东山供水工程多水源云竹汇水口优化研究

张红武

（山西省水利水电勘测设计研究院，山西 太原 030024）

1 工程概况

东山供水工程是“山西大水网”骨干工程之一，为“两纵十横”中的第五横，是“十二五”期间为提高全省水资源配置能力而重点建设的互连互通工程。取水水源4座，分别为关河水库、云竹水库、石匣水库及二期水源工程，末端调蓄水库利用已建子洪水库、咸阳河水库、南王水库、源神庙水库、尹回水库、下梁水库以及大沟水库等。工程任务是从漳河流域水资源相对丰富的左权、榆社、武乡等县调水到汾河流域晋中南部的太谷县、祁县、平遥县、介休市、灵石县，补充工农业用水。年总供水量11219万m3。

工程输水管（洞）线总长255km，其中压力管线长178km、隧洞长75km（含3.0km洞穿管）、箱涵约2.0km。工程沿线设岩南沟一级站、小寨二级站及关河泵站3座泵站，设计扬程分别为120m，159m，108（76）m，总装机容量18MW。流量调节阀室、检修阀室、排气阀井等附属建筑物共计469座。

2 多水源输水系统总体方案

本工程取水水源石匣水库、二期水源位于清漳河上，正常蓄水位分别为1142.5m，852.0m；关河水库、云竹水库位于浊漳河上，正常蓄水位分别为961.6m，1025.2m，调水区均位于汾河流域，高程大多在1000～750m。

从水源地与调入区的相对位置及地形条件上看，石匣水库位于云竹水库东北，石匣水库至浊漳河约30km，二期水源位于云竹水库东南，二期水源至浊漳河直线距离约50km，关河水库位于云竹水库东南，距云竹水库约30km。云竹水库距调入区最近，且水位高程可全部对调入区实现自流输水。输水线路从清漳河至浊漳河、浊漳河至汾河流域均需穿越分水岭，为工程关键区段，而清漳河流域水源汇水及清、浊漳河流域4座水源的汇水是输水系统总体方案的要求。综合比选，其他3座水源先调水至云竹水库附近，实现4座水源汇水后自流至调入区的总体方案为线路最短、最合理的方案。

从输水方式上讲，主管线大部分采用压力管道重力流输水，过分水岭段采用无压隧洞明流输水，泵站进水池与出水池间采用压力管道泵流输水，长隧洞与建筑物连接段采用涵（管）明流输水。

3 云竹汇水口调节阀室优化方案3.1 云竹汇水口调节阀室作用

云竹水库既是调水水源，也是调水区的调蓄水库，云竹汇水口调节阀室位于云竹水库溢洪道西南约0.3km处，上游接压力管线，下游接明流隧洞（或涵管），其主要功能是实现所有调水水源的汇水、平衡水压、调节流量；满足二期水源、关河水库、石匣水库3座水源直接输水及调蓄的分流功能；控制调度总调水流量。

3.2 水机设备选型

调节阀不仅用来消减阀前多余水头，同时调节阀后流量。结合输水管线各控制点的高程，选用活塞式调节阀，考虑到调节阀价格较高，对于压力和流量调节范围较大的石匣支线采用活塞式调节阀，调节范围较小，关河、云竹支线采用半球阀。

3.3 初步设计阀室布置

云竹流量调节阀室整体呈“L”形，分地上、地下两部分，主厂房地下部分采用钢筋混凝土结构，上部为砖混结构，主厂房按向下游供水和进云竹水库调蓄分别设置，两个主厂房交角处为安装间，总建筑面积约 1952m2，副厂房远离主厂房布置，主厂房内设备主要有调节阀（半球阀）、检修阀、排气阀、起重设备等。

云竹水库调蓄阀室尺寸18.5m×33.0m（宽×长），共安装4套阀组（两条支线，一工一备），其中：石匣支线为直径1600mm的调节阀；关河水库支线为直径1400mm的半球阀，阀组中心高程均为1018.00m。

向下游供水方向阀室与调蓄方向阀室垂直，尺寸为18.5m×40.0m（宽×长），阀室共安装6套调节阀（三条支线，一工一备），其中：石匣支线规格为直径1600mm的调节阀；关河水库支线为直径1400mm的半球阀，云竹支线为直径2000mm的调节阀。该阀室后接出水池，出水池后设钢筋混凝土箱涵输水至下游5号隧洞（明流）。

3.4 优化方案

优化方案以不减少原有功能为基础，从主厂房土建、阀体选型、设备布置、连接箱涵等方面进行优化。

优化后云竹流量调节阀室为“一”字形，主厂房的向下游供水和进云竹水库调蓄整体布置，主厂房平面尺寸18.0m×50.9m，安装间布置的阀组的中间，副厂房紧靠主厂房南侧布置平面尺寸18.0m×8.1m，主副厂房总建筑面积1098m2，石匣支线及关河水库的进云竹支线与供水支线互为备用，各减少一套阀组，石匣支线调节阀组规格由直径1600mm优化为直径1400mm。

3.5 优化方案特点

第一，入库调蓄与直接供水的互为备用，减少了2套调节阀、2套半球阀，满足了规范要求，大大节省了设备投资。第二，在云竹出库方向增设1座出水池，解决了管道转弯的水流方向，避免了管道交叉。第三，厂房由“L”形优化为”一”字形，大大减少了土建投资，相应减少了1台起重设备。第四，出水池与5号隧洞的连接由现浇钢筋混凝土箱涵优化为PCCP管道，方便施工。

4 结语

东山供水工程是“山西大水网”四大骨干工程中唯一的多水源工程，云竹汇水口调节阀室为工程调水的核心建筑物，也是工程的分调度中心所在地，方案的合理性直接关系到输水系统的调度运行。通过对云竹汇水口进行全面优化研究，优化后功能及可靠性不变，建筑物、设备布置更为合理，大大减少了土建及设备工程量，节省工程投资300余万元。