苏 军

(毕节市勘测设计研究院，贵州 毕节 551700)

1 工程概况

大方县归化水库位于毕节市中心城区大方县双山镇和七星关区岔河镇的交界地带，坝址位于长江流域乌江水系六冲河的一级支流白甫河右岸的归化河上，河床高程1332 m，坝址距大方县城43 km、距七星关城区22 km。水库校核洪水位1373.21 m，总库容2369万m3，正常蓄水位1372.50 m，相应库容为2217万m3，汛限水位1371.00 m，死水位1360.10 m，相应库容为582万m3，兴利库容1635万m3。工程等别为Ⅲ等，工程规模为中型。工程任务为城市工业供水，主要供水对象为小坝工业园区及毕节市黔西北产业园区A区，年供水总量2811万m3(保证率P=95%)，其中向小坝工业园区供水2257万m3/a，向毕节市黔西北产业园区A区供水554万m3/a；并下放环境水量2084.6万m3/a。本工程由水源枢纽工程和供水工程部分组成，推荐坝型为C15混凝土重力坝，最大坝高59.5 m，提水泵站2座，输水线路总长33.6 km。

2 输水线路分析比选

2.1 供水区分布情况

根据供水区域分布情况，归化水库主要解决小坝工业园区、毕节市黔西北产业园区A区的工业用水，见图1。小坝工业园区输水终点为规划的小坝水厂，进水口高程1525 m；黔西北产业园区A区的输水终点为金银山水厂，进水口高程为1585 m。

图1 归化水库与供水区及水厂相对位置关系

2.2 输水方式选择

根据水源和供水区位置，并结合地形地质及交通条件分析，本工程输水线路具有如下特点，一方面输水线路长：坝址距小坝工业园区小坝水厂直线距离8 km，坝址距毕节市黔西北产业园区A区的金银山水厂直线距离15 km，而小坝水厂距金银山水厂直线距离9 km，线路布置及水力学设计要求能保证工程长期安全可靠地供水。另一方面不具备自流供水条件：归化水库正常蓄水位1372.5 m，死水位1360.1 m，小坝工业园区分布高程在1440～1500 m之间，小坝水厂进水口高程1525 m；毕节市黔西北产业园区A区分布高程在1465～1570 m之间，金银山水厂进水高程1585 m，本工程输水区均需通过泵站提水才能达到供水要求。其次是地形、地质条件复杂：输水线路山地沟谷相间，地形起伏大，冲沟发育，河谷深切，交叉建筑物较多。考虑以上工程特点，本工程供水采用泵站提水至高位水池后自流输水的方式。

2.3 输水整体线路选择

本工程受水区均在供水水源北面，综合考虑归化水库及受水区的相对位置，结合毕节市城市总体规划布置、金海湖新区控制性详规，七星关区控制性详规、国土空间规划布置、高程以及水库与受水区之间地形地貌条件等因素，受水区与水库之间被白甫河及苏家梁子等山脉隔断，只能考虑先将水经泵站提至较高位置后再利用重力输水至受水区。

根据输水终点水厂进水口高程及受水区高程分布情况并结合水库特征水位高程，小坝水厂与水库死水位高差为164.9 m，金银山水厂与水库死水位高差为224.9 m，供水区可采用分级提水，坝后泵站分2套系统分别提水至小坝水厂、金银山水厂的高位水池，小坝水厂高位水池拟底板高程1537 m，金银山水厂高位水池拟底板高程1620 m。从总体地形高程分布知，输水管线需穿过孙家湾子北面大营山山脉，在水库向受水区输水方向10 km 范围内只有孙家湾子北面大营山山脉能满足金银山水厂高位水高程要求，但大营山山脉1546 m 高程线以北为生态红线范围，本着不能突破生态红线的原则，本次提水采用多级提水，即坝后泵站一次提水至营盘山生态红线范围外较高位置的高位水池后经重力流输水至小坝水厂，按水力计算成果在金银山水厂附近新建二级泵站提水至金银山水厂。即水库至小坝水厂为一级提水工程，黔西北产业园区A区输水终点至金银山水厂为二级提水工程。整体输水线路，根据地形地质条件，结合城市总体规划建设要求及沿线交叉建筑物等特点，同时考虑输水管总体走向朝北需穿过苏家梁子山脉并结合受水区第一个节点小坝水厂的控制高程，同时管道及受水区水压不宜太高，造成资源浪费，通过水力计算综合分析比较后确定整体线路为：水库进水管→坝后归化提水泵站→归化泵站上水管→高位水池→小坝水厂输水管→小坝水厂→黔西北产业园区A区输水管→海子街泵站→海子街泵站上水管→金银山水厂。

2.4 输水线选线原则

(1)合理布局，注重建设工程建设对生态环境影响，注重与沿线相关工程的结合，减少重复建设。(2)充分利用水库正常蓄水位富余水头及地形条件，有条件优先考虑自流输水(3)尽量缩短输水线路，尽量避开不良地质构造(断层、溶洞、暗河、滑坡等)。(4)尽量减少拆迁、少占耕地、少毁植被。(5)输水线路与天然气管道、高速公路、高铁铁路、普通铁路及城市快速路交叉不可避免时，应尽量利用现有条件穿越，以减少管线施工对交叉建筑物安全及运行管理的干扰。(6)输水管线的布置应满足城市规划布局的要求，不占用城市规划建设用地，尽量采用浅埋方式布置。

