大型引調(diào)水工程取水方案及線路比選

顏 婷

（四川水發(fā)勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限公司，四川 成都 610072）

大型引調(diào)水工程取水方案及線路的比選工作，是確保工程設(shè)計(jì)科學(xué)性、合理性和可行性的關(guān)鍵步驟。這一過程不僅涉及工程的技術(shù)細(xì)節(jié)，還關(guān)系到工程的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。只有通過科學(xué)合理的比選，才能確定最佳方案，確保引調(diào)水工程的順利實(shí)施和運(yùn)行。因此，在進(jìn)行大型引調(diào)水工程設(shè)計(jì)時(shí)，必須認(rèn)真對(duì)取水方案及線路進(jìn)行比選，線路的長(zhǎng)度需要盡量縮短，以減少輸水時(shí)的阻力和能耗，降低工程投資。鑒于此，本文結(jié)合實(shí)例針對(duì)大型引調(diào)水工程取水方案及線路必選進(jìn)行研究，以期為類似工程積累經(jīng)驗(yàn)。

1 引調(diào)水工程路線方案設(shè)計(jì)及渠道布置的基本原則

引水工程是一種復(fù)雜的系統(tǒng)工程，它不僅關(guān)系到水資源的合理利用和調(diào)配，還涉及工程建設(shè)的可行性、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境保護(hù)等多方面因素，在進(jìn)行引水工程路線方案設(shè)計(jì)及渠道布置時(shí)，需要遵循以下幾個(gè)基本原則：

1.在選擇引水工程的路線時(shí)，首先要全面考慮地形地勢(shì)和水資源的分布情況。理想的路線是既能最大限度地利用自然地勢(shì)促進(jìn)水流，又能有效地連接水源和用水點(diǎn)。干渠和支渠的布置應(yīng)盡量沿等高線或分水嶺進(jìn)行，以減少工程對(duì)地形的改造和對(duì)環(huán)境的影響。斗渠的布置則應(yīng)考慮與等高線交叉，以便有效地跨越地形低洼或障礙物。

2.在保證工程質(zhì)量和功能的前提下，應(yīng)盡量減少工程投資和施工難度。這意味著在設(shè)計(jì)過程中要力求渠線的長(zhǎng)度最短、線形最平順，盡量避免大量的深挖和高填作業(yè)。同時(shí)，應(yīng)避免渠道穿越城鎮(zhèn)、村莊和工礦企業(yè)區(qū)域。如果無法避免，那么必須采取相應(yīng)的安全防護(hù)措施，以保障工程施工和運(yùn)行的安全。

3.在整個(gè)工程設(shè)計(jì)過程中，必須充分考慮工程運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，避免引水工程對(duì)環(huán)境和周邊社區(qū)造成不良影響。這就要求在渠系建筑物的選址和設(shè)計(jì)上，應(yīng)避開地質(zhì)條件不良的段落。對(duì)于無法避開的地段，應(yīng)采取適宜的布置型式和地基處理措施，以確保工程的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和安全性。

4.在規(guī)劃和設(shè)計(jì)引水工程時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮現(xiàn)有水利設(shè)施的利用，以及對(duì)水資源的合理調(diào)配和有效利用，避免重復(fù)建設(shè)和資源浪費(fèi)。同時(shí)，應(yīng)注意保護(hù)生態(tài)環(huán)境，避免因工程建設(shè)而造成的生態(tài)破壞和水資源污染。[1-4]

2 工程概況

本文以某大型引調(diào)水工程引水線路設(shè)計(jì)為例，對(duì)水源及線路的選擇進(jìn)行比選設(shè)計(jì)。

該大型引調(diào)水工程以城鄉(xiāng)生活生產(chǎn)供水、農(nóng)業(yè)灌溉用水為主，并為改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境創(chuàng)造條件。渠首引水流量大于50m3/s，年引水流量大于10 億m3，灌溉面積大于150 萬畝，工程等別屬于I 等，工程規(guī)模為大（I）型，引水工程由進(jìn)水口、輸水線路、調(diào)蓄水庫等組成。

