引子渡提水工程輸水線路工程布置綜合分析

袁麗娜，王永立，黃 凱

（貴州省水利水電勘測設計研究院，貴州 貴陽550002）

1 工程概況

引子渡提水工程擬從三岔河上的引子渡庫區提水入秀洞河，秀洞河上有已建的石朱橋水庫，秀洞河下游匯入紅楓湖，成為貴陽市和貴安新區供水的近期應急備用水源和遠期供水水源。引子渡電站水庫總庫容5.31億m3，正常蓄水位1086 m，死水位1052 m。石朱橋水庫為已建中型水庫，正常蓄水位1284 m。紅楓湖水庫為大（2）型水庫，正常蓄水位1240 m。

提水入河范圍可分為入石朱橋水庫和不入石朱橋水庫兩種方式。根據平面布置，不入庫方案輸水線路長約13.5 km，其中隧洞長10.2 km，隧洞出口高程1275 m，高位水池水位1285 m。入庫方案輸水線路較長約9.25 km，其中隧洞長6.6 km，隧洞出口高程1300 m，高位水池水位1307 m。不入庫方案揚程較入庫方案低22 m，但卻不能直接進入貴安新區供水網，此外隧洞明顯增長，且隧洞大部分位于煤系地層，施工風險大，投資大幅度增加，因此僅對入庫方案進行比較。提水線路共擬定北線輸水方案、中線輸水方案、南線輸水方案，走線布置示意見圖1。

圖1 輸水線路布置圖

2 輸水線路布置

2.1 北線布置方案

北線輸水方案泵站位于引子渡庫區右側水跳巖支流與主河道的匯口，泵站布置于拱式結構上，上水管道沿山凹地形經長沖溝谷向東北至高位水池，上水管長2710 m（樁號長2695），水池水位1304 m，設計揚程260 m，之后采用6.565 km長的院子頭隧洞將水輸送至位于秀洞河左側的擺撈鄉支溝自流入秀洞河，隧洞末端水面高程1300 m，線路總長9.26 km，見圖2、圖3。

對走線縱剖面進行分析，采用一次提水直接將庫水提至高位水池。

圖2 北線平面布置圖

圖3 北線方案縱剖面圖（縱橫1∶5）

根據泵站站址地形地質條件分析，泵站下部采用拱式結構，泵站提水流量2.25 m3/s，設計揚程260 m，布置8臺長軸深井泵，裝機容量1.2萬kW。上水管采用雙管布置，管長2710 m，管材為鋼管，管徑1.1 m，結合地形條件采用混凝土地埋管。

上水管末端高位水池不設調節能力，水流直接進入隧洞，院子頭隧洞長6.565 km，穿越地層為二疊系茅口組中厚層灰巖、白云巖夾泥質白云巖，二疊系峨眉山玄武巖，二疊系長興組泥巖、頁巖夾泥灰巖、燧石灰巖、硅質巖，其中隧洞穿越長興組煤系地層長度約3 km，隧洞出口南側約400 m布置有谷豹煤礦，出口北側約700 m布置有馬田煤礦，因此隧洞位于煤系地層開挖，施工風險大，投資高，受附近煤礦采空影響大。

2.2 中線布置方案

中線方案取水泵站位置及布置型式同北線方案，輸水線路向東南方向延伸穿過干河溝沖溝和毛針沖山脊地形，再經楓香田二級泵站提水至雞場壩埡口后自流入秀洞河，輸水線路總長7.4 km，見圖4、圖5。

圖4 中線方案平面布置圖

對走線縱剖面進行分析，采用兩級提水方式，一級穿洞泵站位置與北線方案相同，設計揚程175 m，二級楓香田泵站位于楓香田田壩北側，設計揚程104 m。

圖5 中線方案縱剖面圖（縱橫1∶5）

一級穿洞泵站布置與北線方案基本一致，泵站提水流量2.25 m3/s，設計揚程177.29 m，布置8臺長軸深井泵，裝機容量0.8萬kW。上水管道沿坡面延伸至大寨附近的高位水池，長845 m，水池水位1227.09 m，末端接大寨隧洞。大寨隧洞長841.64 m，進口底板高程1225.98 m，采用城門洞形，大寨隧洞末端接大寨豎井，豎井底部高程1096.76 m，豎井高129 m。

