旭龙水电站施工供水系统优化设计

张博 李学武 陈雯

摘要：为优化旭龙水电站施工供水系统，在工程建设期间提供工程所需的生产用水和生活用水，在确保所需供水量和水质安全的前提下研究施工供水的经济性，对坝区周边地表水比选，综合考虑后选择两处地势较高的地表水作为坝区供水水源。通过对原水工程高程合理利用，结合施工水厂选址，在满足分质供水的同时，实现供水系统全程自流供水，避免建造一、二级泵站。结果表明：该方法可大大降低工程投资，但同时也增加了敷设管道的难度。研究成果可为类似施工供水系统提供参考。

关键词：施工供水系统； 双水源供水； 厂址选择； 旭龙水电站

中图法分类号：TV52

文献标志码：A

DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2024.05.014

文章编号：1006-0081（2024）05-0076-05

0 引言

水电站一般建设在两侧山体陡峭的河流上，多处于远离城镇的偏远地区。在建设过程中需要大量施工用水，用以浇筑养护混凝土与灌浆等，同时需要为各方参建人员提供安全卫生的生活用水。如何在保证施工过程中水量和水质安全的情况下，力求施工供水系统经济合理，是目前施工供水系统研究的重要课题之一。

施工供水系统布置主要受地形地质条件、水源条件、供水可靠性、施工区总体布置及枢纽工程施工技术等影响，各水电站临时施工供水系统布置各有不同。如巴基斯坦科哈拉水电站施工供水采用分区分质供水形式［1］，在水电站下游约300 m河道左岸取水，设置三级泵站与5座水池，将水分段提升至用水点高程。戈兰滩水电站施工供水以试金河为取水主水源［2］，林石河为补充水源，扬水260 m至高位水池，以自流方式向各辅助生产企业及生活区供水。黄河海勃湾水利枢纽与黄河龙口水利枢纽因用水规模不大［3-4］，且黄河水水质差，净化黄河水会增加投资及延长工期，采用地下水作为施工供水主水源。乌东德水电站采用江河水作为水源［5］，在下游设置固定式取水泵站，左右岸分建水厂供水系统。白鹤滩水电站存在水量较为丰富的沟水［6］，供水系统设计采用江水和沟水两处水源，采用岸边式取水构筑物。

大部分施工供水工程以江河主流为水源，通过新建一级泵站、二级泵站、高位水池的方式加压供水，该种供水方式最为常见。旭龙水电站大坝两岸地形陡峭，用水点遍布金沙江右岸，距离金沙江河面高差大。若从江河主流取水，虽然供水保证率高，但是土方开挖量大、能耗高且工程投资大。通过比选的方式，考虑工程周边水源高程、水量、水质等条件，采用双水源重力流供水系统，可为类似工程提供参考。

1 工程概况

旭龙水电站位于云南省德钦县与四川省得荣县交界的金沙江干流上游河段，是金沙江上游河段“一库十三级”梯级开发方案中的第12级。坝址多年平均流量990 m3/s，多年平均径流量313亿m3。水库正常蓄水位2 302 m，死水位2 294 m，总库容约8.47亿m3。最大坝高213 m，水电站装机容量2 400 MW，多年平均年发电量约105.14亿kW·h。混凝土总量约419.7万m3，高峰浇筑强度约16.1万m3/月。

2 施工供水规模及特点

2.1 供水规模

在旭龙水电站建设期间，施工供水总规模32 000 m3/d，生产、生活分质供水。其中，大坝混凝土养护用水9 000 m3/d、厂房及周边施工用水1 500 m3/d、渗控及周边施工用水1 500 m3/d、高线砂石生产系统8 000 m3/d、高低线混凝土系统及坝后综合加工厂等辅助企业生产及消防用水8 000 m3/d，以上生产用水设计规模共计28 000 m3/d，营地生活用水设计规模4 000 m3/d，总计32 000 m3/d，同时承担提供右岸鱼类增殖站128.52 m3/d原水。

2.2 供水特点

旭龙水电站工程供水特点如下：① 大坝两侧山体陡峭，场地狭小，落差大，地形呈倒V形状，平整土地稀缺，可作为施工供水水厂位置较少；② 自然山体陡峭，输水管道敷设难度大；③ 施工用水点分散，且距主流金沙江高差大，用水点距离金沙江下游最低取水位高差为50～200 m；④ 工程区域海拔较高，周边存在雪山融水作为水源的地表水。

3 周边地表水源比选

旭龙水电站工区及附近山区分布水量较大的地表水有金沙江，较小的地表水体有茂顶河、叶里贡冲沟、徐龙沟与格亚顶河。

（1） 金沙江是流经工区的最大河流，作为供水水源，具水量充沛、水质优良的优点，能完全满足工程施工期间对水量的需求，且可靠性高。针对高含沙量问题，采取适当处理工艺可以达到用水水质标准，但水厂和用水点高程远高于金沙江，从金沙江提水扬程较高，输水能耗大，且施工区两岸地形陡峭，修建取水泵站的土建及边坡支护工程量较大。因此，采用金沙江作为水源的取水工程投资及运行费用高，经济性较差。

