新疆烏恰縣東城引水工程方案比選

穆 燕

（五家渠農六師勘測設計研究有限責任公司，新疆 五家渠 831300）

0 項目背景

根據中央做出的關于新疆跨越式發展和長治久安的戰略部署，烏恰縣制定了《烏恰縣城東新區控制性詳規（2013-2030）》《烏恰縣城市規劃（2010-2030）》《烏恰縣工業園總體規劃（2013-2030）》等一系列發展規劃，計劃在烏恰縣東城開展工業園區、大棚建設基地和大規模城區建設，急需提高引水和水資源保障能力。為此，決定實施烏恰縣東城引水工程，自烏瑞克河取水，引水至烏恰縣東城新區。由于項目所在地地形變化復雜、地質環境較差，因此對引水工程方案進行比選分析。

1 工程概況

1.1 氣象水文

烏瑞克河流域地處中緯度歐亞大陸中心區域，屬中溫帶干旱荒漠氣候，氣候干燥，降水稀少，四季不明。春季風多，夏季溫涼短促，降水集中，冬季寒冷漫長，主要有雪災、大風、浮塵、冰雹、霜凍等災害性天氣。烏恰縣氣象站主要氣象要素統計見表1。

表1 烏恰縣氣象站主要氣象要素統計表

該河段無長系列水文實測資料，本項目沿用該流域已經通過審查的的水文分析計算成果，根據《新疆烏恰縣烏瑞克水庫工程水文分析計算》和《開普太希水庫工程水文分析計算分析報告》，烏瑞克河多年平均徑流量為5370 萬m3，P25%為6605 萬m3；P50%為4994 萬m3；P75%為3706 萬m3；P95%為2417 萬m3[1]。

1.2 流域水系

烏瑞克河是克孜河二級支流，是卡浪溝呂克河兩大支流之一，河流全長86 km，流域面積995 km2。烏瑞克河出山口以上河段山體陡峻，植被較少，河谷縱坡陡，降水豐沛；出山口以下為徑流散失區，河道展寬，縱坡平緩，地表徑流被下游農牧區引用，余水最終注入卡浪溝呂克河。擬建烏恰縣東城引水工程取水口，場址位于烏瑞克河出山口以上，取水工程場址以上集水面積為768 km2，河長59 km。擬建工程場址處多年平均年徑流量年內分配計算結果見表2。

表2 擬建工程場址處多年平均年徑流量年內分配計算表

1.3 工程布置

本工程擬新建輸水管道23110.85 m，設計流量為0.6 m3/s，管道沿線共設置附屬構筑物92 座，其中滲水廊道1 座、首部穩流池1 座、高位蓄水池1 座、沉砂沖砂建筑物1 座、各類閥門井32 座（其中閘閥井5 座、泄水井5 座、進排氣井22 座）、鎮墩43 座、防洪導流建筑物1 座、過路蓋板涵8 座、穿溝建筑物4 座。工程等別為Ⅴ等，工程規模為小（2）型，主要建筑物、次要建筑物和管道附屬構筑物級別為5 級。洪水標準按20 年一遇設計，設計流量330 m3/s；為50 年一遇校核，校核流量為532 m3/s。烏瑞克河水系及工程布置圖見圖1。

圖1 烏瑞克河水系及工程布置圖

2 方案比選

2.1 工程布置比選

2.1.1 渠首位置比選

根據渠首位置高程、水量和對渠首所處河段穩定性的要求等方面，共形成2 個備選方案。

方案一：方案一渠首位于烏恰縣東北康村上游6 km，位于河道略有收束處，左岸有巖體凸出，河床滲透系數較好，實測地下潛水埋深為自然地面以下10.30 m～13.10 m，地下水位高程為2421.50 m～2426.50 m。其渠首工程平面布置圖見圖2。

圖2 渠首工程平面布置圖（方案一）

方案二：方案二渠首位于方案一上游570 m 處，該處自然河道相對較寬、水流平順、自然河床天然砂礫較均勻，地表可見大量漂石，實測地下潛水埋深為自然地面以下14.30 m～14.40 m，地下水位高程為2431.20 m～2431.40 m，受一旁山溝地下水匯流影響，距離河道越遠處底下水位逐漸升高，其渠首工程平面布置圖見圖3。

