杜河提水工程输水线路方案比选

廉俊文

（晋城市水务发展研究中心）

1 工程概况

杜河提水工程是晋城市“井”字型大水网骨干水源工程之一，位于泽州县李寨乡马安村和阳城县金滩村交界处的杜河水库库区内，其水源为沁河水。建设该工程的主要任务是开发新的供水水源，解决晋城市周村工业园区和李寨新建工业园区的用水，以及输水管线沿途的农业灌溉用水。该工程主要包括两部分，即提水工程和灌溉工程。

提水工程主要由取水口工程、一级泵站工程、支线泵站工程、调蓄水池工程、管线及其建筑物工程等组成。由一级泵站直接从杜河水库提水，经泵站加压，通过10.28 km输水管线将水送到苗庄调蓄水池。在主管线10+086处接支管线，在输水支管线2+541处修建一座支线泵站，经二次加压后将水送到李寨调蓄池。支管线线路全长5.89 km，其中直径0.8 m引水管道2.56 km，直径0.6 m引水管道3.33 km。

灌溉工程从主管线及支管线直接分水，通过16条支管向灌区送水，设计灌溉农田3 000 hm2。除输水工程外，还包括田间工程。

杜河提水工程设计流量1.72 m3/s，年提水总量2 700万m3。其中，工业用水1 800万m3，日均用水量4.93万m3，折合流量0.57 m3/s；农业灌溉用水900万m3，最大流量1.15 m3/s。

根据《泵站设计规范》（GB 50265-2010），按泵站装机功率确定工程等别为Ⅲ等，工程规模为中型，主要建筑物级别为3级，次要建筑物级别为4级，临时建筑物级别为5级。根据建筑物级别，确定一级泵站的设计洪水标准为30 a一遇，对应水位为467.71 m；校核洪水标准为100 a一遇，对应水位为468.63 m。农业灌溉用水保证率为75%，工业供水保证率为95%。

2 输水线路方案

提水工程的工业用水户主要分布在周村和李寨附近的工业园区，海拔高程分别为748 m和908 m左右。灌溉土地大部分分布在西部山丘区，面积2 406.67 hm2（包括局部提灌752 hm2），海拔高程在562-720 m之间；东部李寨周围的灌溉土地面积593.33 hm2，海拔高程在778-900 m之间。因此，提水工程必须设置两条管路：一路将水提到750 m高程，供周村工业园和输水管线沿途农业灌溉使用；另一路将水提到908 m高程处，供李寨工业园和周围农业灌溉使用。

由于泵站兼有工业供水的特殊性，一般不得间断供水，管线不宜少于2条。考虑到本工程位于山区，沿线山高沟深，场地狭窄，双管线布置难度大，同时考虑到本工程设有调蓄水池，即苗庄10万m3蓄水池和李寨0.1万m3蓄水池，可起到一定的调节补充作用，因此按单管输水线路进行设计。

经现场踏勘结合地形图分析，宜选择两条管线方案：一条是沿丘陵台地的西线方案，另一条是逆长河河谷而上的东线方案。

2.1 西线方案

该方案在杜河水库大坝上游1 600 m处的沁河左岸，修建一级取水泵站向周村工业园区送水，设计流量1.72 m3/s，设计水位458 m，出水池水位745 m。地形扬程287 m，装机四组（8台），4×200+4×2 240 kW，三工一备。管线经西横岭、东横岭到横岭背出水池，再经西坬、小南岭、章训、李墕自流到苗庄调蓄水池，输水干管直径1 400 mm，管线全长10.28 km。

输水支管线全长5.89 km，在干管10+086处引出支管,在支管2+541处建一座加压泵站（支线站），将水送到李寨调蓄池。调蓄池设计水位908 m，泵站设计流量0.3 m3/s，地形扬程160 m，装机三台，3×355 kW，两工一备。

苗庄灌区提水点设计流量0.1 m3/s，地形扬程23.0 m，装机一台，45 kW。

西线方案共需修建提水泵站3座，总装机12台，容量10 870 kW。其中，取水泵站1座，支线泵站1座，灌区提水点泵站1座。

西线方案线路总长16.79 km。向苗庄调蓄池输水的线路全长10.28 km，全部采用直径1 400 mm的管道；向李寨调蓄池输水的线路全长5.89 km，其中，管径800 mm的引水管道长2.56 km，管径600 mm的压力管道长3.33 km；灌区提水点管道全长0.62 km，其中，管径350 mm的引水管道长0.12 km，管径300 mm的压力管道长0.5 km。