（2） 茂頂河属金沙江水系，为金沙江右岸一级支流，茂顶河上游已经开发有两级电站，若施工期生产、生活用水均由茂顶河引水，引水量占枯水期来水量约为35%～52%，对电站发电影响较大，供水可靠性差，且茂顶河已作为斯木顶移民供水水源，若选其作为施工水厂水源，存在与移民争水问题。

（3） 叶里贡冲沟高程约2 410 m，分为两个支沟，左支沟水量稍大，但水源全部被引至叶里贡村作为灌溉和生活用水。右支沟水量没有被引走，但水量小，主沟中的水量均为右支沟水源，来水量无法满足施工供水要求。

（4） 格亚顶河属金沙江水系，为金沙江右岸一级支流，位于大坝上游4 km左右，格亚顶河流域最高点位于西南侧分水岭处，高程5 040 m，最低点位于汇入金沙江河口处，高程2 160 m，相对高差约2 880 m。格亚顶河多年平均径流量为5 172万m3，多年平均流量为1.64 m3/s，水质优良。

（5） 徐龙沟位于金沙江左岸大坝下游1 km左右，水量充沛，且水质较好，但水量小于格亚顶河，允许取水量受限，在2 378 m左右适合建设取水口。

综上对以上5个地表水源进行比选，见表1。

金沙江水质含沙量高且取水经济性差，茂顶河与叶里贡冲沟供水可靠性差，故以上3处水源点均不推荐。格亚顶沟和徐龙沟作为水源，水量充足，供水可靠性高，但是徐龙沟允许取水量受限，不能满足全年需水量。因此，选择格亚顶河地表水作为施工供水主要水源，徐龙沟地表水作为施工供水备用水源。施工供水区位详见图1。

4 施工供水设计方案

格亚顶河和徐龙沟水源水质优良，悬浮物小于10 mg/L，根据SL 303-2017《水电工程施工组织设计规范》，原水可以直接供应场区生产用水。从格亚顶河和徐龙沟取水均可采用重力自流供水，无需外加泵站，供水经济性好。

采用20 000 m3/d原水直接供应生产用水，12 000 m3/d原水进入水厂，用以保障浊度较高时期的生产用水和日常生活用水。坝区主要供水点详见施工供水工艺（图2）。

4.1 取水构筑物设计

徐龙沟和格亚顶河取水构筑物分别选址于金沙江左右岸沟壑，其位置高于施工水厂厂址和坝区用水点，原水输送皆采用重力自流输水。

（1） 格亚顶河取水构筑物设计。格亚顶河取水构筑物采用带低坝的固定式取水构筑物，取水构筑物低坝处地面高程为2 405.9 m，坝顶高程为2 406.9 m。在取水构筑物一侧设置取水井，取水井入口设进水闸，取水井出口设DN300排沙管和DN600出水管。在取水构筑物溢流堰旁设置冲砂闸，冲砂闸用以冲洗坝上游沉积的泥沙。低坝上下游铺设格宾石笼，减小水流对原始地面冲刷。格亚顶河取水口布置见图3。

（2） 徐龙沟取水构筑物设计。徐龙沟取水构筑物采用底栏栅固定式取水构筑物，取水构筑物溢流堰处地面高程为2 376.64 m，堰顶高程为2 378 m，过水断面采用溢流坝与底栏栅相结合的形式，河水通过底栏栅进入取水廊道，之后通过取水井进入输水管道。底栏栅上下游铺设格宾石笼，减小水流对原始地面冲刷。

4.2 原水管线设计

考虑格亚顶河原水管现有输水管位未来会在金沙江截留后部分被水淹没，且未来输水管位所在隧洞还未建成。格亚顶河输水管线分两期建设，一期原水输送至水厂，沿途供应部分工区生产用水；二期原水主要供应场区生产用水。徐龙沟原水管一次建成，与格亚顶河一期和二期原水管相连接，形成供水环路。

格亚顶河原水管一期采用单根D325×10 mm钢管，在取水口下游设置蝶阀、电磁流量计。原水管道从格亚顶河取水口沿施工便道敷设至格亚顶河口，之后沿羊拉公路进入坝区用水点，沿途供应大坝浇筑养护、帷幕灌浆、厂房洞、高线砂石混凝土系统等用水点。敷设至2-1号公路DE段与徐龙沟原水管道汇合，之后进入施工水厂。

格亚顶河二期原水管管径采用D530×9 mm钢管，可根据后期实际用水量调整。管道沿未来过坝交通隧洞敷设、沿途与格亚顶河一期原水管之间设置两处连通管，保证事故水量，提高供水安全性。之后进入施工水厂。

徐龙沟原水管采用双根D325×10 mm钢管，沿徐龙沟下坡明敷至旭龙大桥底部，之后沿旭龙大桥穿越金沙江，进入2号公路DE段后与格亚顶河一期原水管汇合。之后一起沿2号BC段敷设至过坝交通洞平台，在平台与格亚顶河二期供水管之间连接连通管，形成环路。

