寧武供水工程可研設計中的取水方案比選

張力鵬

（山西省水利水電勘測設計研究院，山西 太原 030024）

1 工程概況

寧武供水工程是山西省寧武縣工業及城市生活用水的引水工程，分別為：潞寧煤化工有限公司供水，供水流量為0.44m3/s；中電投寧武坑口電廠和同煤北辛窯礦井供水，供水流量為0.17m3/s；華潤寧武煤矸石電廠供水，供水流量為0.05m3/s；寧武縣城供水，供水流量為0.18m3/s。

寧武供水線路主要建筑物包括龍泉水庫進水線路、旁通線路、供水線路及龍泉水庫。

2 取水方案研究

寧武供水工程的取水水源——山西省萬家寨引黃工程南干線，是山西省萬家寨引黃工程的重要組成部分，從萬家寨水庫取水，經總干線到達南干線。

南干線以隧洞或埋涵輸水方式從寧武縣附近通過，比較理想的取水口位置有兩處，分別為小狗兒澗支洞和周家堡支洞，需要進行方案比較。

由于萬家寨水庫每年8、9月份降低水位排沙不宜引水，引水時段為每年的10月至翌年7月，引水期為10個月，因此需要設置調蓄水庫。

本工程是向寧武縣提供工業用水和城市生活用水，年供水量2 520萬m3，其中，城市供水545萬m3，工業供水1 975萬m3。工業供水包括潞寧煤化工項目1 329萬m3，中電投坑口電廠項目348萬m3，同煤北辛窯礦井建設項目138萬m3，華潤寧武煤矸石電廠160萬m3。

由于工業供水對象均為用水大戶，因此采用直接送至各用水點的供水方式，各供水點的位置見表1。

表1 用水戶分布情況表

在進行《萬家寨引黃南干忻州供水工程規劃報告》編制時，各供水點的位置尚未確定，因此，該報告按距寧武縣城最近的原則確定取水口位置為周家堡支洞，對應的調蓄水庫為李家莊庫址。該庫址位于李家莊村附近，在溝口筑壩成庫，壩體總長約470m左右，庫容按照兩個月的調節水量再加死庫容確定，總庫容為550萬m3，庫水位為1 490m，最大壩高為35m。

目前，各供水點大致位置已經確定，因此本次可研設計中，根據各供水點位置并結合調蓄水庫條件，提出了單水源和雙水源兩個方案進行比較。

2.1 單水源方案（方案一）

根據各供水點位置和調蓄水庫條件，小狗兒澗支洞具備作為單一水源的條件。

本方案從小狗兒澗支洞取水，經交通洞、小狗兒澗支洞至支洞出口，支洞出口附近興建龍泉水庫作為本工程的調蓄水庫，支洞出口至調蓄水庫以1.44 km管道相接。

龍泉水庫位于小狗兒澗村北，高程關系、庫容條件、地形和地質條件均較為適宜。按調蓄庫容需要和滿足向各用水戶自流供水的要求（沿線各供水點高程范圍為1 360～1 390m），龍泉水庫正常蓄水位確定為1 450m，總庫容400萬m3，壩型為碾壓均質土壩，由于庫區出露灰巖，根據地質建議庫盆采用復合土工膜全庫盆防滲。

輸水管線從龍泉水庫出水口起開始，經過大水口村，后折向東經過馬家梁村、陽方口鎮，后沿恢河向南，途經石咀村、東麻峪寨、馬家灣、新建村到寧武縣城北部附近，末端設置事故調節池，沿線設置3條分水支線及調節池為各主要用水戶供水，供水干管長19.7 km，支管長5.9 km，干管管線沿省道崞五線或恢河岸邊鋪設。

2.2 雙水源方案（方案二）

分別從小狗兒澗支洞和周家堡支洞取水，向各供水戶供水。

小狗兒澗支洞取水點的布置在龍泉水庫前同方案一，本水源僅負責向潞寧工業園區供水。龍泉水庫正常蓄水位1 450m，調節庫容210萬m3，供水線路從龍泉水庫起，至大水口村東北部的潞寧工業園區止，供水管線長5.55 km，沿省道崞五線鋪設。

周家堡支洞取水點負責向其余供水點供水。在周家堡支洞南干線樁號CH71+470.854附近建造地下分水閘室一座，閘室布置在原周家堡支洞與主洞銜接處的人工鉆爆法施工洞段下游，將7#洞主洞段向下擴挖后形成底部格柵引水式進水池，通過一段1.3km無壓隧洞將引黃水自流引出。

