六盤山引水工程對(duì)平?jīng)鲠轻妓畮?kù)的影響分析

曹建忠

（寧夏水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司 寧夏銀川 750004）

1 問題的提出

六盤山引水工程是寧夏固原地區(qū)（寧夏中南部）城鄉(xiāng)飲水安全水源工程的俗稱，是將寧夏固原地區(qū)南部六盤山東麓雨量較多、水量相對(duì)較豐沛的涇河流域地表水，經(jīng)攔截、調(diào)蓄，向北輸送到固原中北部干旱缺水地區(qū)的區(qū)域性水資源優(yōu)化配置工程。其任務(wù)是向干旱缺水的固原市原州區(qū)和彭陽(yáng)、西吉、海原縣部分城鎮(zhèn)居民生活和農(nóng)村人畜供水，解決110.80萬(wàn)城鄉(xiāng)居民的飲水問題。

工程的調(diào)出區(qū)位于寧夏南部六盤山東麓的涇河流域，該地區(qū)地表水資源豐富、水質(zhì)好。而且當(dāng)?shù)赜盟啃?，開發(fā)利用程度低。為了減少對(duì)下游的影響，采用多點(diǎn)分散取水方案，取水河段主要位于涇河流域的涇河干流、策底河、暖水河和頡河，布設(shè)可能取水點(diǎn)11 個(gè)，選定7 個(gè)。多年平均調(diào)水量3980萬(wàn)m3，規(guī)劃水平2025年供水量為3720萬(wàn)m3。

本工程屬跨流域調(diào)水工程，調(diào)水后將對(duì)下游甘肅省平?jīng)鍪杏盟a(chǎn)生一定的影響，尤其是布設(shè)在涇河干流的龍?zhí)端畮?kù)和紅家峽取水點(diǎn)，取水后將對(duì)平?jīng)鍪嗅轻妓畮?kù)產(chǎn)生較大的影響。為此，需分析六盤山引水工程調(diào)水后對(duì)崆峒水庫(kù)的影響程度，進(jìn)而提出補(bǔ)償措施建議。

2 崆峒水庫(kù)概況

崆峒水庫(kù)壩址位于涇河前峽出口聚仙橋上游約1km 處。壩址以上流域面積602km2，多年平均徑流量1.24億m3，50%頻率年徑流量1.11億m3，75%頻率年徑流量0.78億m3。工程于1971年10月動(dòng)工興建，1980年完工并投入使用。該工程的任務(wù)是以灌溉、防洪為主，兼有發(fā)電、旅游、養(yǎng)殖等綜合利用。不完全年調(diào)節(jié)。壩型為砂礫石壩殼壤土心墻壩，最大壩高63.8m，總庫(kù)容2970萬(wàn)m3，其中：死庫(kù)容600萬(wàn)m3，興利庫(kù)容2230萬(wàn)m3，防洪庫(kù)容1673萬(wàn)m3（防洪興利結(jié)合庫(kù)容933萬(wàn)m3）。設(shè)計(jì)灌溉面積1.13萬(wàn)hm2，總裝機(jī)容量3×6300MW，年發(fā)電量484萬(wàn)kWh，發(fā)電引水流量5.64m3/s，50%頻率年來(lái)水量11083萬(wàn)m3，灌溉用水量4898.7萬(wàn)m3。

之后，由于為平?jīng)鲭姀S供水，增加了電廠供水任務(wù)。平?jīng)鲭姀S1998年建設(shè)，一期工程裝機(jī)4×300MW，采用地表水、地下水聯(lián)合取水方式，年用水量1660萬(wàn)m3，其中地表水535萬(wàn)m3由崆峒水庫(kù)供水，地下水1125萬(wàn)m3。二期工程計(jì)劃由崆峒水庫(kù)提供備用水量51.8萬(wàn)m3/年。崆峒水庫(kù)為電廠一、二期總供水量586.8萬(wàn)m3/年。

崆峒水庫(kù)防洪標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇設(shè)計(jì)，1000年一遇校核。水庫(kù)6月末水位降至死水位，主汛期7、8、9月份水位按汛限水位控制運(yùn)行，10月份開始蓄水。

2006年對(duì)水庫(kù)進(jìn)行了以防滲、泄洪及輸水建筑物加固改造為主要內(nèi)容的除險(xiǎn)加固，加固后水庫(kù)規(guī)模維持原設(shè)計(jì)不變。

