莫小弟

（广西水利电力勘测设计研究院有限责任公司，南宁 530023）

1 工程概况

上林水库工程坝址位于凤山县乔音乡才劳村才里屯平朝河支流上游1.3 km处。工程所在区域桂西北大石山区是广西旱灾较为严重的区域之一，几乎年年发生不同程度的旱灾。项目区水利设施薄弱，凤山县城现状及在建供水水源无法满足需求；库区下游沿线村屯人畜饮水采用附近山泉水，无调蓄功能，用水保证率无法满足，供水安全得不到保障。项目区急需增加水源调节能力保证该区域供水安全。上林水库是凤山县城及沿线未来发展的重要水源工程，工程任务以供水为主，结合灌溉，可解决2030年县城居民生活用水缺口问题，兼顾满足下游才里、江坡、巴闷、巴对、那令、那乐、劳里、瓦里、把半、上林、下林等共计11个村屯居民生活用水需求和下游3000亩农田灌溉需求。

上林水库为小（1）型水库，Ⅳ等工程，水库正常蓄水位651 m，总库容350万m3，有效库容254.6万m3。上林水库对县城及农村最大人饮供水流量为0.10 m3/s，考虑乔音水库管道检修时县城及农村人饮供水临时加大流量为0.431 m3/s；农田灌溉用水最大引水流量为0.213 m3/s，放入原河道的生态基流量为0.033 m3/s。工程主要建筑物由挡水坝、溢流坝、放水设施和输水管道等组成，其中供水方式采用有压重力式自流供水方式。

项目建成后，上林水库和乔音水库形成凤山县的双水源，两水库联合调度，共同向凤山县城区供水，满足2030年凤山县城居民生活用水需求。

2 原供水线路方案布置

进水口位于右岸非溢流坝内，坝内埋设钢管穿过坝体后沿坝坡埋设，在大坝下游坝脚处设阀门操作室，管道引出阀门操作室后沿新建的阀门控制房管理道路布设，在那水桥附近接至现有村屯道路。那水桥至劳里屯段现状已有道路连通，沿线地形较缓，本段管线主要沿已有道路旁布设；在劳里屯附近设供水分岔管，劳里至县城第二水厂为一根供水干管；劳里至下林段设一根供水分干管。劳里至县城第二水厂段需修建2座隧洞，隧洞内明铺钢管。放水总管管径为DN800，供水干管管径为DN600，分干管管径DN80、DN50，管材均采用压力钢管。管道的敷设方式为：供水干管采用平地浅埋管道+局部跨河明管+隧洞内明管的型式，供水分干管采用明铺管道的型式。管道总长度18.91 km。

1#隧洞进口位于劳里屯下游对面山体，洞线总体为西北向东南布置，出口位于凤山县森林公安局附近山体，隧洞全长5.11 km。设计断面主要考虑满足管道运行检修和施工的要求，确定隧洞采用城门洞型，衬护后的断面底宽2.2 m，高2.7 m。

2#隧洞进口位于凤山县高级中学附近山体，洞线总体为西北向东南布置，出口位于凤山县体育馆附近的山体，全长1.00 km。设计断面与1#隧洞相同，衬护后的断面底宽2.2 m，高2.7 m。

原供水线路方案布置见图1。

3 供水线路优化布置

为寻求更优的输水线路布置方案，设计人员对项目输水线路进行了仔细查勘。现场查勘了解到，乔音水库扩容工程的输水管道正在实施，其输水主管采用两根DN700预应力钢筒混凝土管，供水终点为巴埝水厂和县城规划第二水厂，其中巴埝水厂设计供水流量0.13 m3/s，县城规划第二水厂设计供水流量0.48 m3/s，设计总供水流量0.61 m3/s。乔音水库输水管道按设计流量正常供水时，其管道压坡线水头尚有一定富余，考虑到上林水库供往县城的设计流量仅为0.096 m3/s，与乔音管道供水流量相比明显较小，从技术上存在“将上林水库供水管道接入乔音水库管道共同向县城供水”的可能性。经初步水力计算，可得以下结论：

（1）上林水库供水干管在最低运行水位（630 m）下按设计流量正常供水时，输水干管末端的压坡高程达617.5 m，而乔音水库在最低运行水位（570 m）下按设计流量正常供水时该处压坡高程约559.4 m，上林水库输水干管末端压坡高程明显较高，满足上林水库管道接入乔音管道的水头要求。

（2）供水干管在最低运行水位（630 m）下按临时加大流量供水时，管道内压坡水头满足沿线村屯人饮供水的要求，输水干管末端的压坡高程为570.9 m，高于乔音水库单管供水时此处的压坡水头（550.2 m），满足上林水库管道接入乔音管道的水头要求。

