山西省中部引黄工程首部取水枢纽方案比选

王 瑛

（山西省汾河水库管理局，山西 太原 030012）

1 项目概况

中部引黄工程作为山西大水网建设“两纵十横”中第四横的延伸，工程规模为大（二）型，工程涉及4市17个县（市、区）。本工程包括取水工程和输水工程。取水工程位于保德县境内，进水塔位于天桥水电站库区上游枣林沟入黄河沟口处左岸，距天桥水电站枢纽约1.4km。设计取水流量23.55m3/s，水泵设计扬程200m；装机容量9.6万kW，输水线路长384.5km。

工程建成后，可新增灌溉面积10万hm2，不仅能缓解沿线工业供水、农业灌溉和生态供水紧缺的矛盾，而且为兴县循环工业园区、临县三交工业园区以及离柳中能源重化工基地和汾阳、孝义新型循环工业区等一大批大型项目的落地奠定了基础。

2 首部取水枢纽比选

2.1 首部取水枢纽选址比较

根据工程供水规划范围，经现场查勘，在保德县境内适宜兴建本工程取水枢纽的黄河河段主要有两段，即保德县城上游约7km的天桥水电站库区和保德县城下游约13km的朱家川河入黄河口附近河段。通过比选，天桥库区取水枢纽位置在取水泥沙条件、泵站管道布置、泵站扬程等方面有较大优势，故将首部取水枢纽选在天桥水电站库区。

2.2 首部取水枢纽方案比选

天桥水电站各特征水位分别为：校核洪水位836.09m，设计洪水位832.54m，发电正常蓄水位834m，发电最高水位834.76m，汛限水位830m，死水位828m，P=95%保证率下取水位831.42m，P=5%保证率下取水水位834m。

根据天桥水电站特征水位参数及本工程设计引水量和取水水位要求，结合现场查勘情况，沿天桥水电站库区左岸由下游至上游，天桥水电站左坝头、大井沟沟口及康家沟沟口基本满足本工程设置取水口建筑物的工程条件。根据各取水口不同位置，选定3个取水方案进行比较。2.2.1 方案一

取水口布置于天桥水电站左坝头上游约100m处库区左岸，岸坡较陡，紧靠禹保沿黄公路。该处出露的地层主要为奥陶系中统峰峰组厚层泥灰岩夹灰岩，约在850m高程以上出露石炭系中统本溪组铝土岩及山西式铁矿及石炭系上统太原组砂岩、页岩及煤层。据天桥水电站库区泥沙淤积实测资料分析，该取水口处泥沙淤积高程为819～829m。天桥水电站左坝头以东约700m处为暖泉煤矿采区，煤矿范围东西长约6.5km，南北宽约4.3km；左坝头以南分布着5座已关停小煤矿的采空区。

取水口设塔式进水口取水，进水塔底高程827.3m，设计最低取水水位831.42m，最高取水水位834m，进口设拦污栅和检修闸门各1道。取水口后接无压引水隧洞，隧洞沿南东45°方向穿越禹保沿黄公路和黄崖沟右岸山体后进入取水泵站厂区，全长260m；引水隧洞出口接长45.5m的无压暗涵送入取水泵站进水池。

取水泵站厂区布置于黄崖沟右岸，面临黄崖沟，背靠山体。受地形条件限制，泵站采用侧向进出水方式，主厂房、副厂房、110kV变电站、管理站等建筑物沿黄崖沟向上游方向呈一列布置。泵站装机容量80000kW，布置10台机组，8工2备，单机设计流量2.95m3/s，最大设计扬程198m。

泵站压力出水管道采用单管布置，单管管径为3.6m。结合泵站压力出水管高程和管道沿线地形条件，桩号0+000—0+732.47段采用洞穿钢管，桩号0+732.47至出水池段采用PCCP管，管道全长2107.6m。泵站压力出水管末端设出水池，总长66.8m，底板高程1020.69m，设计水位1024.57m；出水池末端接输水工程总干线输水隧洞。

2.2.2 方案二

取水口位于天桥水电站库区上游、康家沟入黄河沟口处左岸，距天桥水电站枢纽约2.5km。该处岸坡陡立，岩石出露，高程920m以下为灰岩，以上为砂岩。河滩现状堆积洪积物及风化崩落岩石，高程835m；岸坡顶部为禹保沿黄公路，路面高程905m。据天桥水电站库区泥沙淤积实测资料分析推测，该取水口处泥沙淤积高程为819～829m。康家沟以南为暖泉煤矿开采区，煤矿范围东西长6.5km，南北宽4.3km，取水口距煤矿范围西北角约1.6km。