本工程输水至小坝水厂和金银山水厂。坝址至小坝水厂段两岸地形条件复杂，高差起伏大。根据前述原则及现场实地踏勘，本次输水线路拟选了沿河岸输水和左岸穿越城区输水2个方案比较。小坝水厂至金银山水厂间地形条件复杂，高差起伏大，山脊线较高，轴线左右两侧地形相对平缓，右侧可沿小坝工业园区至黔西北工业园区的工业大道布置，左侧可沿海子街河沿岸布置。本次小坝水厂至金银山水厂输水管段拟选了右侧沿工业大道布置和左侧沿海子街河布置2个方案进行比较，各方案分析比选见下述。

2.5 坝址至小坝工业园区输水管段线路比选

根据管道沿线地形、取水点和水厂高程分布情况，输水无法实现从水源自流至水厂，通过在大坝左岸下游修建泵站提水至高位水池后自流输水至供水区。

2.5.1 方案一(左岸穿城区输水系统布置)

左岸穿城区输水系统布置为：坝后左岸归化提水泵站→杭瑞高速管桥→跨成贵铁路高架桥→高位水池→跨白甫河埋管→小坝水厂，管线总长12.27 km。泵站设计提水流量1.38 m3/s，最大扬程197.05 m，总装机功率5600 kW。提水管为DN1100钢管，长5.38 km。输水管主要采用埋管敷设，接入小坝工业园区水厂，输水管为DN1100球墨铸铁管，长6.90 km。输水管线沿线以土质边坡为主，局部地带为岩质边坡，地形坡度10°～20°，自然边坡稳定。经过的地层有永宁镇组第三段(T1yn3)中厚层至厚层灰岩；须家河组(T3x)巨厚层岩屑石英细砂岩夹泥页岩，输水线路沿线无大的不良地质现象，工程地质总体条件较好。

2.5.2 方案二(沿河岸输水系统布置)

沿河岸输水系统布置为：坝后左岸归化提水泵站→坝址下游归化河段→归化河汇河口白甫河上游段→高位水池→小坝水厂，输水管线总长15.43 km。泵站设计提水流量1.38 m3/s，最大扬程256.0 m，总装机功率7200 kW。提水管为DN1100钢管，长9.76 km，输水管为DN1100球墨铸铁管，长5.40 km。输水管线沿线以岩质边坡为主，地形坡度10°～45°，自然边坡稳定，部分管段有陡岩。经过的地层有侏罗系下统自流井组(J1z)泥页岩及少量石英砂岩、灰岩、泥灰岩输水线路沿线无大的不良地质现象。

2.5.3 方案比选

(1)地形地质及施工条件。方案一大部分管段从毕节市城市开发区城区穿过，交通较为方便；方案二管道沿归化河、白甫河布置两岸，施工交通不便，需新建临时施工便道较多，沿河两岸有局部陡崖，施工难度较大。从地形地质及施工条件角度来看，方案一明显优于方案二。

(2)运行管理方面。方案二管线较长，泵站提水扬程高，运行成本高，沿线地形地质条件复杂且沿线交通条件较差，不方便后期运行管理。方案一管线相对较短，提水总扬程低，运行成本低。从运行管理方面来看，方案一优于方案二。

(3)工程投资方面。坝址至小坝水厂输水管段方案一、方案二输水线路的主要投资指标见表1。

表1 输水建筑物投资比较

方案一工程投资8154.31万元，方案二工程投资10 136.63万元。方案一比方案二投资少1982.32万元。

从工程投资、施工难度、运行管理等因素综合考虑，方案一为坝址至小坝水厂段的推荐方案。

2.6 高位水池至小坝水厂及金银山水厂输水线路比选

本工程供水采用新建泵站提水至高位水池后再自流输水，根据输水整体线路选择，并结合高位水池、小坝水厂、金银山水厂及管道沿线地形高程关系，通过水力计算分析，小坝水厂至金银山水厂无法实现自流输水，输水管道从小坝水厂分水口处通过重力流输水至黔西北产业园区西北面后所洞修建海子街泵站，经泵站二次提水至金银山水厂，因此至黔西北产业园区A区的金银山水厂需采用2级提水方式。

同时结合供需平衡分析，归化水库每年提供工业用水2811万m3(保证率P=95%)，其中向小坝水厂输水2257万m3/a，占比80.3%；向金银山水厂输水554万m3/a，占比19.7%。小坝水厂进水口高程1525 m，金银山水厂进水口高程1585 m，若从坝后归化泵站一次性提水至较高位置同时覆盖小坝水厂和金银山水厂，则至小坝水厂管段需采取减压措施，将造成资源浪费，综合分析至金银山水厂输水采用海子街泵站2级提水是合理的。

