新龍堡水庫與黃家灣水庫延伸供水方案比選研究

劉榮陽

（貴州省水利水電工程咨詢有限責任公司,貴州 貴陽 550000）

1 工程概況

黃家灣水利樞紐工程位于貴州安順市南部紫云縣境內,壩址在紅水河的一級支流格凸河中游河段,壩址位置位于紫云縣板當鎮黃家灣河段上,壩址距紫云縣城距離約20 km。黃家灣水利樞紐工程是綜合利用的水利工程,主要任務是以紫云縣城鄉生活和工業供水、農業灌溉為主,并結合發電。黃家灣水庫建成后,設計多年平均總供水量為9321 萬m3/a。黃家灣水庫總庫容15720 萬m3。工程等別為Ⅱ等,工程規模為大（2）型。黃家灣水利樞紐工程由水庫首部樞紐工程（大壩樞紐工程+發電工程）和供水、灌溉工程三部分組成。目前,大壩樞紐已下閘蓄水,壩后電站及灌區還在建設中,工程還未產生效益。經現場調研分析,至規劃2030年,水庫供水區多年平均需水規模達到4163 萬m3/a。可對水庫供水區以外的區域進行需水分析,擴大供水區范圍,充分發揮水庫供水效益。

擬建新龍堡水庫位于紫云縣猴場鎮新龍堡村,總庫容313 萬m3,工程等別為Ⅳ等,工程規模為小（1）型。設計供水范圍為紫云縣猴場鎮打啷村、大田壩村、茶山村及大營鎮三合村,受水區農村人口現狀為7267 人,灌溉水田6015 畝、旱地2005 畝,設計年供水量為331.2 萬m3。新龍堡設計供水區位于黃家灣供水區南面約8 km,與黃家灣供水區范圍未重疊。理論上可通過黃家灣水庫管道延伸工程解決以上供水需求。現對黃家灣末端供水延伸供水工程及擬建新龍堡水庫兩個方案,從項目技術可行性、經濟性合理性等方面進行分析。

2 水庫及供水區關系

擬建新龍堡水庫死水位1230 m,供水區范圍高程1105 m～1220 m,供水區屬自流供水。

新龍堡設計供水區位于黃家灣水庫南部直線距離約40 km, 黃家灣水庫向南部區域輸水的工程為黃家灣干渠及水塘支渠。

黃家灣水庫死水位1035 m,黃家灣干渠總長24.332 km,起點高程1032 m,終點高程1014.537 m,水塘支渠接黃家灣干渠,水塘支渠總長24.145 km,在水塘鎮南部羊場寨新建羊場泵站提水,從高程1011 m 提水至1094 m（凈揚程83 m）,其他段全部為自流輸水,水塘支渠終點底板高程1073 m。水塘支渠終點距新龍堡8 km,見圖1。

圖1 水庫及供水區位置高程關系

3 方案擬定及設計

對新龍堡水庫樞紐工程和利用黃家灣水庫水塘支渠延伸供水至新龍堡兩個方案進行比選。由于兩個方案新龍堡供水區的供水建筑物一致,壩址后供水管設計及投資一致。

（1）方案一：新龍堡水庫樞紐工程

1）方案設計

新建新龍堡水庫樞紐工程初設已批復,方案與初設一致,樞紐由C9015 堆石混凝土重力壩+壩身開敞式泄流表孔+右壩段壩身取水兼放空管+供水管線組成。壩頂高程 1251.00 m,壩基最低高程 1205.00 m,最大壩高 46 m,壩頂寬度 5 m,壩頂長 128 m。取水管設計流量0.5003 m3/s（供水引用流量0.4822 m3/s+生態用水量0.0183 m3/s）。供水工程由輸水管道及無壓輸水隧洞組成,為自流輸水,輸水線路總長10 km。其中,輸水管總長8.6 km,管徑為φ700 mm～φ300 mm,均為K9級球墨鑄鐵管。無壓輸水隧洞段長1.37 km,隧洞為 2.0 m×2.5 m 城門洞。

