山西省万家寨引黄工程从黄河万家寨水利枢纽取水，向太原、朔州、大同等地区供水。工程由s座提水泵站和总干线、南干线、联接段和北干线组成，干线总长442km。总干线长44 km(主要为隧洞)，有串联地下泵站CM1 ,  CM2和CM3(地面)三座泵站，设计扬程分别为140m 、140m和76m ,串联泵站之后为申同咀日调节水库。总干分水闸之后，北干线经44km隧洞和113km压力管道送水至朔州和大同;南干线再经SM1 ,  SM2两座地面泵站提水(设计扬程均为140 m )，经102km隧洞后，在头马营出口人汾河。其后的联接段长139km，从汾河水库起采用压力管道和隧洞输水到太原。引黄工程五座泵站的单泵设计流量均为6.4sm3/s。

由总干线、南干线和联接段组成的引黄一期工程于2003年10月通水，北干线于2011年9月通水。

引黄工程全线从施工期到投人运行后，持续进行了安全监测;通水后持续进行了水力量测。通过对多年监测资料的分析研究，初步得出以下几点启示。

1 机组提水能力基本达到设计要求

2014年度是引黄工程运行天数最多、提水量最大并首次实施总干、南干五座泵站三泵联合运行的一年，南干线输水流量达到设计值的7s %。以有单泵流量资料的总干二级泵站为例，2014年总运行280天，共提水3.39亿耐，其中北干线分水o.7亿耐。s台机组在不同时间段以单机、双机和三机三种情况组合运行。

总干一、二级站为串联，总地形扬程272.38m，设计提水流量为48 m3/s，每站装机10台，8台工作，2台备用。2001年每站装机3台，2013年每站扩装机2台，共5台。

总干二级站各机组按单机、双机和三机组合运行的天数。

从表1可见，以单机流量6.45m3/、计，在全年平均扬程135.Slm(稍小于设计扬程)下，6#,7#, 8#, 9#机组抽水能力稍大于设计值，10#机组因装机较早、运行时间较长，提水能力有所下降。单泵流量在万家寨水库高水位阶段(一月)较大，低水位阶段(一七月)较小，运行正常。总体看泵站基本满足设计要求。

万家寨引黄工程泵站选用的是高扬程、大流量机组。建设过程中，采取了国际招标全球采购，优选生产厂家;水泵制造前进行了模型试验并验收通过;生产过程中业主代表驻厂监造;投产前进行了两次试通水72h联合试运行。检测表明，设计工况下，水泵效率不小于90%，电动机效率96 %-97%，达到了国内外先进水平。

2 南干7#隧洞地区水环境明显改善

南干7#隧洞是万家寨引黄工程单洞最长、埋深大、外水头最高的洞段，北起神池县温岭，向南穿越分水岭，在宁武县化北屯乡头马营村东出洞口。分水岭以北为桑干河上段恢河流域，以南为汾河流域。分水岭东侧为著名的宁武天池风景区—马营海高山湖泊群，称为“天池八海”，分布在海拔高程1800m左右，水面总面积1500余亩，最大水深lOm以上，蓄水量800余万耐，素有“阴霖不干，阳旱不涸，澄亭如鉴”的美誉，是重点保护的环境敏感地区。南干7#隧洞从其地下300m深处穿过，全长42.56km中有32.5 km洞段地下水位在洞线以上50 } 325 m;该洞段地层为石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系私土页岩、长石石英砂岩、砂质泥岩、泥岩，间有蚀变砂岩;隧洞建设对该地区水环境的影响是十分重大的问题。

隧洞施工中，在灰岩和碎屑岩接触带安排了抽水钻孔进行排水，避免了突发性涌水;在发生大量涌水的杜庄至姜庄段、麻地沟段，采取疏导措施;隧洞施工完成后，分批对重点洞段和渗水较集中的14#和20#施工支洞进行了固结灌浆，显著减少了内渗水量;建设期间，与工程监理同步实行了工程施工环境监理。通过上述措施，尽最大可能减少了对环境的不利影响，对当地环境保护起到了积极作用。

为系统监测隧洞周边地区水环境变化，开工前的1996一1998年间，在水位高于隧洞段设置了6处地下水位监测点，分别对深层和浅层地下水水位进行多年连续观测。6处监测点中，石洞沟为深层地下水位单项监测，其余均为深层和浅层地下水位同时监测。监测频次每月一次(本文数据为年平均值)。深层井水位变动情况见表3}

南干7#隧洞施工期为1998年12月至2001年4月。深层井观测数据显示，处于天池风景区的分水岭测点，水位基本没有降低，2008年后还略有升高，说明南干7#隧洞的建设并没有对景区造成不利影响。其余几处测点水位也均比成井时或隧洞处理全部完成后的2005年有所提高，提高幅度为3-28m}