3 引水工程取水水源及線路方案比選

3.1 水源選擇

該工程擬用單水源集中水源供水方案，解決渠道全供區(qū)的缺水問題，本著“節(jié)水優(yōu)先”“先當(dāng)?shù)亍⒑笸馑薄皟?yōu)先挖潛、適當(dāng)開源”等原則，按照“從內(nèi)到外、由近及遠(yuǎn)”的順序，擬定如下水源方案：

1.電站A 取水方案：該取水水源取自電站A，輸水總干線自西向東分別跨江A、江B 后分多條干線控制引調(diào)水工程全部供水區(qū)。

2.電站B 取水方案：該取水水源取自電站B，輸水總干線自西向東在某地區(qū)分水后，北干線繼續(xù)向東，分別跨江A、江B后，分干線控制引調(diào)水工程全部供水區(qū)。

3.水源選擇：從最大限度地利用自然地勢(shì)角度分析，電站A 取水口的優(yōu)勢(shì)在于控制高程明顯較優(yōu)，具備自流為水庫充水的條件；但從工程投資分析，電站A取水口最大可引水量低于電站B 取水口，需通過建設(shè)更多的水源區(qū)水庫工程調(diào)蓄來達(dá)到同樣的供水規(guī)模，預(yù)計(jì)水庫部分投資需相應(yīng)增大；從發(fā)電影響的角度來分析，電站B 取水口影響電量明顯低于電站A 取水口。綜合各方面因素來考慮，電站B 取水口相對(duì)較優(yōu)，進(jìn)一步比選需結(jié)合引水路線布局。

3.2 引水工程線路方案比選

引水工程線路選擇是整個(gè)引水工程方案設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容。在選擇引水工程線路時(shí)，需要綜合考慮地形地勢(shì)、水資源分布、工程投資、施工難度等因素。對(duì)該引水工程供水區(qū)地形條件進(jìn)行分析，工程供水區(qū)整體地勢(shì)西北高，東南低，水源工程位于供水區(qū)以西，整體總干線走向?yàn)樽晕飨驏|延伸，結(jié)合上述水源方案，引水工程輸水線路擬定如下。

3.2.1 電站A 取水方案輸水線路

擬定總干線1條，總干線全長(zhǎng)269.68km，干線3條，其中，干線1 長(zhǎng)98.7km，干線2 長(zhǎng)41.03km，干線3 長(zhǎng)106.49 km，其余分干線、支線及充水支線合計(jì)703.35km，輸水線路總長(zhǎng)1219.25km。

3.2.2 電站B 取水方案輸水線路

擬定總干線1 條：總干線全長(zhǎng)：225.91km.干線4 條，其中北干線長(zhǎng)40.5km，南干線長(zhǎng)98.7km，干線3 長(zhǎng)41.03 km，干線4 長(zhǎng)106.49km，分干線、支線及充水支線合計(jì)608.22km，輸水線路總長(zhǎng)1120.83km。

3.2.3 線路比選

1.輸水線路建設(shè)條件。電站A 取水線路方案隧洞進(jìn)口埋深大，可能存在軟巖變形、地下水豐富、水頭高的地質(zhì)問題，遇斷層可能突泥涌水，過灌口組地層有鈣芒硝，存在地下水硫酸鹽腐蝕性問題。

電站B 取水線路方案隧洞經(jīng)過含鈣芒地層，硝硫酸鹽腐蝕性問題僅在過江A 倒虹吸處較突出。后段存在碳酸鹽巖的突泥突水；穿江A、江B 底隧洞的涌水及圍巖穩(wěn)定問題。[5-8]從建設(shè)條件來看，電站B 取水方案線路建設(shè)條件相對(duì)較優(yōu)。

2.輸水線路總體長(zhǎng)度。電站A 取水方案輸水線路總長(zhǎng)1219.23km；電站B 取水方案輸水線路總長(zhǎng)1120.83km；兩個(gè)方案差異不大。

3.施工難度。電站A 取水方案主體工程施工：總干線前段隧洞采掘進(jìn)機(jī)施工；穿江倒虹管采用盾構(gòu)機(jī)施工，對(duì)施工工藝要求較高。電站B 取水方案主體工程施工：穿江倒虹管采用盾構(gòu)機(jī)施工，對(duì)施工工藝要求同樣較高，兩個(gè)方案施工難度相當(dāng)。[9]