3 對(duì)崆峒水庫(kù)的影響分析

3.1 分析方法

根據(jù)批準(zhǔn)的設(shè)計(jì)文件，采用長(zhǎng)系列調(diào)節(jié)計(jì)算，分析對(duì)其的影響。

（1）崆峒水庫(kù)采用現(xiàn)狀規(guī)模及運(yùn)行調(diào)度方式。

（2）崆峒水庫(kù)灌溉規(guī)模。設(shè)計(jì)灌溉面積1.13萬(wàn)hm2，灌溉用水量4898.7萬(wàn)m3。

（3）平?jīng)鲭姀S供水。一期4×300MW 機(jī)組全部投運(yùn)后年用水量1660萬(wàn)m3，其中地表水（崆峒水庫(kù)供水）535萬(wàn)m3，地下水1125萬(wàn)m3；二期擴(kuò)建供水，年用水量351萬(wàn)m3，其中平?jīng)鲭姀S一期工程回用水量197萬(wàn)m3，城市中水154萬(wàn)m3。中水水源非正常情況下備用水量為51.8萬(wàn)m3，備用水源利用本電廠一期工程取水口從崆峒水庫(kù)取水?？紤]平?jīng)鲭姀S一、二期工程，由崆峒水庫(kù)承擔(dān)電廠供水量為535+51.8=586.8萬(wàn)m3。

（4）灌溉年保證率≥50%，電廠供水月保證率≥97%。

（5）崆峒水庫(kù)運(yùn)行方式。水庫(kù)6月末水位降至死水位1495.30m，主汛期7、8、9月份水位按汛限水位1502.00m 控制運(yùn)行，10月份開始蓄水。

3.2 崆峒水庫(kù)入庫(kù)徑流

崆峒水庫(kù)入庫(kù)徑流以崆峒峽水文站為代表站，除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)系列為1956～1999年。由于水文資料收集方面的問題，本次建立崆峒峽至涇河源水文站相關(guān)關(guān)系，將崆峒水庫(kù)入庫(kù)徑流系列延長(zhǎng)到2008年。

崆峒水庫(kù)1956～2008年入庫(kù)徑流分別扣除上游寧夏需水量后即為逐年入庫(kù)凈徑流，以此為基礎(chǔ)分析對(duì)其供水用戶的影響及其程度。

崆峒水庫(kù)上游寧夏需水包括涇河干流河道外當(dāng)?shù)匦杷亢土P山引水工程擬引水量。河道外當(dāng)?shù)乜傂杷?150萬(wàn)m3，考慮灌溉回歸后當(dāng)?shù)睾拥劳鈨粲盟繛?076萬(wàn)m3。本項(xiàng)目在涇河干流的引水量538～4058萬(wàn)m3，多年平均2168萬(wàn)m3。

崆峒水庫(kù)壩址多年平均年徑流量為 12093萬(wàn) m3，扣除上游寧夏需水量后入庫(kù)凈徑流為8860萬(wàn)m3。

3.3 對(duì)崆峒水庫(kù)的影響分析結(jié)論

以崆峒水庫(kù)入庫(kù)凈徑流作為來(lái)水量，以灌溉和平?jīng)鲭姀S需供水量作為用水量，根據(jù)其現(xiàn)狀工程規(guī)模和調(diào)度運(yùn)行方式，采用1956～2008年長(zhǎng)系列逐月調(diào)節(jié)計(jì)算，確定灌溉年供水量和平?jīng)鲭姀S逐月供水量，進(jìn)而統(tǒng)計(jì)供水保證率。然后與供水對(duì)象的設(shè)計(jì)供水保證率進(jìn)行對(duì)比，分析其影響程度。具體調(diào)節(jié)計(jì)算時(shí)扣除水庫(kù)的蒸發(fā)和滲漏損失。

經(jīng)徑流調(diào)節(jié)計(jì)算，考慮涇河干流2025年河道外需水量和六盤山引水工程調(diào)水量后，崆峒水庫(kù)對(duì)平?jīng)鲭姀S的供水保證率為99%，滿足設(shè)計(jì)供水保證率 97%的要求。而灌溉保證率只有13%，不能滿足灌溉設(shè)計(jì)保證率50%的要求。究其原因是，水庫(kù)汛限水位較低，而年內(nèi)來(lái)水量主要集中在汛期，故造成汛期棄水較大（約占79%），蓄水不足，影響非汛期供水。