2）方案一工程投資

總投資為21582.63 萬元,工程部分投資14421.12 萬元,專項部分投資7161.51 萬元。其中：建設施工征地移民6177 萬元。

（2）方案二：利用黃家灣水庫延伸供水工程

1）取水位置選擇

選擇從水塘支渠取水延伸至新龍堡,取水點處的斷面過流流量需大于新龍堡主管供水設計流量,新龍堡供水管首部設計取水流量0.4822 m3/s。選擇從水塘支17+731.482 處引水,該斷面處水塘支渠斷面為梯形,底寬1 m,墻高1.2 m,兩側邊坡1∶0.3,原設計流量0.577 m3/s。經過復核,當水深為1 m 時,過流為1.088 m3/s,大于渠道原設計流量0.577 m3/s+本次新龍堡供水流量0.4822 m3/s=1.0592 m3/s。即該處取水既可滿足黃家灣原設計流量供水,也可以滿足新龍堡供水,僅渠道超高減少。所以從該樁號處取水延伸至新龍堡合理。

2）輸水線路布置設計

①線路布置的原則

盡量縮短線路的長度,盡量避開生態紅線；減少拆遷,少占良田；施工、維護方便,節省造價。

②輸水線路布置

黃家灣延伸供水工程取水點處渠道底板高程1081.127 m,新龍堡供水區1105 m～1220 m,由于輸水距離較長、地形起伏,線路選擇過程中,對泵站方案,輸水末端長短隧洞方案均進行比選,并且考慮盡量避免占用生態紅線,最終確定輸水線路最短且最經濟到新龍堡壩址布置方案如下：

取水點位置為水塘支渠樁號17+731.482 處,新建泵站從取水點提水1.7 km 至高位水池后,輸水管線自流至新龍堡壩址。輸水管線路總長16.99 km,其中1#輸水主管11.64 km,無壓輸水隧洞2.6 km,2#輸水管2.75 km。新龍堡壩址后供水管布置沿用擬建新龍堡水庫供水工程。

③方案設計

泵站從取水點1081 m 提水至1300 m（凈揚程219 m）,泵站選用720×60×4 臥式雙吸中開離心泵,2 用一備,DN700 上水管線長1730 m。

根據輸水管設計流量,在滿足末端水壓的要求下,選擇最小管徑,力求投資最省。管道采用單管布置,輸水管管徑為700 mm。管道沿線多為河道兩岸階地,施工相對便利,管材選擇K9 級球墨鑄鐵管較經濟。

無壓輸水隧洞段長 2.6 km,隧洞為 2.0 m×2.5 m 城門洞,輸水隧洞比降2.5‰,進口高程1266.5 m,出口高程1260 m。

3）方案二工程投資

工程總投資為15945.25 萬元。工程部分投資14239.72 萬元,專項部分投資1705.52 萬元。其中：建設施工征地移民1485.52 萬元。

4 方案比較

兩個方案從項目前期、建設征地移民安置、“三區三線”、施工條件、工程投資、運行管理等因素綜合的進行分析對比[1],見表1。

①黃家灣水庫延伸供水工程施工期相對較短,但項目需重新上報調整,并且占用基本農田,限制性條件較多。

②黃家灣水庫延伸供水工程方案初期一次性投入建設工程費用較低,工程總投資15945.25 萬元,較新龍堡水庫樞紐工程方案總投資21582.63 萬元低5637.38 萬元。主要原因為擬建新龍堡水庫淹沒占地415.46 畝,工程建設征地移民安置補償費用高,專項費用高5455.99 萬元。兩個方案的工程部分總投資基本相當,黃家灣水庫延伸供水工程方案總投資14239.72 萬元,擬建新龍堡水庫方案總投資14421.12 萬元。

③黃家灣水庫延伸供水工程方案需要提水302 m,每年運行費用較擬建新龍堡水庫方案增加214.38 萬元。運行成本水價較擬建新龍堡水庫高0.59 元/m3。

5 結論及建議

黃家灣水庫延伸供水工程方案總投資較低,但提水揚程高、年運行成本高,且涉及基本農田,需重新上報調整,屬于重大設計變更事項；擬建的新龍堡水庫屬自流供水,年運行成本較低,且生態紅線和基本農田已通過“三區三線”劃定調整。綜合以上因素,新龍堡水庫方案較優。

目前水庫還未開工建設,建議完成新龍堡水庫工程建設。