根据以上水力计算结果可知，将上林水库供水管道接入乔音水库管道共同向县城供水是可行的。考虑到上林水库的正常蓄水位为651 m，而乔音水库正常蓄水位约585.5 m，水位相差约65 m，正常供水时，两边管道在接入点处存在较大的水头差，该方案的难点是如何保证接入点处输水管道内压力水头的互相协调，以保证两个水库水源可共同正常向县城供水，同时需确保上林水库管道内高水头不对乔音水库管道造成破坏。

经查阅相关资料，对该方案进行水力过渡过程计算分析后认为，通过在下林屯设置中间调节水池（正常蓄水位585 m）提前释放管道内压力水头，并在管道末端设置流量调节阀进行减压及流量调节控制后，可实现两水库水源协调共同供水的目标，且可保证上林水库输水管道内水压力不对乔音水库输水管道造成破坏，是一个可行的输水方案。

优化后的供水线路布置为：输水管道自大坝起主要沿坝下游阀门操作室管理道路和现有村屯道路布置，沿线经过才里、巴闷、巴对、那令、那乐、劳里、瓦里、巴半、上林、下林等村屯，在久加村处接入在建的乔音水库输水管道共同向县城供水。通过在下林屯设置中间调节水池，并在管道末端设置流量调节阀进行减压及流量调节控制后，实现两水库水源协同供水的目标。该方案放水总管管径为DN800，供水干管管径为DN600，输水管道总长14.75 km。

优化后供水线路方案布置见图2。

4 方案对比

原供水线路方案为上林水库独立供水方案，优化方案为上林供水管道接入乔音水库管道协同供水的方案，两方案布置差异明显，具备各自显著的特点，主要对比如下：

图2 优化后供水线路方案布置图

（1）运行管理维护方面。原方案后期供水管理控制不受乔音水库影响，运行管理简单，管道内水流稳定，供水系统安全保障度高；但隧洞段管线长，隧洞内交通不便，对后期管道维护不利。优化方案上林水库与乔音水库协同向凤山县城区供水，运行管理上需考虑两水库水源联合调度，运行操作相对复杂，需制定相对严格的运行管理措施、制度，采用信息化手段保障供水系统运行安全；供水管线全线以浅埋管为主，后期维护检修方便。

（2）施工方面。原方案需修建两座总长达6.21 km的隧洞，由于隧洞轴线位于向斜核部附近，岩层平缓，存在较多的工程地质问题，工程地质条件及水文地质条件复杂，施工难度大，风险高，工期长，存在较多的不确定性，影响工程效益的早日发挥；优化方案取消了两座隧洞，管线全线以浅埋管为主，施工简单快速，不存在大的施工风险。

（3）工程投资。因优化方案取消了两座隧洞，大大降低了供水工程的投资，工程投资较原方案节省约5500万元，优势非常明显。

根据以上分析，优化后方案仅在运行管理方面较原方案存在一定劣势，但通过采取必要的工程措施、制定相对严格的运行管理制度、采用信息化等手段亦能有效保障供水系统运行安全。而优化后方案在工程施工和工程投资方面具备十分明显的优势，尤其考虑到凤山县作为国家级贫困县、地方财政困难的情况下，这个优势尤为突出。综合来看，该优化后方案显然更合理。

5 优化方案存在的问题及对策

（1）因上林水库水位比乔音水库水位高约65 m，若不设置中间调节水池，为避免上林水库的高水头对乔音水库管道造成影响破坏，对管道系统的运行控制要求极高。从安全运行、简化控制等方面考虑，采取设置中间调节水池的解决方案，可有效降低运行控制难度，降低供水系统的安全风险。

（2）为避免水厂关阀后，上林水库输水管道向乔音水库倒流供水，在乔音管道接入点处上游各增设1个双向密封的手动蝶阀。

（3）上林水库与乔音水库联合供水时（设计流量0.706 m3/s），关阀过程须先关上林水库管道末端（接入点）流量调节阀，后关闭水厂端（乔音管道末端）流量调节阀；开阀过程须先开启水厂端流量调节阀，后开启上林水库管道末端（接入点）流量调节阀。

（4）工程运行多年后，管道粗糙度可能增加，管道水头损失增加，上林水库在低水位工况可能无法满足加大流量供水的需求，乔音水库在低水位工况也可能无法满足设计流量供水的需求，应尽量采用联合供水方式运行。

（5）鉴于管网控制要求较为严格，建议在工程建成运行后，对上林水库、乔音水库及两个水厂的运行管理单位形成明确的调度运行管理规定，建立有效的沟通机制，如采用信息化手段、统筹调度，保障管道系统运行安全。

6 结语

凤山县上林水库工程作为以县城供水为主要目的的水源工程，在确保安全、稳定地满足城区用水需求的前提下，如何合理选择供水线路是设计须考虑的关键问题。本次优化方案设计结合凤山县城区供水水源的建设情况，科学合理地选择将上林水库管道接入乔音水库管道协同向城区供水的方案，达到了投资节省、施工容易、维护方便的目的。该优化方案设计成果可为相似工程设计提供借鉴。