重庆观景口水利枢纽工程输水线路选择

刘春冬

（中水北方勘测设计研究有限责任公司，天津 300222）

1 工程概况

观景口水利枢纽是重庆市重点水源工程之一，位于巴南区五布河干流上，水库坝址位于巴南区东泉镇（重庆东温泉所在地）上游约4.5 km的双胜村，距重庆市市中心约55 km。工程任务以城市供水为主，同时兼顾沿线小城镇、农业灌溉及农村人畜用水。主要供水对象为重庆市南岸区的茶园—鹿角组团、输水沿线的二圣镇、惠民镇及坝下游的东泉镇等。本工程由水库和输水工程组成，推荐坝型为混凝土面板堆石坝，最大坝高58.9 m，水库总库容1.52亿m3，调节库容1.19亿m3；输水工程线路总长25.03 km，设计输水流量4.76 m3/s，加大输水流量5.76 m3/s。本工程等别为II等，工程规模为大（2）型。

2 工程地质条件

2.1 区域地质

工程区位于四川盆地东南边缘，地势由西北向东南逐渐升高，至测区东南部过渡为中低山区。工程区除泥盆系、石炭系、第三系地层缺失外，从寒武系至第四系地层均有分布。工程区大地构造单元属于扬子准地台东南部的四川台坳中的川东陷褶束，主要构造由一系列NE－NNE向近于平行的褶皱组成。与褶皱相伴生的相同走向的断裂主要发育在背斜轴部及其倾没端以及背斜轴线弯转和轴面扭转地带，向斜内断层不发育。工程区地震基本烈度为Ⅵ度。

2.2 输水线路工程地质

输水线路先后穿越大致平行的4条山体及鸭溪河、二圣河、鱼溪河3条河流和多条大型冲沟，地形较复杂。地层岩性以泥岩为主，局部为砂岩、灰岩。沿线断层不发育。没有发现大规模的滑坡、泥石流等不良地质现象。输水隧洞围岩类别以Ⅳ类为主，局部为Ⅲ类或Ⅴ类。

输水线路经过地层以泥岩为主，岩体透水性弱，岩体基本属弱－微透水，个别段为中等透水。输水线路经过三叠系下统嘉陵江组 （T1j）和中统雷口坡组（T2l），该地层岩性以灰岩、白云岩为主，岩溶发育，为地热储层，据东泉六口地热水井勘察及2010年地热水储量核查，各地热水井静水位均在280 m以下。

3 输水线路选择

3.1 选线思路及原则

本工程线路选择的思路是：确定起点和终点→确定中间控制性结点 （如泵站或跨越较大河流位置等）→选择具有代表性、可行的两条输水线路→通过经济技术比较确定最终线路。

本工程输水线路沿线分别预留姜家镇、二圣镇、惠民镇分水口，输水的终点是重庆市南岸区的茶园工业区。线路选择应综合考虑供水目标要求、地形地质条件、工程布置、施工、占地、进水口及分水口门位置、运行管理、环境影响等多种因素，通过多方案的技术经济比较确定。东温泉是国家首批命名的“中国温泉之乡”，是重庆“五方十泉”的重要组成部分，也是重庆市作为“中国温泉之都”的重要条件，故本工程选线原则在一般原则基础上应着重考虑环境影响，即不影响地热储层。

3.2 进水口位置选择

观景口水利枢纽工程水库坝址位于芦沟河与五布河交汇处，左侧为五布河，右侧为芦沟河。本工程的受水区均位于五布河河道左岸，故进水口位置从该河道左岸选择。考虑到本枢纽工程大坝为当地材料坝，进水口初定选用独立进水口，采用岸边取水方式。

本工程输水线路终点位于水库枢纽西北，越向坝址上游距离输水终点越远，故进水口应尽量靠近坝址；由于水库由两河汇流而成，中间隔开，故进水口亦应尽量靠近枢纽部位——两河合流区域。综合左岸地形地质条件，考虑经济和管理等各方面因素，进水口选择在距离大坝左坝肩约400 m处一冲沟内，沟端部设副坝，与主坝交通连接，并避开了泄洪兼放水洞（导流洞改建而成）进口。

3.3 输水终点及控制水位确定

本工程是以城市供水为主，供水目标为重庆市南岸区的茶园工业区，同时兼顾二圣镇、惠民镇小城镇用水和姜家镇、二圣镇、惠民镇的部分农业灌溉用水。供水目标位置自东向西依次为姜家镇、二圣镇、惠民镇和茶园工业区，终点为茶园工业区（规划水厂）。

综合考虑茶园新区的地形条件和规划水厂的要求，茶园新区的设计供水水位为283 m。小城镇供水点中二圣镇地面高程约285 m，惠民镇地面高程约290 m，供水水位相应略高。