4.工程投資。從工程投資角度分析，電站B 取水方案投資最少，電站A 取水方案投資較高。

4 結(jié)論

電站A 取水方案最大的優(yōu)勢(shì)為引水高程較高，總干線上調(diào)蓄庫容大，并可以自流為整個(gè)供水區(qū)配水，劣勢(shì)為線路布置隧洞投資大，同時(shí)影響的電站梯級(jí)較多，工程總投資大，電站B 取水方案最大的優(yōu)勢(shì)為最大可引水量總體較電站A 取水方案引水多，影響的電站梯級(jí)較少，工程總投資相對(duì)較少；從輸水線路長(zhǎng)度、工程投資、建設(shè)條件、施工難度等方面綜合比較，電站B 取水方案下的線路布置要優(yōu)于電站A 取水方案。引水工程路線方案設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜的工作，需要綜合考慮地形地勢(shì)、水資源分布、工程投資、施工難度等因素，從而確定最佳的引水工程路線。通過合理的引水工程路線方案設(shè)計(jì)，可以提高工程的經(jīng)濟(jì)性和可行性，減少對(duì)環(huán)境的不良影響，從而更好地服務(wù)于人民群眾的生產(chǎn)生活。[10]

5 我國引調(diào)水工程的發(fā)展趨勢(shì)與展望

引調(diào)水工程作為解決我國地區(qū)間水資源分布不均衡的重要手段，發(fā)展前景廣闊。

未來，隨著科技水平的不斷提高，引調(diào)水工程在我國將得到更廣泛的應(yīng)用。

首先，未來引調(diào)水工程將更加注重節(jié)約用水。隨著我國城市化進(jìn)程的加快和人口數(shù)量的持續(xù)增長(zhǎng)，水資源面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。因此，未來的引調(diào)水工程將更加注重節(jié)約用水，以實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用。這包括在工程建設(shè)過程中，采取高效節(jié)水措施，如雨水收集、廢水再利用等，以最大限度地減少對(duì)水資源的消耗。同時(shí)，引調(diào)水工程還需要通過科學(xué)的水資源調(diào)度和管理，確保水資源的合理分配和利用。這包括根據(jù)各地的水資源狀況和用水需求，制定合理的水資源調(diào)配方案，以滿足人民生活和工農(nóng)業(yè)用水的需求。[11]

其次，引調(diào)水工程將更加智能化。未來，隨著人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的快速發(fā)展，未來的引調(diào)水工程將更加智能化。通過運(yùn)用這些先進(jìn)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)更加精準(zhǔn)的水資源調(diào)度和管理。例如，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水質(zhì)、水量等數(shù)據(jù)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決水資源利用中的問題，確保水資源的安全和穩(wěn)定供應(yīng)。此外，智能化技術(shù)還可以幫助引調(diào)水工程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行和維護(hù)，提高工程的安全性和效率。例如，通過自動(dòng)化控制系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)水泵、閥門等設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制，確保工程的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

此外，引調(diào)水工程將更加注重生態(tài)環(huán)境保護(hù)。在引調(diào)水工程建設(shè)中，生態(tài)環(huán)境保護(hù)始終是一個(gè)不可忽視的問題。未來的引調(diào)水工程將更加注重生態(tài)環(huán)境的保護(hù)和恢復(fù)。在引調(diào)水工程的規(guī)劃和設(shè)計(jì)中，將充分考慮當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的特點(diǎn)，采取措施保護(hù)和改善當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。未來我國引調(diào)水工程的發(fā)展趨勢(shì)是節(jié)約用水、智能化和生態(tài)化。只有堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展理念，才能實(shí)現(xiàn)引調(diào)水工程的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展目標(biāo)，為我國水資源保障和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展提供有力支撐。同時(shí)，引調(diào)水工程還需要采取措施保護(hù)和改善當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境。例如，通過建設(shè)生態(tài)濕地、植樹造林等方式，可以有效改善當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧共生。