干河溝平洞上游接大寨豎井，下游接旺寨豎井，長1214 m，上游段520.52 m為順坡，坡度2%，下游段613.49 m為逆坡，坡度2%，中部80 m段為暗涵，干河溝來水由頂部通過。

二級提水泵站（楓香田泵站）為地面式泵站，泵站提水流量2.25 m3/s，設計揚程106.5 m，布置8臺離心泵，裝機容量0.48萬kW。

楓香田上水管由楓香田泵輸水至雞場壩埡口，管長（樁號）1.045 km，雙管布置，管徑1.1 m，采用鋼管，出口設計水位高程1325.00 m。雞場壩渠道長641.1 m，明渠采用梯形漿砌石和混凝土襯砌，暗渠采用城門洞C25砼襯砌。

2.3 南線布置方案

南線方案泵站位于主河道右岸華堡洞附近，距離下游水跳巖支流匯口1.6 km，輸水線路為：華堡洞—林家大坡—龍潭壩—梅家大坡—苗寨—雷打巖—楓香田—雞場壩。其中楓香田之后走線與中線方案基本一致。

對泵站至楓香田段進行縱剖面地形地質分析，若采用兩級提水（見圖6），二級泵站設在楓香田，則需采用三個隧洞穿過林家大坡、梅家大坡和雷打巖山脊，根據地質剖面分析，除林家大坡基本在灰巖地層成洞外，梅家大坡和雷打巖隧洞均在煤系地層成洞，且洞頂為村寨，雷打巖隧洞上部因小煤礦開采形成地質災害區，因此南線方案若采用兩級提水方案風險大，對周邊影響大，故宜采用單級提水后沿地表鋪管道輸水方案。

圖6 南線方案兩級提水布置縱剖面圖

根據單級提水方式布置，泵站采用岸邊式，下部設豎井+平洞取水，上水管沿坡面延伸至林家大坡根附近的高位水池，水池水位1335 m，設計揚程286 m，之后采用倒虹管沿龍潭壩、梅家大坡、苗寨、雷打巖、楓香田至雞場壩埡口，然后接雞場壩渠道自流入秀洞河。楓香田之后管道、渠道走線與中線方案基本一致，輸水線路總長7.02 km，見圖7、圖8。

圖7 南線方案單級提水平面布置圖

圖8 南線方案單級提水布置縱剖面圖（縱橫1∶5）

南線方案取水泵站位于主河道右岸華堡洞位置，距離下游水跳巖支流匯口1.6 km，對站址泵站型式分析如下：

該段主河道較窄，正常蓄水位時寬度僅為120 m左右，若布置浮船泵站，浮船支臂長度就已經超過百米，故不能采用浮船泵站。該段河谷為“V”形河谷，靠近岸坡布置排架式泵站非常困難，無圍堰施工條件，且水泵靠近河中心，阻斷景區規劃的航道，故不能采用岸邊排架式泵站。若采用山體內地下泵站，目前電站已運行多年，地下水位線受庫水位影響抬高，地下廠房施工困難，工程量大。因此較為經濟合理的泵站型式為岸邊地面式泵站+豎井+平洞取水。泵站布置8臺長軸深井泵，設計揚程286 m，提水流量2.25 m3/s，裝機容量1.28萬kW。

圖9 華堡洞泵站平面布置示意圖

華堡洞取水泵站位于引子渡庫區主河道右岸，出露地層為二疊系中統茅口組灰巖，地形坡度30～35°，地表覆蓋層較淺，巖層緩傾右岸約10°，為逆向坡，坡面穩定性較好。華堡洞取水泵站由上部廠房、取水豎井和下平洞結構組成，泵站平面布置圖見圖9。

泵站上水管道沿坡面延伸至林家大坡附近的高位水池，長1010 m，水池水位1335.00 m，下游接輸水倒虹管。倒虹管沿林家大坡、龍潭壩、梅家大坡、雷打巖、楓香田延伸至雞場壩埡口，長5630 m，采用球墨鑄鐵管雙管輸水，管徑1.1 m。倒虹管末端接雞場壩渠道，設計同中線方案。

