晋浩淼

（1.太原理工大学，山西 太原 030024；2.山西省水利水电勘测设计研究院，山西 太原 030024）

1 工程概况

禹门口一级站改扩建工程位于河津市境内，紧靠原禹门口一级站上游侧，距黄河禹门口峡谷出口约80 m，距河津市区约15 km。禹门口一级站改扩建工程主要解决运城市北赵灌区、西范灌区和西范东扩灌区的水源问题，同时和禹门口一级站统一调配水量兼顾向禹门口东扩和汾南灌区的补水。工程设计取水流量40 m3/s，装机容量8 000 kW。根据《泵站设计规范》规定，该泵站为中型泵站，工程等别为Ⅲ等，主要建筑物进水闸、厂房、出水压力洞和出水池级别为3级，其他次要建筑物为4级，临时建筑物为5级。根据《灌溉与排水工程设计规范》，出水池至北赵渠首输水渠渠道及建筑物的级别为3级。

2 站址选择

禹门口一级站位于黄河禹门口峡谷出口上游东岸，距禹门口黄河大桥约100 m。在修建一级站时，由于建筑物布置紧张，曾对该公路进行过改线，现禹门口一级站厂区建筑物有进水闸、主副厂房、出水池、输水渠和变电站，一级站厂区北边（上游侧）顺岸边为龙虎公路，公路西边至临河陡岸之间为一缓坡平台，公路和缓坡平台宽约20 m，公路东边为山体，坡度约为50°。总体来看，禹门口建站地形狭窄，山体陡峻，地质条件复杂，但由于黄河在禹门口段河面狭窄，在禹门口选择站址，黄河着流点及取水条件好，改扩建站址位置选择比较困难。

设计有两种方案：方案一为在现禹门口一级站北冲沟以北的公路处建站，泵站主厂房长27.5 m，宽12.0 m；副厂房长27.5 m，宽6.12 m，布置在主厂房下游侧，原地面高程393.5 m，开挖底高程365.8 m，挖深近28 m，利用岩坎作为施工围堰，泵站靠向背后山体，需要开挖山体局部高度达40 m。方案二为在现禹门口一级站上游侧北冲沟处建站，新站紧靠禹门口一级站，站址位于北冲沟内，基岩面高程369～372 m，淤积厚度4～7 m，站址处水深6～9 m，需要在水下布置施工围堰。

方案一和方案二的不同之处在于施工围堰不同，方案一采用岩坎做下部围堰，岩坎高程不足处采用混凝土进行加高；方案二选用土石桩墙混合围堰。方案一站址临近禹门口一级站和黄河岸边布置，取水条件较次于方案二，在进水闸前出现泥沙淤积时，工程上预备挖泥船，在泵站运行前进行挖泥引水来解决；利用岩坎作为施工围堰，可节省围堰直接费用965万元，工程总投资节省650万元；新旧两站共用一个110 kVGIS开关站，运行管理和维护较方便。缺点是利用岩坎作为施工围堰，站址需向背后山体靠近，造成山体开挖高度局部高达40 m，石方开挖工程量较大。

方案二站址位于北冲沟内，紧靠禹门口一级站布置，位于主流顶冲区，取水条件相对优越；两站布置在一起，共用一个110 kV变电站，便于工程运行管理和维护。缺点是布置中有1台已布置到岸坡内，进水条件差，需对岸坡进行开挖来改善机组进水条件；施工围堰要占用禹门口一级站五孔流道中的四孔，造成4台机组不能运行，严重影响禹门口一级站工农业供水；施工围堰布置在主河道内，需进行近20 m高的水下围堰施工，且泵房施工完成后需水下拆除，不仅拆除工程量大，且施工难度较大。

经综合比较，方案一施工围堰布置较方案二安全、可靠，总投资可节省650万元，因此最终选定方案一作为本次工程的推荐方案。

3 泵站形式选择

本次设计时选择了缆车式泵站和浮船式泵站两种移动式泵站和岸边固定式泵站进行比较。由于禹门口处地形狭窄，河水流速较大，汛期流冰期长、流冰量较大，山口处长年风大浪高，汛期洪水前后水位变幅较大，因此本次设计取水流量大，机组重量较大。

布置缆车式泵站存在以下问题：一是黄河冰冻，根据水文资料统计，流冰期自11月中旬到3月下旬，约4个月时间不能取水，根据灌溉制度，3月份仍存在灌溉需水，因此缆车式泵站不适合；二是受地形限制，由于站址处场地非常狭窄，布置缆车式泵站轨道不仅在平面上要求一定的宽度，而且在立面上具有较长的坡道，并深入水下约5 m，需要进行大量的开挖，工程量较大，且有可能破坏河岸天然状态，在泵站取水位置形成闭流区，造成大量的泥沙淤积，严重影响取水，因此在该站址位置建缆车式泵站不适合。

布置浮船式泵站问题主要有：一是流冰期浮船受冰凌撞击影响，船体无法正常取水，不能满足供水要求；二是汛期禹门口处的洪水陡涨陡落，且风浪很高，流速较大，当遇到大风时，岸边浪高可达2 m左右，流速在3 m/s以上，浮船的固定很困难，更无法正常运行；三是浮船取水同样需要开挖管坡，破坏河岸的自然状态，形成闭流区，对运行不利；四是出水管路的接头、船体在运行中所承受的不平衡荷载以及由于机组重量大造成船体的制作、运输、安装、定位存在较大困难。因此，浮船式泵站取水方案也不适合。

从禹门口建站安全运行十余年来看，固定式泵站既解决了水位变动取表层水问题，又可防止流冰期对泵站的取水影响，而且能够较好地适应当地不利的自然条件，因此本次设计时仍采用岸边固定式泵站。

4 结语

经站址方案比较及泵站形式设计，针对工程特点及地形地貌特征，并考虑工程投资等多方面因素，最终选定站址为现禹门口一级站北冲沟以北的公路处，泵站形式设计确定为固定式泵站。工程实施后，可年增提水量2.9亿m3，新增北赵灌区灌溉面积3.4万hm2，有效改善了当地农业生产条件，增加了农民收入，促进了当地经济发展，是一项利国利民的工程。