4 對(duì)崆峒水庫(kù)的補(bǔ)償措施

經(jīng)過分析，六盤山引水工程調(diào)水后對(duì)崆峒水庫(kù)供水有影響。為了保證崆峒水庫(kù)的供水，擬在崆峒水庫(kù)壩址上游18.0km 處新建沙南補(bǔ)償水庫(kù)或在其上游4.7km 新建兔里坪補(bǔ)償水庫(kù)，與崆峒水庫(kù)聯(lián)合調(diào)節(jié)運(yùn)用。

4.1 兔里坪水庫(kù)補(bǔ)償方案

作為崆峒水庫(kù)的補(bǔ)償調(diào)節(jié)水庫(kù)方案，兔里坪水庫(kù)的主要任務(wù)是調(diào)節(jié)主汛期7、8、9月份崆峒水庫(kù)不能調(diào)節(jié)的徑流。即：汛限水位與正常蓄水位一致，利用主汛期蓄水，在其他時(shí)間向崆峒水庫(kù)補(bǔ)水。

擬選壩址位于兔里坪水文站以上400m 處，下距崆峒水庫(kù)壩址 4.7km。壩址以上流域面積576km2，多年平均流量3.63m3/s，年平均徑流量1.146億m3。

兔里坪水庫(kù)入庫(kù)徑流為兔里坪水庫(kù)壩址1956～2008年徑流系列減去上游寧夏河道外當(dāng)?shù)匦杷亢土P山引水工程擬引水量?？紤]到兔里坪水庫(kù)壩址與崆峒水庫(kù)相距很近，采用水文比擬法，按兔里坪水庫(kù)與崆峒水庫(kù)的集水面積之比，將崆峒水庫(kù)的入庫(kù)徑流系列修正為兔里坪水庫(kù)的入庫(kù)徑流。

按崆峒水庫(kù)需供水量與兩水庫(kù)之間的區(qū)間來(lái)水量之差作為兔里坪水庫(kù)需補(bǔ)償崆峒水庫(kù)的水量。崆峒水庫(kù)需供水量包括：平?jīng)鲭姀S一、二期需供水量586.80萬(wàn)m3，農(nóng)田灌溉年需供水量4898.80萬(wàn)m3，設(shè)計(jì)供水保證率分別為97%和50%。

兔里坪壩址多年平均懸移質(zhì)輸沙量采用44.7萬(wàn)t，推移質(zhì)輸沙量5.3萬(wàn)t。考慮兔里坪水庫(kù)主汛期蓄水的特點(diǎn)，多年平均懸移質(zhì)排沙率按25%推移質(zhì)全部淤積在水庫(kù)計(jì)算。按此計(jì)算 30年的水庫(kù)淤積庫(kù)容為832萬(wàn)m3。

采用長(zhǎng)系列逐月調(diào)節(jié)計(jì)算，滿足平?jīng)鲭姀S月供水保證率≥97%，灌溉供水年保證率≥50%所需的補(bǔ)償調(diào)節(jié)庫(kù)容為1455萬(wàn)m3。對(duì)應(yīng)崆峒水庫(kù)灌溉年保證率為51%，平?jīng)鲭姀S月供水保證率為100%。

主壩采用混凝土面板堆石壩，防洪標(biāo)準(zhǔn)采用100年一遇設(shè)計(jì)，1000年一遇校核。汛限水位與正常蓄水位一致，取1606.29m。水庫(kù)溢洪道溢流寬度取20m，調(diào)洪演算校核洪水調(diào)洪庫(kù)容為813萬(wàn)m3。

壩址河床高程1530.00m，最大壩高86.61m，估算兔里坪水庫(kù)工程總投資15840萬(wàn)元。

4.2 沙南水庫(kù)補(bǔ)償方案

作為崆峒水庫(kù)的補(bǔ)償調(diào)節(jié)水庫(kù)方案，沙南水庫(kù)的主要任務(wù)同兔里坪水庫(kù)。

擬選壩址位于寧夏涇源縣境內(nèi)的沙南峽入口處，距崆峒水庫(kù)壩址約18km，壩址以上流域面積371km2，多年平均年徑流量0.86億m3。

沙南水庫(kù)入庫(kù)徑流為沙南水庫(kù)壩址1956～2008年徑流系列減去上游寧夏河道外當(dāng)?shù)匦杷亢土P山引水工程擬引水量。采用水文比擬法，按沙南水庫(kù)與崆峒水庫(kù)的多年平均徑流量之比，將崆峒水庫(kù)的入庫(kù)徑流系列修正為沙南水庫(kù)的入庫(kù)徑流。