取水口设塔式进水口取水，进水塔结构布置及取水水位与方案一相同。取水口后接无压引水隧洞，隧洞沿南东45°方向穿越禹保沿黄公路和康家沟左岸山体后进入取水泵站进水池，全长430m。

受地形条件限制，取水泵站设计为地下泵站，泵站洞室在灰岩内开挖，洞顶以上灰岩厚度约70～80m。为减小洞室跨度，泵站进水池、主副厂房、出水总管分别单独开挖洞室，并根据运输和通风要求设置交通洞和通风洞。110kV变电站、管理站、生活区集中布置在地下泵站洞室顶部地面。泵站装机容量80000kW，布置10台机组，8工2备，单机设计流量2.95m3/s，最大设计扬程203m。

泵站压力出水管道采用单管布置，单管管径为3.6m。受暖泉煤矿范围的限制，泵站压力出水管沿煤矿北侧边界外向东埋设，因管道沿线沟壑纵横、地面高程无法满足输水总干线隧洞成洞条件，故长度为6.03km的压力管线全部采用洞穿钢管，隧洞采用圆形断面，开挖洞径5.6m。泵站压力出水管出水池布置于贾家墕村东北的山梁上，设计水位1025m；出水池末端接输水工程总干线输水隧洞。

2.2.3 方案三

取水口位于天桥水电站库区上游、大井沟入黄河沟口处左岸，义门镇东北角，距天桥水电站枢纽约1.4km。该处岸坡陡立，岩石出露。河滩现状堆积洪积物及风化崩落岩石，高程832～835m；岸坡顶部为禹保沿黄公路，路面高程863m；大井沟沟口建有公路桥，桥墩坐落于沟底基岩上。据天桥水电站库区泥沙淤积实测资料分析，该取水口处泥沙淤积高程819～829m。

因义门镇以东为暖泉煤矿开采区、大井沟内较狭窄、沟南侧山顶为义门镇居民区等因素，无法满足泵站及压力管道布置，故本方案取水工程布置为：取水口设进水塔取水，进水塔结构布置及取水水位与方案一相同。进水塔后接长1956m的有压隧洞引水至铁匠铺村北的调压塔，再经长约2286m的有压暗涵输水至位于铁匠铺村南的提水泵站进水池。

提水泵站厂区布置于铁匠铺村西南约250m处的滩地上，面临黄河，背靠山体，布置主厂房、副厂房、压力进水池、110kV变电站、管理站等建筑物。泵站厂区地面高程817.2～818.5m，采用有压进水方式。泵站装机容量80000kW，布置10台机组，8工2备，单机设计流量2.95m3/s，最大设计扬程201m。

泵站压力出水管道全长2208m，采用单管布置，结合泵站压力出水管高程和管道沿线地形条件，高程945m以下出水管采用洞穿钢管形式，其余采用PCCP管，钢管长394m，PCCP管长1814m。泵站压力出水管末端设出水池，设计水位1024.54m；出水池末端接输水工程总干线输水隧洞。

2.3 方案确定

方案一初拟取水泵站站址处地方狭窄，厂区开挖工程量较大，但与方案三地下厂房施工难度和工程投资相比，仍有较大优势。方案二泵站站址场地开阔，但靠近保德县开发新区，在保德县用地紧张的情况下，占用较大面积的土地，地方协调问题也较突出；方案三部分引水线路途经保德县水源地保护区。

方案一取水口距天桥水电站枢纽距离较近，同时电站发电机组布置于左岸，工程施工和大流量取水对电站发电有一定影响。如与电站方面协调困难，可考虑从方案三取水口处引水，虽需增加长1.5km的无压隧洞，但水头损失仅增加0.5m。

综上所述，方案一引水线路最短，设计扬程最低，工程运行成本最低，在3个取水方案中优势明显，故本工程首部取水枢纽选定方案一作为推荐方案。

3 结语

中部引黄工程实施必将对改善全省水资源紧缺状况和应对山西中部发生特大旱情具有重要意义。通过对中部引黄工程首部取水枢纽现场踏勘、选址、定线，从技术、经济等方面进行方案比选，经专家评审和复核，确定最优方案，以期为类似地区取水枢纽的方案比选提供参考和借鉴作用。