在一级泵站新建1座35 kV变电站，安设2台35/10 kV变压器，容量2×6 300 kVA；2台10/0.4 kV变压器，容量2×630 kVA。35 kV电源分别取自章训变电站和西阎庄变电站，输电线路两回总长度为13 km。李寨支线站电源取自周村变电站，线路长度5.0 km，主电机可用10 kV线路直接供电，另装设1台10/0.4 kV站用变压器，容量100 kVA。灌区提水点变压器容量100 kVA，电源可从李寨支线站输电线路T接，长度1.2 km。3座变电站，共装设变压器6台，总容量14 060 kVA。

2.2 东线方案

该方案一级取水泵站设在水库大坝上游1 000 m处的长河出口右岸，设计流量1.72 m3/s，地形扬程32 m，装机5台，5×250 kW。逆长河右岸经518 m暗渠和1#隧洞674 m，再接暗渠270 m到二级泵站。一级泵站出口（二级站前池入口）水位490 m。

二级泵站位于西龙村东北约1 km的长河河谷右岸，设计流量1.72 m3/s，进水池水位490 m，出水池水位750.11 m，地形扬程260.11 m，装机5台，5×1 400 kW。经226 m压力管道、1 536 m的2#隧洞、3334 m压力管道到龙王山出水池。出池后采用重力输水方式向北300 m左右，然后分为两路：一路继续向北经过长度370 m的3#隧洞（洞穿管）和长度2 942 m的管道，将水送到苗庄调蓄池；另一路向东780 m到达向李寨送水的支线站。

李寨支线站设计流量0.3 m3/s，地形扬程160 m，装机3台，两工一备，3×355 kW。支线站加压后，经长度3 753 m的管道向东绕过秋泉村南将水送到李寨调蓄池，调蓄池设计水位908 m。

苗庄灌区提水点东线设计方案和西线方案一样。

东线方案共需修建提水泵站4座，总装机14台，9 360 kW。其中，水库岸边取水泵站（一级站）1座，中途加压泵站（二级站）1座，支线泵站1座，灌区提水点泵站1座。

东线方案提水工程线路总长15.323 km，其中：一级泵站输水线路1.462 km，包括暗渠788 m，1#无压隧洞674 m；二级站压力管线5.096 km，管径1 400 mm，包括压力管道3.56km，2#隧洞穿管1.536km；输水干线长3.612 km，管径1 400 mm，包括370 m长的3#隧洞穿管和3.242 km输水干管。李寨输水支线管道长4.533 km，其中：泵站引水管道780 m，管径800 mm；泵站出水压力管道3.753 km，管径600 mm。灌区提水点管道0.62km，其中：引水管道0.12 km，管径350 mm；压力管道0.5 km，管径300 mm。

在一级泵站新建1座10 kV变电站，安设2台10/0.4 kV变压器，容量2×800 kVA。10 kV电源取自二级泵站，输电线路长度为1.5 km。在二级站新建1座35 kV变电站，安设2台35/10 kV变压器，容量2×6 300 kVA。1台10/0.4 kV站用变压器，容量100 kVA，35 kV电源分别取自章训变电站和西阎庄变电站，输电线路两回总长度为13 km；李寨支线站主电机可用10 kV线路直接供电。另装设1台10/0.4 kV站用变压器，容量100 kVA，电源取自周村变电站，线路长度7.0 km。灌区提水点变压器容量100 kVA，电源从李寨支线站输电线路T接，长度1.2 km。3座变电站共装设变压器7台，总容量14 500 kVA。

3 输水线路方案比选

为便于输水方案选择，将东、西线两种线路方案的有关指标列于表1，并进行多方面比较。

3.1 地形地质条件

西线方案输水线路总长16.17 km，供水管线由取水泵站提水沿沁河水库左岸岸坡至坡顶处的西横岭村，然后经过章训、崇上、李墕、苗庄等至苗庄调蓄水池，再经支线泵站供水至李寨调蓄池。供水管线所处地貌单元主要为沁河及其支流支沟的河谷地貌和剥蚀低中山区，地形起伏较大，冲沟较发育，出露地层为奥陶系中统上马家沟组中厚层石灰岩夹泥质灰岩，石炭系本溪组黏土岩、铝土岩和太原组褐灰色页岩与夹砂岩互层，以及第四系松散堆积物等。