崆峒水庫(kù)需供水量與兩水庫(kù)之間的區(qū)間來(lái)水量之差作為沙南水庫(kù)需補(bǔ)償崆峒水庫(kù)的水量。崆峒水庫(kù)需供水量包括：平?jīng)鲭姀S一、二期需供水量586.80萬(wàn)m3，農(nóng)田灌溉年需供水量4898.80萬(wàn)m3，設(shè)計(jì)供水保證率分別為97%和50%。

沙南水庫(kù)壩址以上多年平均懸移質(zhì)輸沙模數(shù)采用600t/km2.a，推移質(zhì)輸沙量按懸移質(zhì)輸沙量的10%估算，泥沙容重采用1.4t/m3?？紤]沙南水庫(kù)主汛期蓄水的特點(diǎn)，多年平均懸移質(zhì)排沙率按25%推移質(zhì)全部淤積在水庫(kù)計(jì)算，按30年計(jì)算的水庫(kù)淤積庫(kù)容為405萬(wàn)m3。

采用長(zhǎng)系列逐月調(diào)節(jié)計(jì)算，滿足平?jīng)鲭姀S月供水保證率≥97%、灌溉供水年保證率≥50%所需的補(bǔ)償調(diào)節(jié)庫(kù)容為1500萬(wàn)m3。對(duì)應(yīng)崆峒水庫(kù)灌溉年保證率為51%，平?jīng)鲭姀S月供水保證率為100%。

主壩采用混凝土重力壩，防洪標(biāo)準(zhǔn)100年一遇設(shè)計(jì)，500年一遇校核。汛限水位與正常蓄水位一致，取1702.37m。水庫(kù)溢洪道溢流寬度取20m，調(diào)洪演算校核洪水調(diào)洪庫(kù)容925萬(wàn)m3。

壩址河床高程1670.00m，最大壩高39m，估算沙南水庫(kù)工程總投資7349萬(wàn)元。

4.3 補(bǔ)償水庫(kù)方案比選

綜合以上兔里坪、沙南兩個(gè)水庫(kù)補(bǔ)償方案，各有其優(yōu)缺點(diǎn)。

在兔里坪修建水庫(kù)，距離崆峒水庫(kù)近，控制流域面積大，便于聯(lián)合調(diào)度管理，而且淹沒損失較小，不存在移民搬遷問題，同時(shí)兔里坪水庫(kù)已列入渭河流域綜合規(guī)劃。主要缺點(diǎn)是，庫(kù)容條件較差，最大壩高約87m，工程投資大。

在沙南修建水庫(kù)，其優(yōu)缺點(diǎn)與兔里坪水庫(kù)正好相反。主要優(yōu)點(diǎn)是壩低、壩短，建庫(kù)條件好，投資??；主要缺點(diǎn)是淹沒損失相對(duì)較大，存在移民搬遷問題，不便于聯(lián)合調(diào)度管理。

經(jīng)比選推薦兔里坪水庫(kù)作為崆峒水庫(kù)的補(bǔ)償調(diào)節(jié)水庫(kù)。

5 結(jié)語(yǔ)

跨流域調(diào)水工程對(duì)下游的影響分析是非常重要的環(huán)節(jié)，是決定項(xiàng)目是否可行和工程規(guī)模大小的關(guān)鍵因素。本文通過長(zhǎng)系列逐月調(diào)節(jié)計(jì)算，確定了六盤山引水工程調(diào)水后對(duì)平?jīng)鍪嗅轻妓畮?kù)的影響程度，進(jìn)而提出了補(bǔ)償措施方案，并采用補(bǔ)償水庫(kù)與崆峒水庫(kù)聯(lián)合補(bǔ)償調(diào)節(jié)的方式確定了補(bǔ)償水庫(kù)的規(guī)模。經(jīng)方案比選提出了推薦補(bǔ)償方案，為項(xiàng)目決策和工程規(guī)模的確定提供了重要的參考依據(jù)。