3 輸水線路比選

根據三條走線方案布置，主要特征參數對比見表1。

表1 三條走線方案布置對比表

1）工程布置

北線方案長度是另外兩條走線方案的1.25～1.32倍，中線和南線方案優。

2）地形地質條件

北線方案泵站布置地形地質條件較好，但隧洞下游端需穿過煤系地層和地質災害區，地質條件差。中線方案泵站及隧洞地質條件均較好。南線方案取水泵站地勢較陡，管道在雷打巖附近有煤礦開采的地質災害，地表走管有一定影響。因此就地形地質條件而言中線方案最優。

3）建筑物布置

北線方案泵站布置條件較好，上水管穿過耕地，有一定影響。中線方案一級泵站同北線方案，上水管布置大部分為荒坡，二級泵站位于楓香田田壩北側，上水管需穿過楓香田村寨，隧洞位于地下，對景區影響小，中線方案布置條件較好。南線方案除與中線相同的末端渠道外，其余全部為地表管道，需穿過村寨和小煤礦開采區，受地表地質條件影響因素多。因此從建筑物布置上看，中線方案受外界影響較小，布置較優。

4）施工組織

北線方案泵站地形條件較好，泵站距離現有公路高差約70 m，施工道路布置條件好；但隧洞明顯增長，需設置施工支洞，且隧洞有近下游段在煤系地層內開挖施工，同時受到附近煤礦開采影響，施工風險非常大。中線方案一級泵站施工條件與北線方案一樣，楓香田泵站距離現有公路僅150 m，地形寬緩，施工條件好。南線方案泵站距離現有公路高差約150 m，施工道路長，布置困難；取水泵站需進行豎井開挖和平洞開挖，平洞高程低于水庫死水位，可實施性差，且根據引子渡近年運行水位資料來看，水庫運行水位整體呈現抬高趨勢（從流域來水量計算，電站運行水位低于設計運用水位），使得施工條件和施工風險非常大；此外輸水管線沿山坡起伏布置，需要臨時施工道路也較多。因此就施工條件而言中線方案最優。

5）工程占地和環境影響

工程占地方案，北線方案最少，中線次之，南線方案因管道鋪設和施工臨時道路，明顯較高。根據斯拉河風景區范圍分析，三條走線均要在景區布置泵站，輸水線路北線在景區范圍最少，中線最多，但中線方案多采用隧洞穿過，影響較小。南線方案輸水管線長，沿坡面布置，對地表擾動大。因此從占地和環境影響而言中線方案最優。

6）泵站機電設備

單級提水方案水下深度相對較大，電動機容量較大、機組運行期間存在較大的風險性，而采用兩級提水泵站揚程較低，水泵生產制造水平相對成熟。

7）工程投資

對三條走線分別進行近期規模和遠期投資估算，投資對比見表2。從近期實施投資來看，南線方案投資最少。

遠期擴容規模按1.51億m3年供水量估算，泵站及輸送管線需擴容，隧洞已滿足遠期輸水要求，占地及水保等投資考慮到利用部分近期已實施的輔助工程因素，取與近期相同值。從遠期總規模實施投資來看，南線方案投資最多，北線與中線投資相當。順著社會經濟發展，工程投資中建筑工程投資比重越來越低，占地和環保等投資比重越來越高，因此從遠期總規模來看，南線方案與另外兩個方案的投資差比計算更大。

就運行管理而言，南線和北線為一級泵站，北線方案揚程略低24 m～26 m，采用年供水量0.606億m3估算，北線方案節省電費約300萬元，北線方案較優。

就工程風險而言：北線方案隧洞受附近煤礦開采影響，施工風險明顯大；南線方案庫岸實施平洞豎井施工風險大，不確定因素多，管道沿山坡鋪設，局部通過地質災害區，運行管理有一定風險。因此就工程風險而言，中線方案最優。

綜上所述可見，中線方案取水泵站同北線方案，輸水線路末端同南線方案，綜合了另外兩條走線方案取水點水下施工少、風險小和末端翻越埡口、無穿越煤系地層隧洞的優點，同時線路中間段主要采用隧洞輸水，后期擴容能力強，投資較優，且工程實施和運行風險最小，因此推薦采用中線輸水方案。

表2 三條走線方案投資估算表 單位：萬元

4 結論

通過對引子渡提水工程輸水線路布置的綜合分析，從工程地質條件、建筑物結構、工程布置、施工組織、工程占地和環境、泵站機電設備以及工程投資等方面進行綜合考慮，最終選擇中線為最優輸水方案。