圖3 渠首工程平面布置圖（方案二）

兩種方案均技術可行，兩處地質條件基本相同，主要區別在于：①方案一潛水埋深較高，滲水效果較好；②兩方案河床自然縱坡均在20‰左右，有一定量推移質泥沙，對本工程滲水廊道存在一定安全隱患，方案一左岸有質地較好的巖體凸出，渠首基礎可以做到巖體上，穩定性更好；③方案一自然河床斷面相對較窄，自然過水斷面更為穩定，工程渠首滲水廊道工程量更小。綜合考慮確定方案一為渠首位置。

2.1.2 管線布置比選

根據渠首位置和實際地形，共形成2 個備選方案，其平面布置圖見圖4。

圖4 管線布置方案平面布置圖

方案一：方案一線路總長為23110.85 m，該段管道起點接引水渠首—滲水廊道，末端接烏恰縣水廠，其管線布置分段地形描述見表3。

表3 管線布置方案一分段地形描述

方案二線路總長為19510.15 m，該段管道起點接引水渠首—滲水廊道，末端接烏恰縣水廠，樁號3+000 處需新建泵站1 座，其管線布置分段地形描述見表4。

輸水管線布置方案比選按表見表5。

表4 管線布置方案二分段地形描述

方案一、二均技術可行，兩者地質條件基本相同，工程投資方面方案一為7479.5 萬元，方案二為7205.3 萬元，兩者相差不大。主要區別在于：①方案二中間管段需泵站揚水，管段后段采用重力流方式輸水，而方案一輸水管線采用重力流方式引水，管道水壓和管道流態更為穩定；②方案一建成后可無人值守，方案二新建泵站需人員值班維護，且從長期來看運行費用較方案二節省。綜合考慮確定本工程管線布置采用方案一。

表5 輸水管線布置方案對比

2.2 工程形式比選

2.2.1 引水（渠首）形式比選

引水（渠首）形式考慮無壩引水工程、有壩引水樞紐工程、泵站引水樞紐工程和滲渠式引水工程4 種類型，其比選見表6。

表6 引水（渠首）形式比選表

通過比選，考慮烏恰縣地區河流多泥沙，但潛流水豐富，通過滲水廊道形式引水可以有效避免泥沙問題。且烏恰縣近十年康蘇、黑孜葦鄉、克恰提鄉、鐵列克鄉、波斯坦鐵列克鄉、飄爾托闊依鄉等多處滲水廊道引水工程建成，多年運行安全可靠，因此確定選用滲水廊道引水方案。

2.2.2 輸水形式比選

本工程跨越山區、丘陵、山前沖積平原三個地貌單元，輸水形式考慮管道輸水和暗渠輸水2 種方案，其比選見表7。通過比選，方案一水力條件較好、施工方便、節省投資，且對地形的適應性較好，選定為輸水方案。

表7 輸水形式方案比選表

2.2.3 輸水管材比選

在長距離管道輸水工程中，中等口徑以上的壓力輸水管道常采用鋼管、玻璃鋼夾砂管、PE 管、預應力鋼筒混凝土管（PCCP）、離心球墨鑄鐵管（水泥砂漿+環氧封面層）等五種管材，其對比見表8。

針對本工程地形變化復雜、地質條件差、局部水頭壓力大、工期緊等因素考慮，離心球墨鑄鐵管耐內外壓能力強、水質無污染、整體性好、工藝簡單且便于維修，參考新疆和烏恰本地已實施過的長距離輸水管道工程，確定本工程全線使用離心球墨鑄鐵管(水泥砂漿+環氧封面層)管材。

3 結論

烏恰縣東城引水工程所在地地形變化復雜、地質條件較差，且水源地烏瑞克河存在泥沙含量較高等問題，參考近年來本地引水工程經驗，經比選確定了東城引水工程方案：

1）通過方案比選，確定了東城引水工程渠首位于烏恰縣東北康村上游6 km 河道收束處；輸水管線沿烏瑞克河道右岸布置，滲水廊道穿越康什維爾村，末端至烏恰縣水廠，線路總長為23110.85 m；工程采取滲水式廊道引水，采取離心球墨鑄鐵管（水泥砂漿+環氧封面層）管道輸水。

表8 管材方案比選表

2）項目實施后，有效改善灌溉面積0.15 萬畝，為工業園區供水1327 萬m3/年，產生工業效益318.48 萬元/年；項目實施后，有效增加地表水利用效率、減少地下水開采，生態效益顯著；項目還可以改進促進產業結構升級，逐步提高項目區經濟水平，社會效益顯著。

3）項目建成后經過數年運行，工程調度運行情況良好，水量水質穩定，說明工程方案的選取是合理的。