小浪底引黄工程取水口设计

田晓卿

（山西省水利水电勘测设计研究院 山西太原030024）

1 小浪底引黄工程概况

山西省小浪底引黄工程位于山西省运城市，工程总体走势为东南-西北向，是自黄河干流上的小浪底水利枢纽工程库区向山西省涑水河流域调水的大型引调水工程。工程南依黄河与河南隔河相望，北及涑水河与临汾市接壤，东与晋城市相连，涵盖了运城市中东部的大部分地区。

黄河小浪底水利枢纽工程是黄河干流上的一座集减淤、防洪、防凌、供水灌溉、发电等为一体的大型综合性水利工程，是治理开发黄河的关键性工程。小浪底引黄工程取水口设置在黄河小浪底水利枢纽库区中游，黄河一级支流板涧河河口处，自小浪底库区提水，经过隧洞流向各调入区。

2 取水的可行性

2.1 取水水源可靠

工程取水水源为黄河干流最大的调水调沙水利枢纽小浪底水库，水库多年平均入库径流量为361.60亿m3，该水库总库容126亿m3。根据“87分水方案”分配给我省年耗用黄河水量为43.1亿m3。目前我省实际用水远小于该分配指标，因此从水源条件上讲是可行的。

2.2 取水位置合理

工程取水口选择在小浪底水库库区板涧河河口处，该处位于小浪底水库库区中游，除调水调沙期水位下降外，其他时间水位均在230m以上，且该处位于黄河顶冲的河道凹岸，库区淤积的主槽位置变化不大，因此取水水位条件相对理想。

3 取水口设计

3.1 取水口水位确定

由于近年来水库来沙量比较少，目前汛期坝前水位在210m，板涧河河口淤积高程为226.1m，允西河河口淤积高程为222.5m，与原设计坝前达到滩面254m，深槽达到230m有较大差距。两处取水口均处在河道左岸，并且均为凹岸，紧邻深槽，在现状条件下及小浪底水库实现冲淤平衡后在非汛期都具备较好的取水条件，汛期小浪底调水调沙和异重流排沙期，两处均不能取水，在取水时间允西河河口处比板涧河河口取水时间长。

为了保证取水安全，经综合分析，拟定取水口最低取水位高程230m，设计取水位高程248m，最高取水位高程275m。

3.2 取水方式选择

本工程设计流量20m3/s，小浪底库区的运行水位在220～275m高程之间，针对流量和水位变幅大的特点，从小浪底库区取水主要对岸边泵车、浮体泵站和岸边固定泵站三种取水方式进行分析比较。

泵车取水方案存在的主要问题是，在动荷载作用下强度和稳定性不够，车架结构的变形和振动偏大，所以泵车单机流量一般都较小。从运行情况看，每台泵车布置两台机组较合理，从本工程流量大的特点看，则需要泵车台数多，岸坡上的输水斜管占地宽度大，且小浪底库区每年大部分时间水位很高，岸坡斜管施工困难很大。小流量、多泵车运行管理也极不方便。所以本工程采用泵车方案不合适。

浮体泵站取水方案是浮体泵站先扬水至275m高程以上，然后再建二级站扬水至设计高程。该方案的优点是二级泵站建在库水位以上，避免了在库水位以下建站，泵站施工比较容易。但是浮体泵站存在以下问题。1）由于本工程设计流量大，单机流量不宜太小。若单机流量为2m3/s，考虑备用机组，将需布置12台机组，这样浮体的长度将可能超过百米，同时单机流量大，设备重，箱体体积庞大。即浮体泵站规模会很大。2）按单机流量为2m3/s考虑，连接水泵出水管和岸坡输水管的联络管的直径将大于1m，一般联络管的连接方式有摇臂式和阶梯式，不管采用哪种方式，管体自重加管中水重的重量都是很大的，由于联络管随水位变化而升降，中间不能设支撑，单靠水泵和岸坡输水管两个端点支撑联络管困难很大。同时重量大对浮体平衡不利。3）本工程设计最低取水位230m，最高取水位275m，水位变幅45m。必须设岸坡输水管，而浮体泵站一般都是单机单管，岸坡输水管存在的问题和泵车方案相同，占地宽、施工难度大。设计上存在一些不易解决的问题，运行中可能还会有其他问题。

岸边固定取水泵站方案，最理想的是泵站沿岸边布置，通过进水闸直接从库区取水。但这样布置主要存在以下两方面的问题：1）进水闸的前沿长度将很大，可能超过百米，受地形地质条件限制和库水位的影响，施工导流困难很大，施工难度大。2）进水闸底高程低，运行时容易引入库区底砂，使水泵的运行条件恶化。为了解决以上问题，考虑在岸边布置进水塔，减小取水前沿长度，挖竖井利用岩坎做围堰，减小施工导流的难度。选择有利的取水位置，尽量是取水口位于河流弯道的凹岸，减少泥沙进入泵站，同时在进水塔前沿设叠梁门，拦挡库区底砂，以尽量减少引水含沙量。设进水塔后，将泵站适当的向后移，水流出进水塔通过隧洞和泵站连接，这样泵站适当远离岸边，减小了泵站直接布置在库区岸边的施工难度。

通过以上对三种取水方式的分析，从施工难度，取水安全可靠性，便于运行管理等方面综合比较，认为岸边取水方案较优。

3.3 取水口选择

从引水线路方向和受水区范围看，取水口选在允西河口附近至安窝段河道比较合适，而允西河口至板涧河口段黄河河道宽阔，目前已形成高滩，允西河口下游附近、板涧河口至安窝段黄河河道较窄，河势靠左岸，有利于岸边取水。在此段黄河岸边和沟道选择多个可能的取水位置，经综合考虑施工、地形地质条件等因素，在此段选择了3个取水口。

第一个取水口位于板涧河右岸入河口处的黄河岸边，距板涧河口约600m，该处有条件利用岩坎作为围堰，但地面高程较高，为275～300m，岸坡较缓，地质条件较好，进水塔开挖工程量较大，优点是位于黄河岸边，低水位取水条件较好。

第二个取水口位于板涧河右侧黄河上游沟道内（河堤村附近的北沟），距板涧河口约1.4km，沟道宽约150m，有条件在沟内布置泵站和进水塔，沟口修建土石围堰（围堰高度约40m）。沟底高程约225～245m，开挖工程量小，但低水位取水时需沿沟道开挖约400m的引水渠。

第三个取水口位于允西河口左侧黄河岸边，距允西河口约3.1km，地面高程为275～285m，岸坡较缓，围堰同方案一，该处河势靠左岸，低水位取水条件也较好。

通过以上对三处取水口的分析，从施工难度，取水安全可靠性，便于运行管理等方面综合比较，认为第一个取水口较优。

4 结论

通过以上分析确定了小浪底引黄工程取水口的取水水位，取水方式及取水口位置。