大伙房水库输水应急入连工程建设必要性及工程特点

徐 锋，高 岳，李国栋

（辽宁省水利水电勘测设计研究院，辽宁 沈阳 110006）

1 项目背景

大连市是资源性缺水地区，水资源总量为32.51亿m3，人均占有量仅为579 m3，约占全国人均占有量的1/4。金州以南地区水资源总量为3.26亿m3，人均占有量为117 m3，属极为缺水地区。水资源短缺一直是制约大连市国民经济和社会发展的重要因素。多年来，大连市先后投入建设了引碧入连一、二、三期工程，英那河水库扩建和引英入连供水一、二期工程，有效缓解了水资源供需矛盾，但是按照大连市国民经济和社会发展中长期供水规划预测，到2015年（正常年景下）缺水2.7亿m3，到2030年将缺水5.7亿m3。随着大连市产业结构的调整和城市化进程的加快，特别是实施“五点一线”沿海经济开发开放战略后，大连市现有的供水布局已不满足发展的需求，且境内的水资源承载能力已达到极限，也只有通过跨流域调水才能解决大连市的经济社会发展用水问题。

2005年，辽宁省委提出了利用大伙房水库输水工程尽可能解决大连市缺水问题的意见，为此，组织开展了工程建设的可行性研究工作，于2006年完成了可行性报告的编制工作，同时完成了环评、土地预审、水资源论证和水土保持方案等8个专项报告的审查和审批工作。2008年5月，省发改委对可行性报告予以批复。2008年11月，省发改委对该工程的初步设计报告正式批复。至此，大伙房水库输水应急入连工程前期工作已经全部完成，可进入工程建设阶段。

该工程建设规模年调水3亿m3，其中2亿m3水利用引碧三期工程富余能力送至洼子店水库，经调节保障金州以南地区的用水需要；另1亿m3水通过铺设输水管线和利用引碧应急入连工程输水设施送至瓦房店市东风水库附近受水池，保障长兴岛临港工业区和瓦房店地区的用水需要。

2 工作过程

针对该工程长距离、大流量、大管径、高工压的输水线路特点，设计工作对工程项目进行了细致的研究，各专业设计人员现场实际线路查勘多次，遵循选线原则，从地形条件、地质状况、管材选择、施工难度、工程造价、移民占地、环境保护、节能等多方面综合考虑，对输水线路走向、工程布置及主要建筑物等设计方案进行了多角度、全方面的技术经济比较和论证，使得项目顺利通过审查、评估单位的评审。咨询工作为项目的顺利实施奠定了坚实的基础。

3 工程特点

1）长距离输水与泵站联合工作的水力过渡过程分析

大伙房水库输水应急入连工程是基于1998—2003年大连市严重缺水条件下提出的。为解决这一难题，辽宁省政府提出利用大伙房水库输水二期工程来实现。即从二期工程的鞍山加压泵站接引。由于大伙房水库输水二期工程输水线路为复线且长度为220 km，中间分水口多处，连接管多处；大伙房水库输水应急入连工程管路长约167.0 km，且中间设有无压输水连接洞。由此组成的输水线路的水力过渡过程是极其复杂的，为解决好这一问题，该工程采取多家分析论证，提出了一整套可行的工程结构措施及其运行管理办法，确保输水安全。

2）高压、大口径、高难度系数PCCP输水管材

大伙房水库输水应急入连工程为跨流域调水工程，根据地理条件，需设2座加压泵站保证输水完成，由此导致加压泵站出口一定距离内属高压区范围。经计算分析，管线长度约40 km范围为1.4 MPa的高压区，为此对管材适应性要求高，加之该工程输水管径为2.8 m，从而使输水管的工作难度系数加大。在约40 km长度范围这种工况在国内及省内是仅有的工程，为国内工程积累了经验。

3）充分利用可借用水头达节省能源

大伙房水库输水应急入连工程引水接引点是在大伙房水库输水二期工程的鞍山加压泵站处。大伙房水库输水二期工程的取水口为大伙房水库，水库正常高水位为131.6 m，经50年大伙房水库水文资料分析库水位多年平均在120 m高程以上。结合大伙房水库输水二期工程的实际情况，鞍山加压泵站进口压力在一年内有很多的时间内均有较高的剩余水头，平均剩余水头为19.4 m。流量按90万t/d、按电价为0.6元/（kW·h）计算，大伙房水库输水应急入连工程利用此水头，可节省年运行电费1 125万元。