输水线路主要供水点——重庆市南岸区茶园工业区的供水设计流量为3.47 m3/s，占总设计流量的73%，如考虑重庆市城区应急水源的作用，则比重就更大。本着“着眼主要矛盾、兼顾次要矛盾”的原则，本输水工程的设计原则是首先考虑茶园工业区供水，兼顾其他方面。因此，以茶园新区的设计供水水位283 m为主要控制条件，向上游逆推泵站的出水水位，中间兼顾其他水位。由于供水水位的降低，线路成洞比例相应加大，交叉建筑物长度相应减少，可以减少工程投资，增加工程的安全性，也相应可以减少工程的运行费用。

3.4 泵站级数及位置选择

（1）泵站级数：根据进水口及供水点的水位、地形条件，为实现向各供水点供水目标，须采用泵站提水供水。观景口水库最低供水水位254 m、极限死水位252 m、最高供水水位281 m，茶园新区的设计供水水位为283 m，考虑输水线路沿程的水头损失，泵站的最大净扬程约49 m、平均净扬程约34 m。考虑到泵站扬程不大，输水线路采用一级泵站提水，这样可以减少工程投资和运行成本，并且管理方便。

（2）泵站位置选择：输水线路通过的地热储层为三叠系下统嘉陵江组和中统雷口坡组，据东泉六口地热水井勘察及2010年地热水储量核查，各地热水井静水位均在280 m以下。为确保不对东温泉造成影响，线路穿过该区域段高程应高于280 m，并尽量抬高。考虑到以上原因和线路进、出口水位的相互关系，泵站位置只能设于该区域前部即输水线路首部，扬水达到相应高程后通过该区段。泵站设于首部亦可以减少各分水口提水扬程（或实现其自流），避免各分水口门的重复投资和减少工程运行、管理的费用。

综合考虑地形地质条件、工程运行管理和经济性，泵站采用库外泵站，级数为1级，位置选择在位于输水线路桩号0+240.3 m处的桐子垭口下游花生基（副坝下游）、输水线路首部。

3.5 线路输水方式选择

（1）泵站前：泵站前选用有压输水方式，管线部分的投资较大，泵站机电部分由于采用变频机组工程投资略有增加；但由于充分利用了水库水位，抽水电费节省较大。无压输水方式则相反。

如采用无压输水方案，进水口须采用闸门控制流量和洞内消能措施，由于泵站前隧洞较短，消能布置较困难，工程安全性差、运行管理不便，如误操作安全隐患较大；由于泵站位置较狭窄，布置泵站前池较困难。综上考虑，泵站前采用无压输水方式比较困难，基本不可行。采用有压输水方案，线路承压水头小于50 m，采用简单工程措施可以满足结构安全，且综合考虑抽水电费其经济效益明显较优。所以，泵站前推荐采用有压输水方式，以下线路方案的比较均采用此方案。

（2）泵站后：泵站后输水线路主要为隧洞，本工程输水线路关键是对三叠系下统嘉陵江组和中统雷口坡组的地热储层的影响。为确保不对东温泉造成影响，尽量抬高该段输水线路高程，线路采用无压输水方式，即采用无压隧洞输水。无压隧洞对各分水口门的设置、隧洞的检修维护、工程的管理和运行都比较方便，并且工程安全性和经济性较好，因此其他隧洞段亦采用无压隧洞输水。

综合以上分析和比较，考虑到沿线的实际情况和供水要求，选定本线路的输水方式为：自流有压＋泵站集中扬水＋无压输水，即泵站前采用有压输水，经泵站集中扬水后采用无压输水，沿线分设姜家镇、二圣镇和惠民镇分水口后最终输水至茶园新区。

3.6 线路方案初选

输水线路沿线经过地区，地势基本由北向南逐渐升高，地形主要呈狭长条形山脉与丘陵相间的“平行岭谷”景观。各条山脉由北向南平行延伸，高程一般在500～900 m，其间分布着高程在300～500 m相对宽阔的丘陵。丘陵区河沟纵横，河流总体走向为自南向北，与山脉平行，最终汇入长江，谷地河床高程200～400 m，与山地局部相对高差达500 m。输水线路基本走向为由东向西，故很难避开相应山脉和河沟，其先后穿越几乎相互平行的4条山脉以及鸭溪河、二圣河、鱼溪河3条较大河流和多条大型冲沟，地形复杂，谷地（丘陵）均位于3条河流两侧，其中以鱼溪河和二圣河段较宽阔，总体均呈自北向南缩窄趋势。因各山山脉被自南向北的河、沟所切割，且高程相差较大，输水线路没有条件采用全线明敷绕线方案，只能局部采用。