原水管道根据高程沿途设置复合式排气阀、排泥阀，在关键节点设置阀门井，水锤泄放阀等，在用水点由工区根据需要自行进行减压处理。

4.3 施工水厂

施工水厂作为临时水厂，位于金沙江右岸6-1号路、大坝砂石加工系统和110 kV变电站旁，施工水厂场平高程2 318 m。施工水厂的选址高程高于坝区用水点，低于取水口高程，充分利用原水的重力势能，水厂出水采用重力输水，避免建造提升泵站，節省了投资。

水厂总规模12 000 m3/d，经处理后的8 000 m3/d水量用于生产用水，4 000 m3/d用于生活用水。施工水厂分别设置生产清水池和生活清水池，用于分质供水。

针对除雨季外格亚顶河来水一般浊度较低的水质特点，结合用水对象对水质的要求，采用沉沙、混凝、沉淀处理工艺，经处理后的原水进入生产清水池，为工区提供生产用水。施工水厂工艺流程见图4。

根据水质检测结果，格亚顶河原水水质除总氮及粪大肠杆菌略有超标外，其他指标均优于GB 3838-2002《地表水环境质量标准》Ⅰ类水质标准，按照以上主要水质指标对水厂处理规模进行优化。利用沉沙、混凝、沉淀后的生产水作为水源，采用常规净水工艺（无阀滤池过滤加氯消毒）可使出厂水水质达标，经加氯处理后的水进入生活清水池，为业主营地和110 kV变电站供应生活用水。

施工水厂在设计时，应考虑永久使用和后期改造的可能，考虑施工水厂场地紧凑，水处理构筑物采用一体化设备，节省了用地。

4.4 配水供水系统

生产用水管从生产水池出来后，供应高线砂石混凝土系统生产用水，从山上沿陡峭人工边坡向下，沿途设置镇墩，进入底部主要交通道路后进行减压处理，在主要交通道路上供应1-5号厂房标施工场地等生产用水，同时在主要交通道路上沿途每隔120 m设置一处消火栓，工区内部消防系统由施工单位自行解决。

生活水管主要供应生活营地用水。生活水水管从水厂生活清水池出来后沿山坡敷设，沿途经过110 kV变电站，预留分水口，沿山坡敷设至近6-2号公路处分出支管为业主营地消防水池供水，之后沿着6-2号公路靠山侧敷设至业主营地，为生活营地供应生活用水。

配水管道采用重力自流供水，节省了施工水厂投资，但同时却为配水管道敷设增加了难度，如需要沿山体陡峭斜坡敷设，并跨越冲沟等。

5 结语

施工供水系统的选择应结合坝区周边地表水的水量、水质、高程、供水保证率等，根据坝区大用水点的平面和高程分布情況，选择合适的施工水厂位置。若用水点均匀分布在江河两侧，也可采用左右岸分区的供水系统。若周边存在高程较高的地表水，可以借鉴本施工供水系统，充分利用原水高程，力求施工供水系统全程重力自流供水。

参考文献：

［1］周磊，赵彦贤，魏铂佳.巴基斯坦科哈拉水电站施工供水系统工艺设计［J］.水利水电工程设计，2017，36（1）：18-19.

［2］王维忠，王卫国，胡朝晖，等.戈兰滩水电站施工供水系统设计［J］.水利水电工程设计，2007，26（2）：53-55.

［3］钱肖萍，田孟学，赵彦贤.黄河海勃湾水利枢纽施工供水系统设计［J］.人民黄河，2013，35（1）：107-108.

［4］钱肖萍，吴全，成保才，等.黄河龙口水利枢纽施工供水系统设计［J］.水利水电工程设计，2007，26（2）：56-57.

［5］陈雯，张波，曹小冶，等.某水电站施工供水设计［J］.人民长江，2011，42（16）：48-50.

［6］张静，陈雪万，吴红艳.白鹤滩水电站施工供水系统规划设计［J］．水利水电技术，2015，46（2）：8-10.

编辑：张爽

Optimal design of water supply system construction for Xulong Hydropower Station

ZHANG Bo，LI Xuewu，CHEN Wen

（Changjiang Survey，Planning，Design and Research Co.，Ltd.，Wuhan 430010，China）

Abstract：

To optimize the construction water supply system of Xulong Hydropower Station，provide the production water and domestic water required by the project during the construction，We studied the economy of the construction water supply under the premise of ensuring the required water supply and safety，compared the surface water around the dam area，and selected two higher surface water as the water supply source of the dam area after comprehensive consideration.Through the rational use of the elevation of the raw water project，combined with the site selection of the construction water plant，while meeting the quality of water supply，the water supply system was realized throughout the self-flowing water supply，and the construction of a secondary pumping station was avoided.The results showed that the project investment can be greatly reduced，but at the same time，it can also increase the difficulty of laying pipelines.The study can provide a reference for the construction of similar water supply system.

Key words：

construction water supply system； dual-water supply； site selection； Xulong Hydropower Station

收稿日期：2023-11-29

作者简介：张博，男，主要从事市政给排水设计方面的工作。E-mail：2672964557@qq.com