4）跨河采用钢管外包钢筋混凝土结构形式

该工程多处跨越大中型河流，采用钢管做倒虹吸过河床是传统的设计方法。但由于穿越堤防及滩地时管顶上覆土有较大的埋深段，不采取有效的工程措施，那么对于钢管的外压失稳问题将会带来不利影响，进而会带来一系列的工程输水安全问题。经计算分析，在钢管外包钢筋混凝土的措施能够有效地抵御上部高埋深覆土的外力，使钢管本身只承受内水压力。这样就能很好地解决失稳钢管的外压失稳问题。

5）高含水量粉质粘土、粘土用于回填料的处理措施

该工程输水隧洞前线路大部分处于冲积海积低平原地貌类型，因此改段输水管线基础土质大多为淤泥质土、近淤泥质土等软弱土，环境水和土壤的腐蚀性强。而且绝大部分沟槽基础处于地下水位以上，属于高含水量粉质粘土及粘土，用此料作为回填料在短时间内进行回填，其压实度难以满足要求。根据实际情况提出要分层开挖堆放及设置必要的排气及外掺料等措施使其达到压实度要求。即对沟槽开挖土采用地下水位以上、地下水位以下两种分层开挖方式进行分别堆放；对处于地下水位以下含水量大的沟槽开挖土采取必要的通风排气措施，或添加石灰料等方法来降低沟槽土的含水量，使其达到规范要求的压实度要求。

6）隧洞监测自动化程度高

该工程长隧洞的运行监测和实施自动化高，用于输水隧洞这部分采集系统由切趾型光纤光栅传感器、单/多芯铠装单模光缆、光纤光栅数据采集设备（光纤光栅分析仪）、监控系统软件、网络监控计算机及信息管理软件等组成。与传统的弦式及插阻式相比，系统具有以下特点：可靠性好、测量精度高、抗干扰能力强；传输距离远，最远可传输不少于20 km的距离；隧洞内无需供电；除传感器外，整个系统在隧道内仅需安装几根多芯铠装光缆，即可将监测断面的传感器引至隧洞外且监测人员便于接近的地区；抗电磁干扰、抗腐蚀、抗雷击，能在各种恶劣的环境下工作，更适合全断面过水的隧洞；系统维护简单容易，成本低。

7）经济评价分析

由国民经济评价成果知，经济内部收益率为17.73%，大于社会折现率8%，经济净现值为535 163万元，经济效益费用比为1.49，项目经济评价指标较好。由国民经济敏感性分析成果知，项目具有较强的抗风险能力。因此，项目在经济上是合理的。

由财务评价成果知，整个工程全部投资的所得税后的财务内部收益率为6.38%，所得税后的财务净现值为190 209万元，所得税后的投资回收期为17.13年。财务评价指标较好。项目在财务上是可行的。

8）社会评价分析

该工程是由大连市政府投资的公益性工程，该工程的建设将改善大连市现状缺水状况，改善因水资源过度开发产生的生态环境问题，为大连市近期经济发展提供可靠水源，促进大连市新型产业基地的建设和发展，社会效益显著。

4 结语

大连市地处严重缺水地位，水资源严重匮乏，供需矛盾十分突出。大连市现状水资源的开发利用程度较高，水的重复利用率较高，挖掘空间有限。城市供水不足成为制约大连市社会经济可持续发展，和人民生活水平提高的严重问题。开辟新的供水资源势在必行。

大伙房输水应急入连工程，是在大伙房水库输水二期工程的中部位置鞍山段处接引。该工程充分利用水源达到节省能源目的，由此部分输水管线长，为跨流域调水，且为直连对接方式合二为一体，为此水力过程复杂，管理难度大，为保证工程安全输水，经多方的研究，解决了：高压、大口径。工作难度系数高的PCCP管材问题。与此同时基本解决了高含水量粘土及粉质粘土回填压实度的问题。

该项工程的PCCP管长距离、高压与大口径的应用，以及高含含水量粘土，粉质粘土用于回填料的处理措施，为同类工程提供了借鉴的方法和经验。