的總體布局方案[2]。在秦嶺北麓中低山布設南干線；北干線跨過渭河后沿渭北黃土臺塬布設。南、北干線分別向渭河兩岸的受水對象供水。

3 南干線分水口布置

根據南干線所承擔的輸水任務及各受水對象水廠的位置和地形條件，結合各受水點高程及有關地市相關規劃，二期南干線沿線共布置4個分水口，見表1。

表1 二期工程南干線分水口布置統計表

4 南干線總體布局

（1）工程線路

南干線工程沿線依次經過周至縣、鄠邑區、長安區、灞橋區四個行政區域，經過秦嶺北麓中低山及范圍內南山支流、秦嶺山前洪積扇平原、滈河、神禾塬、潏河、少陵塬、浐河、白鹿塬、灞河等，根據各供水點位置和地形條件，將南干線劃分為2大段：黃池溝至子午分水口段、子午分水口至灞河分水口段。

1）黃池溝至子午分水口段

本段線路進行了箱涵+隧洞方案和長隧洞方案的布置和綜合比較，推薦長隧洞方案。線路西起黃池溝配水樞紐，以長隧洞方式自西向東穿越秦嶺北麓中低群山區后，在長安區子午街辦以東S107省道以北出洞，后接箱涵至子午分水口結束，隧洞長68.93 km，箱涵長0.1 km，線路全長69.03 km。在樁號29+030處設鄠邑分水口，樁號40+930處設西南郊分水口。

2）子午分水口至灞河分水口段

本段線路進行了南、北兩條線路方案比較，推薦南線方案。線路西起子午分水口，自西向東沿東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，以無壓流隧洞方式穿越神禾塬、少陵塬、白鹿塬，至灞橋區洪慶街辦車丈溝村西灞河分水口處結束，線路全長34.3 km。

二期工程南干線全線采用封閉方式輸水，全長103.33 km，由隧洞、箱涵、倒虹、渡槽及退水設施組成，其中箱涵2處，長2.46 km；隧洞4座，長89.7 km；倒虹3座，長9.11 km；渡槽1座，長2.06 km。南干線工程布置見圖1。

圖1 南干線工程布置示意圖

（2）南干線主要控制點水位及水頭分配

在滿足重力供水地形條件下，依據各受水點規劃水廠及分水口位置，結合輸水線路布設的情況，重點考慮支線預留6～10 m凈水廠處理水頭及支線水頭損失來確定各分水口水位高程，經計算，分段水頭分配見表2。

表2 南干線主要控制點水位及水頭分配表

（3）南干線縱向布置

縱向布置擬定了自流和局部加壓兩個輸水方案進行綜合比較。

1）自流方案

二期南干線具備全線自流的條件，依據南干線平面走向、地形地質和各分水口要求水位條件，方案布置如下：

①黃池溝至子午分水口段：起點設計水位514.38 m，西南郊分水口、子午分水口設計水位497.97 m、486.68 m，總水頭差27.7 m。1#隧洞長68.93 km、1#箱涵長0.1 km，縱比降均為1/2500。

②子午分水口至灞河分水口段：起點設計水位486.68 m，灞河分水口設計水位470.17 m，此段總水頭差為16.51 m，2#、3#、4#隧洞長 20.77 km、2#箱涵長 2.36 km，縱比降均為1/3000；滈河、潏河、浐河、灞河4座倒虹長11.16 km，滈河倒虹采用3.4 m×3.6 m單孔壓力箱涵，其余均采用2根DN2600壓力管道。

自流方案縱向布置見圖2。

圖2 南干線自流方案縱向布置示意圖

2）局部加壓方案

南干線主要建筑物以隧洞為主，長度占線路總長的87%，相應投資大，可考慮在適合的位置布置加壓泵站，增大水頭差，加大線路比降，以達到減少主要建筑物尺寸，降低工程造價的目的。而南干線輸水線路沿線穿越了滈河、潏河、浐河、灞河較大河流，具備布置泵站的條件。按照滿足隧洞過流能力要求的最陡比降、倒虹管徑相對最小的原則，并結合站址條件，綜合分析后選定在灞河東岸設置泵站，方案布置如下：

①黃池溝至子午分水口段：起點水位514.38 m，子午分水口設計水位483.82 m，水頭差30.56 m，主要建筑物1#隧洞西南郊分水口之前（40.93 km）縱比降1/2500，之后縱比降1/2000。

②子午分水口至灞河分水口段：起點水位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（灞河分水口設計水位），重力流水頭差29.57 m。2#、3#隧洞和2#箱涵縱比降均為1/2000，4#隧洞縱比降1/1500；滈河、潏河、浐河、灞河4座倒虹長9.72 km，滈河倒虹采用3.5m×4.0m單孔壓力箱涵，其余倒虹采用2根DN2200壓力管道。灞河泵站1處，設計凈揚程15.92 m，裝機功率5680 kW，壓力管道1.3 km。

局部加壓方案縱向布置見圖3。

圖3 南干線局部加壓方案縱向布置示意圖

3）方案比較

兩方案綜合比較見表3。自流方案、局部加壓方案均能實現工程目標，在技術上均不存在重大制約因素，從工程運行管理、移民占地、施工條件、工程投資和節能降耗等方面綜合考慮，南干線縱向布置方案確定自流方案。

表3 縱向布置方案綜合比較表

5 南干線退水工程布局

為解決工程事故檢修和安全運行要求，結合地形條件，在輸水干線穿越較大河流、溝道附近的重點建筑物進出口設置了退水，南干線沿線共布置了7處退水設施。

南干線無壓流輸水交叉建筑物的退水設施，在承泄區能力滿足的條件下，單孔建筑物按最大設計流量的100%確定，雙孔建筑物最大按設計流量的50%確定；南干線與輸水支線聯合布設及隧洞的退水設施，其退水流量按不小于支線最大設計流量、下游設計流量的50%確定。

南干線退水工程布置見表4。

表4 南干線退水工程統計表

6 結語

引漢濟渭二期工程南干線輸水流量大、線路長，供水任務重，沿線社會經濟發展迅速，涉及環境敏感區域、交叉對象多，在設計過程中，嚴格遵守相關法律、法規和規程的要求，科學規劃、合理布局，并注重環境保護、節約用地，對南干線工程布局方案進行了深入的分析、比較、研究，最終確定了二期工程南干線的工程布局，為引漢濟渭二期工程的順利實施奠定了堅實的基礎。