表1 东、西线输水线路方案比较表

东线方案输水线路总长15.323 km，供水管线由取水泵站提水沿长河废弃河道通过2#隧洞至长河现河漫滩处，再由2#隧洞出口至黄河村，供水管道基本沿长河河漫滩布设。在黄河村处长河右岸沿一山梁至龙泉寺村，供水管线布置于基岩山坡处。经西街、瓦窑、石淙头跨越长河至苗庄调蓄水池。东支线为经杨庄、张圪坨、西阎庄输水至李寨调蓄水池。供水管线所处地貌单元主要为沁河及支流支沟河谷地貌及中低山区，地形起伏较大，冲沟较发育，区内出露地层为奥陶系中统上马家沟组碳酸盐岩、石炭系本溪组铝土岩、太原组黑灰色页岩夹砂岩，以及第四系松散堆积物等。

经分析，西线方案线路虽然稍长，但大部分线路地处沁河右岸中更新统洪积低液限黏土分布区，管道易于埋设，持力层工程地质特性较好；东线方案线路虽然较短，但大部分线路地处基岩裸露区，地形起伏大，管道埋设较困难。尽管东、西两种方案均较可行，但是西线方案要优于东线方案，故推荐西线方案。

3.2 泵站选址

西线方案取水处位于杜河大坝上游1 600 m处，站址位置比较平坦，利于工程布置；地质条件较好（岩石基础），建筑物基础稳定坚固；库底高程较低，基本上能满足取水高程要求。站址处岸坡主要由坚硬岩石组成，且软弱结构面不发育，岸坡整体稳定性较好。但该方案要求水泵大流量、高扬程，对于水泵的技术要求较高。对于一个新建泵站方案，目前多级水泵的生产技术比较成熟，类似高扬程、大流量泵型在其他行业应用较多，实现300 m扬程是可行的。并且东、西线两个泵站方案中，单泵扬程均将近150 m，仍要采用多级水泵，实质上并没有降低对水泵的技术要求。

东线方案取水处位于杜河大坝上游1 000 m处，取水泵站站址地处沁河左岸支流长河废弃河道出口处，地形较平坦开阔，泵站持力层为全新统洪冲积卵石混合土，需对建基面处卵石混合土碾压或夯实，方可满足泵站持力层的要求。

两方案均具修建取水泵站的地质条件，但是西线方案略优于东线方案，故推荐西线方案取水泵站。

3.3 施工条件

西线方案线路站址位置平坦，地质条件较好，库底高程较低，站后压力管坡较缓，施工相对容易。管线沿沁河水库左岸而上，管线所经地段多为土石山区，沿线村庄大、耕地多、人口多，占用耕地也较多，征地及赔偿费用较高，施工对当地的扰动也较大，地方协调工作量较大。

东线方案管线逆长河而上，沿线村庄少、耕地少、人口少，主干管线较短。管线所经地段多为土石山区，占用耕地少，征地及赔偿费用亦较低，施工对当地干扰较小，协调难度也小。但泵站位置河床较低，岸边地形开阔，泥沙淤积较多，施工难度较大。另外，该方案有暗渠788 m，隧洞2 582 m，施工上有一定难度。因此，建议不采用该方案。

3.4 投资及运行管理

从投资来看，西线方案总投资为19 471.25万元，东线方案总投资为21 788.77万元，东线方案投资高于西线方案2 300余万元。西线方案提水工程为二级三站，布置比较顺直，泵站和建筑物设置少，运行管理费用低；东线方案提水工程为三级四站，较西线方案需增设一厂区、一个加压泵站和一个副厂房，并增加相应的水泵、机电设备及泵站办公生活用房，由于设施较多，随后的维修和运行管理成本也要高于西线方案，故建议采用西线方案。

4 结论

通过对杜河提水工程东、西线两种方案的多方面比较，我们认为：西线方案工程布置简单，线路合理；管线地形相对较开阔，所经村庄大、人口多、耕地多，发展农业灌溉方便；工程设施少，便于施工；工程投资小，后期运行管理费用低。因此，推荐西线方案为设计方案。