多用途大型供水工程及其设计方案

2023-06-30 理论教育版权反馈

【摘要】：供水工程根据不同的调水目的和用途，采用不同类型的供水建筑物。第二次世界大战之后建设的调水工程越来越趋向于大型化和多用途。表1-4列出了已建和在建的大、中型调水工程的技术特性。可以说，这些调水工程实际上就是现代水工建筑物的综合体。为了选择最佳的调水线路和工程结构方案，一般要进行多方案的设计。

供水工程根据不同的调水目的和用途，采用不同类型的供水建筑物。若为农业灌溉而调水，在水被输送到用水区后，在用水区要按照干、支、斗、农、毛的灌溉渠道等级体系，建设大量的灌溉配水渠网。例如，印度的萨达尔萨罗瓦工程［24］输水干渠长只有458km，而配水系统渠道总长达66000km。若为城市和工业供水而调水，则把水输送到城市的自来水厂，调来的客水要在这里进行净化处理，然后送入城市的自来水供水管网；为工矿企业的用水而调水，则一般把水送到目的地的蓄水设施（水库），由工矿企业自行建设本企业所适用的供水工程。例如莫斯科运河［25，26］把伏尔加河水送到莫斯科市郊的水库中后，莫斯科市的各大型用水企业在水库沿岸建设自己的用水设施。

总而言之，在很久以前的灌溉系统中，水通常是沿着用天然土堆成的土渠自流到灌溉土地的，不用水泵升压。类似的渠道在某些地方至今仍然在发挥作用。但是，大多数现代水利综合利用工程，特别是永久性的调水工程，按照其自身的工程技术水平，都大大超过过去的灌溉系统和水道。在水工建设实践中，现在已用的大部分建筑物，如大坝、水电站、水库、各种拦水和防水设施、水泵站、渠道、隧洞、管道、渡槽、堤坝、倒虹吸管等一般都被联合应用于调水工程中。

随着科学技术的发展，20世纪以来，水利科学有了长足的进步。第二次世界大战之后建设的调水工程越来越趋向于大型化和多用途。表1-4列出了已建和在建的大、中型调水工程的技术特性。从表1-4中可以看出，这些已建成的大、中型调水工程无不根据自然地理条件，设置必要的水工建筑物。可以说，这些调水工程实际上就是现代水工建筑物的综合体。而设计中的巨型调水工程更是有过之而无不及。例如，原苏联所设计的从额尔齐斯河下游和鄂毕河下游往锡尔河和阿姆河流域的调水工程［27，28］，按照其规模是世界上现已设计的最大工程，调水运河长2300～2500km（调水线路方案不同，其长度不一样），设计调水量为250亿～270亿m3/a（一期工程）到600亿m3/a（二期工程），有7条长约10000km的总配水渠道，最大过水能力从几十m3/s到520m3/s（锡尔配水渠长1630km）；10～12座水泵站（泵站数取决于总运河的方案），保证把水送到额尔齐斯-图尔盖分水岭，进入锡尔配水渠和位于阿姆河下游的秋亚木云水利枢纽上游（总扬程160m），再灌入总库容为54亿m3的捷基茨科水库。运河线路穿过324条水道和河流，这些水道和河流的最大流量在0.1%保证率下为几m3/s到2600m3/s。为了将沿途水道的水放入或通过运河，设计了100多座放水建筑物，120条管道和倒虹吸管。当公路和铁路与运河交叉时打算建6座铁路桥和18座公路桥。

表1-4　一些已建和在建调水工程的工程技术特性

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在美国所设计的未来的调水工程中，最大的工程是北美水电联盟［29，30］。这是一个多年调节美洲大陆西北部河川径流的计划，向南部大陆调水1000亿～3000亿m3/a。这项工程包括370座水利枢纽，其中一座高520m的大坝和6座高450m的大坝；中央配水水库库容为6000亿m3；灌渠、引水渠和通航运河总长10000km；隧洞长约3000km；多座船闸、水电站和高压输电线路，保证在300多万km2的面积上形成统一的水电网和连接北冰洋、太平洋和大西洋的水道。我们相信，有朝一日，美、俄两国建成这两项巨型调水工程，那么，在这个星球上就再也没有建不成的水工建筑物了。

为了选择最佳的调水线路和工程结构方案，一般要进行多方案的设计。例如，原苏联在鄂毕河流域向锡尔河和阿姆河流域调水的设计过程中，已经研制了30多种不同的方案：从上鄂毕河取水的方案，从中鄂毕河（从新西伯利亚市到鄂尔齐斯河河口的中游各个区段）的取水方案，从下鄂毕河取水的方案，带补水（从叶尼塞河补水）和不带补水的方案，有无托博尔水库的方案。美国研究了9个从密西西比河向得克萨斯州和新墨西哥州的调水方案。

从水的调配可能性来看，设计每一局部调水系统时，应考虑它们在大区或国家统一水利系统中的位置，协调它们所有的形成和发展原则，最好是将河流与水量随时间同步变动联系起来，即用调水渠道把国家主要水源联接起来，形成国家统一水网。原苏联在研究从北方河流调水进入伏尔加河和从西伯利亚河流调水进入中亚的过程中，曾经特别注重要形成国家统一水利系统。在理想状态下，不仅想把国家所有的主要河流连成一个统一的整体，而且要研制国家水利管理的统一方法和原则。印度也研制出形成国家统一水系统的方案［31～34］，中东的缺水地区（特别是以色列、约旦等国）正在执行建设国家水网的计划。

多用途大型供水工程及其设计方案

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