浅层井水位的变动，主要受气候影响，且变化幅度小。因隧洞埋深大，隧洞施工对浅层地下水位的影响不明显。见表4}

南干7#隧洞2003年运行以来，洞内渗水量变化范围9.8L/s-12.SL/s，相当于沿隧洞单位长度渗水0.35L/s. km，比设计预计水平每千米0.O10.03 m3/s。降低了约两个数量级，且一直较为稳定。

上述情况说明，南干7#隧洞从设计选线、施工措施，到事后的补救处理，以及提前安排并持续进行地下水位监测等一系列措施非常成功，很好地保护了敏感区自然环境，实现了人水和谐发展。

3 测流装置有待改进

万家寨引黄工程沿线监测设备包括安全监测和水力量测两类。其中流量计监测断面30余处共计50多台。流量量测有超声波、电磁和矩形薄壁堰等多种形式、多种型号。

从监测数据分析，不同类型流量计测值差别明显。以头马营出口的三套测流装置为例，同薄壁堰相比，美国产MODEL- 7500型在全年运行中，无论单、双机还是三机运行，流量平均值均偏小，但12月巧日之后却又转为偏大;而瑞士产:isoni2000型始终偏大，且流量绝对值愈大，偏差值也愈大。详见表5}

2002年10月，水利部灌排中心采用流速仪测流精确法对该处梯形薄壁堰进行比测 , 24台流速仪，一测次/h持续5天，结果为:平均流量差单日最大0.6% , 5日不足0.2 %，流量差绝对值小于0.O1 m³/s。说明传统测量工具精度有保证，成果是可靠的，问题可能出在超声波流量计上。MODEL-7500流量计由于声道数少(4声道)，当过水断面面积偏小时，流量加总计算中的顶部流量占比大，误差亦大;三台机运行时，测量值已非常接近于对照值，应该是可信的;但12月后半月测流量转而偏大确属异常，可能是因为进人寒冬，测量断面接近洞口，洞壁挂冰影响了水位测量值，或水位计其他偏差所致。risoni2000型流量计虽为8声道，但测量差值百分数随流量加大而加大是不正常的，应请供应商检查处理。

由此看来，为满足计量、检测和比较的要求，设置流量计是必要的，但设置过多则徒增困扰;作为计量用流量计，应选择性能可靠的产品，并经过率定校准，满足精度要求;同时，传统的薄壁堰是可靠的，条件适宜时应优先采用，可加人自动记录和数据处理模块，以减轻观测和统计计算工作量。

4 被检测工程持续处于安全状态

万家寨引黄工程输水建筑物主要由隧洞、PC-CP管道、渡槽、埋涵等组成。总干线、南干线和联接段隧洞等一期工程均已经在2002年前完成，2003年10月通水。经过对安全监测资料的分析，建筑物运行正常。

2011年9月北干线工程通水后，对1#隧洞的安全监测也已经持续了数年。北干线1#隧洞长44km ,共设置了13个检测断面，包括应变计、无应力计、土压力计、孔隙压力计、钢筋计、锚杆计、测缝计、多点位移计等，共计248件。同此前年份相比，大部分测点测值稳定、连续，处于稳定状态。钢筋计显示均为受压，衬砌结构处于小偏心受压状态，且同温度变化呈现极高的相关性，说明温度影响已经成为第一位的荷载，此点同一期工程类似。需要注意的是，18 +480断面的土压力计、孔隙水压力计显示均有大幅变动，外水压力已经超过设计预期(达到折减前值);但钢筋计应力水平并不高，推测混凝土应力也应较低。对此，后续需重点关注其变化。

万家寨引黄工程申同咀日调节水库系分布在长条状单薄山脊上，开挖施工中，曾经出现过边坡岩石沿层理错动的情况。为了监测申同咀水库边坡稳定性，在高于库岸的东、北两侧的坡顶布置了7个测斜孔(现存留4孔)。从2011年监测以来，各孔均以向西(库盆方向)位移为主，位移量小，大多在lOmm以内。位置越高位移摆幅越大，位置最高且距离较远的CR-IC105号孔孔口，显示2013年向西北方向位移25 mm。由于活动式测斜仪精度有限，且为人工施测，尚难判定其影响。今后需加密测次，提高精度，并加强巡视检查。

5 结语

近年来，随着国民经济快速发展，一批大型跨流域调水工程相继修建，长距离、高埋深、大直径隧洞及高扬程、大流量泵站不断增多。本文通过对万家寨引黄工程建设和运行十余年来安全监测成果的统计、分析、研究，提出了在高扬程大流量泵站机组选型与设计、穿越环境敏感区隧洞施工采取的保护和补救措施、量测设施设置及偏差分析等方面可以借鉴的成功经验，对类似工程的设计、施工、运行管理有一定的指导意义。