《萬家寨引黃南干忻州供水工程規劃報告》中提出的本引水口的調蓄水庫為李家莊庫址。該庫址地質條件較差，下游溝口有朔黃鐵路（填方路段）通過。本次設計時該水源只負責寧武縣的部分供水，所需調蓄庫容減少，因此，在李家莊壩址南側鄰谷新選了大洼溝庫址，該庫址庫容條件雖差，但總庫容可達到220萬m3，能夠滿足調蓄需要，且地質、地形條件較李家莊好。除這兩處庫址外，附近沒有適宜的庫址。

大洼溝水庫正常蓄水位為1 492m，總庫容190萬m3，采用面板堆石壩，垂直防滲。供水線路從大洼溝水庫開始，基本沿恢河布置，經過寧武縣城、新建村、馬家灣村、石湖河、東麻峪寨至石咀村結束。供水管線長20.56 km，沿途設置寧武分水口、在石湖河設置華潤分水口、至石咀為中電投寧武坑口電廠和同煤北辛窯礦井供水，均為自流輸水。

3 方案比較

兩方案均可滿足工程需要，需要從取水方式、線路布置、管線壓力等級、調蓄水庫、施工條件、管理運行等方面進行全面比較。

（1）取水方式：方案一從引黃南干線7#隧洞小狗兒澗支洞一處取水，方案二從引黃南干線7#隧洞小狗兒澗支洞處和周家堡支洞兩處取水。小狗兒澗支洞處主洞底高程高于支洞出口洞底高程，可利用小狗兒澗支洞布置輸水管線自流出洞，而周家堡支洞處主洞底高程遠低于支洞出口洞底高程，無法利用周家堡支洞布置管線，需要通過1.3 km隧洞與引黃南干線7#隧洞主洞相接才能實現自流引水。方案一明顯較優。

（2）線路布置：方案一為單水源布置，線路從取水口開始，至龍泉水庫，后沿崞五線至陽方口，再沿恢河向南至寧武縣城附近，干線長22.5 km，支線長5.9 km，總長度為28.4 km。方案二為雙水源布置，分為龍泉供水線路和大洼溝供水線路。小狗兒澗線路起點和線路布置同方案一，只是終點為大水口村西北部的潞寧工業園區，線路長8.4 km。大洼溝供水線路從周家堡隧洞出口開始后沿恢河右岸布置，向北經過寧武縣城、新建村、馬家灣村、石湖河、東麻峪寨至石咀村結束，干線長20.56 km，支線長1.4 km，兩條線路總長度合計為30.33 km，其中，管線長度29.03 km，隧洞長1.3 km。兩方案線路比較，方案一總長度小，方案一總體管徑要大于方案二，但方案二包括1.3 km隧洞，方案一稍優。

（3）管線壓力等級：方案一線路壓力等級為根據龍泉水庫正常蓄水位和管線埋設高程計算，最大工作壓力為3.1MPa。方案二中，龍泉供水線路最大工作壓力為0.8MPa；大洼溝供水線路壓力等級根據大洼溝水庫正常蓄水位和管線埋設高程計算，最大工作壓力為2.8MPa。方案二稍優。

（4）調蓄水庫：方案一為所有用戶供水，只需設置一座調蓄水庫（龍泉水庫），調蓄庫容為400萬m3；方案二需要設置兩座調蓄水庫。在總庫容基本相同、建庫條件允許的情況下，興建一座水庫投資較低，因此方案一明顯較優。

（5）施工條件：引黃南干線7#洞小狗兒澗支洞斷面為馬蹄型，具備洞內開挖管槽的條件，具備施工方便、節省投資的優點。方案一明顯優于方案二。

（6）方案一利用已建的小狗兒澗支洞，可作為以后管理運行的交通通道使用且距離調蓄水庫較近，可結合調蓄水庫設置供電、管理系統，既不產生新的征地范圍，又便于統一管理。也明顯優于方案二。

綜上所述，方案一投資較低、施工簡單、便于管理，因此推薦方案一。

4 結束語

通過對寧武供水工程可研設計中的兩種取水方案（單、雙水源取水方案）進行全面分析，從取水方式、線路布置、管線壓力等級、調蓄水庫、施工條件、管理運行等方面進行了綜合比較。比較得出，單水源取水方案（方案一）投資較低、施工簡單、便于管理，因此推薦采用單水源取水方案。