综上分析，在线路方案比选中不再考虑全线明敷绕线方案，只进行了隧洞线路方案的拟定（方案局部采用了明敷绕线方案）。

（1）线路方案拟定：对于本输水线路而言，在确定进水口、泵站和输水终点后，线路的直线连接是最短的。首部至鸭溪河段，直线线路南侧由东向西依次为本工程混凝土骨料和块石料场、桃子荡背斜浅溶蚀沟部位大面积鱼塘、槐园和新桥水库、鸭溪河支流密集及干流蜿蜒曲折段；后段线路北侧依次为本工程未建配套工程鱼塘湾水库、二圣镇、未建配套工程龙洞湾水库和现有迎龙湖水库，南侧为重庆电力公司500 kV巴南变电站和惠民镇。线路穿过未建的鱼塘湾水库、龙洞湾水库和现有迎龙湖水库库尾。直线以北因谷地相对更加开阔，如选线路将增加交叉建筑物和明敷管线的长度，因斜穿山脉也将增加隧洞长度，且北侧已进入鱼塘湾水库、龙洞湾水库和迎龙湖水库较宽阔水域，故直线以北选线和直线方案已没有可比性，此方案命名为北线方案。

北线首部至鸭溪河段由于南侧料场、鱼塘和几个小水库的原因，线路南移已基本没有可比性；北线线路后半段经过地区大部为低洼地段，并经过未建的鱼塘湾水库、龙洞湾水库和现有迎龙湖水库库尾，线路成洞长度较短、交叉建筑物多而且较长，工程永久和临时占地较多，拆迁量较大；因地形地质条件复杂、交叉建筑物多且长、隧洞频繁进出，严重影响输水线路施工和运行安全，增大工程造价。为减少工程造价及满足工程安全运行要求，且综合考虑分水口门和检修口的自流情况，后半段线路选线略向南移，向地势较高部位偏移，使其地形条件尽量高于分水点高程且易于成洞，减少交叉建筑物和明敷线路长度，并尽量与山、沟正交且尽量减少线路长度，形成南线方案作为比选方案，同时开展工作。

南线方案二圣河至鱼溪河段基本为东西向，其北侧由东向西依次为未建的鱼塘湾水库较宽阔水域段即二圣河河势震荡部位、重庆电力公司500 kV巴南变电站和惠民镇、鱼溪河支流密集和干流蜿蜒曲折段——谷地较宽和居民较密集地段，线路过鱼溪河后基本转向西北至终点。此线路北侧二圣河和鱼溪河谷地较开阔，南侧也基本相同或较宽，线路已无再南移的必要。

（2）线路方案布置：综合考虑以上因素，结合现场勘察情况，初步选定北线和南线2条输水线路进行详细比选，线路布置如图1所示。

图1 线路布置

北线方案水平投影总长21.325 km，进水口后采用首端有压隧洞输水0.24 km接泵站集中扬水、然后无压输水至终点的输水方式。该方案除泵站枢纽外隧洞长约14.013 km；交叉建筑物共17座，总长2.841 km，其中进水口1座、管桥7座、埋涵7座、渡槽2座；埋管11段，总长4.071 km；泵站枢纽1座，长0.40 km；沿线输水隧洞成洞比例67.0%。

南线方案水平投影总长25.03 km，采用首端有压隧洞输水0.24 km接泵站集中扬水、然后无压输水至终点的输水方式。该方案除泵站枢纽外隧洞长约18.688 km；交叉建筑物共13座，总长2.778 km，其中进水口1座、管桥4座、埋涵6座、渡槽2座；埋管7段，总长3.164 km；泵站枢纽1座，长0.40 km；沿线输水隧洞成洞比例75.9%。

3.7 线路方案选定

（1）北线方案：优点是线路最短；缺点是线路经过深冲沟密集地段和谷地范围大，无压输水具备成洞条件的长度相对最短，输水线路进出洞频繁，交叉建筑物或明敷线路长，明挖地段范围大，拆迁建筑物多，处于未建的鱼塘湾水库、龙洞湾水库和现有迎龙湖水库的库区和库尾，工程安全性较差。穿高速公路时，从其下净宽5 m的涵洞穿过，施工较困难。

（2）南线方案：优点是地势较高，全线隧洞埋深较深，无压输水具备成洞条件的长度相对较长，成洞条件较好，明挖段范围较小，占地及拆迁建筑物少，适宜隧洞输水方式，避开了相应水库，工程安全性较好。穿高速公路时，从其下净宽10m的涵洞穿过，施工比北线简单。缺点是线路水平投影长，较北线长3.705 km。

上述2个方案的经济比较采用可比土建工程量和可比投资进行，北线方案主体土建可比投资40 595.65万元，占地、移民和拆迁费用5 865.57万元，可比总投资46 461.22万元；南线方案主体土建可比投资40 379.99万元，占地、移民和拆迁费用4 780.49万元，可比总投资45 160.48万元。

经以上技术、经济比较，南线方案经济上略优，工程安全性较好，线路穿过高速公路施工难度较小，占地及拆迁建筑物少，并可以避开相应水库和远期一些不确定水库因素，并位于主要受水点上游，所以选定南线方案为推荐方案。

4 结语

综合考虑供水目标要求、地形地质条件、工程布置、施工、占地、进水口及分水口门位置、运行管理、环境影响等多种因素，结合本工程特点和线路选择的思路，通过多方案的技术经济比较确定输水线路，对类似工程有借鉴作用。目前，本工程可研报告已通过水利部审查，线路选择已得到肯定。