小坝水厂位于高位水池东北面，直线距离4.00 km，金银山水厂位于高位水池北面，直线距离10.96 km，金银山水厂位于小坝水厂西北面，直线距离8.98 km。从总体地形高程分布情况看，管线可沿高位水池向受水区输水方向东西两侧布置。方案一：管线从高位水池后经黄家垭口在其东北面许家田坝处跨白甫河，跨河后经马老壳等地后在柏杨林处分水至小坝水厂后，经小瓦公路、力帆南路、胡家寨、工业大道、兴业路等，在后所洞新建海子街泵站后提水至金银山水厂。方案二：管线从高位水池后经黄家垭口在其西北面大坪子跨白甫河，跨河后在李家坟山脉以隧洞穿管形式布置，管线在隧洞出口分水至小坝水厂后，沿海子街河岸经湾子头、刘家寨、海子街等地，在后所洞新建海子街泵站提水至金银山水厂，以下是对两个方案进行分析比选。

2.6.1 方案一(右侧沿工业大道输水系统布置)

右侧沿工业大道输水系统布置为：高位水池→小坝水厂分水口→小瓦公路→力帆南路→胡家寨→水塘村→官坝村→工业大道→兴业路→海子街提水泵站→金银山水厂，输水线路总长15.48 km。海子街泵站设计提水流量0.272 m3/s，最大扬程91.3 m，总装机功率555 kW，提水管道长0.25 km，采用DN400钢管。输水管道采用单管布置，埋管敷设，接入海子街泵站，线长15.23 km，采用DN600球墨铸铁管。管道沿线以土质边坡为主，局部地带为岩质边坡，地形坡度5°～15°，自然边坡稳定。经过的地层有三叠系中统关岭组(T2g)及下统永宁镇组第四段(T1yn4)、第三段(T1yn3)中至厚层溶塌角砾岩、灰岩、白云岩、白云质灰岩、泥质白云岩。

2.6.2 方案二(左侧沿海子街河岸输水系统布置)

左侧沿海子街河岸输水系统布置为：高位水池→黄家垭口→大坪子→下小河→湾子头→岩头上→大房子→新街→刘家寨→丁家寨→老冲→海子街→后所洞→海子街提水泵站→金银山水厂。输水线路总长18.4 km，其中高位水池至隧洞出口管长3.1 km(含隧洞长0.4 km)，采用DN1100球墨铸铁管；隧洞出口至海子街泵站管长10.2 km，采用DN600球墨铸铁管；隧洞出口分水至小坝水厂段管长5.1 km，采用DN1100球墨铸铁管；海子街泵站设计提水流量0.272 m3/s，最大扬程91.3 m，水泵安装高程为1500 m，总装机功率555 kW，提水管长0.25 km，采用DN400钢管。输水管沿线以岩质边坡为主，局部地带为土质边坡，地形坡度15°～30°，自然边坡稳定。经过的地层有侏罗系下统自流井组(J1z)泥页岩及少量石英砂岩、灰岩、泥灰岩；侏罗系中统上溪砂庙组(J2s)、下溪砂庙组(J2x)、下统自流井组(J1z)及三叠系上统须家河组(T3x)泥页岩、石英砂岩及少量灰岩、泥灰岩。

2.6.3 方案分析比选

(1)地形地质及施工条件。方案一大部分管道沿工业大道布置，交通较为方便，地形地质条件较好；方案二管道沿海子街河岸布置，施工交通条件相对较弱，需新建临时施工便道较多，占用大量的基本农田且需从白马山国有林场内穿过，另外海子街河沿岸已安装有天然气管道，输水管线需多次与天然气管道交叉，施工干扰较大。因此从小坝水厂至金银山水厂输水管段方案一优于方案二。

(2)运行管理方面。方案一大部分管道沿小坝工业园区、黔西北产业园区工业大道布置，后期运行管理较为方便；方案二管道顺海子街河布置，交通条件相对薄弱，后期运行管理不方便。从运行管理方面来看，方案一优于方案二。

(3)工程投资方面。至黔西北产业园区A区的金银山水厂输水管段方案一管长19.4 km，其中DN1100球墨铸铁管5.9 km，DN1100球墨铸铁管13.5 km，管线需穿小瓦公路1次、工业大道1次，其余为通村公路。方案二管道长度18.4 km，其中DN1100球墨铸铁管8.2 km，DN1100球墨铸铁管10.2 km，为使管线顺直，需布置0.4 km隧洞，管线需跨海子街河4次，穿越夏蓉高速高架桥2次，交叉建筑物较多。对其进行经济指标计算分析，显然方案二投资远远大于方案一

从工程投资、施工难度、运行管理等多方面考虑，确定方案一为高位水池至金银山水厂输水段的推荐方案。

3 结 语

水利工程输水线路的选择应综合项目建设总体要求及周边社会自然环境情况考虑，特别是在城市规划建设范围内长距离的输水线路，结合工程占地、生态环境、施工便利、运行管理、穿越交叉建筑物时应尽量利用现有条件，不影响交叉建筑物安全运行，另外结合国土空间规划等多种因素，再结合工程自身特点，通过多方案经济技术指标综合确定最优输水线路，对类似水利工程有参考作用。