關(guān)中地區(qū)平原水庫工程建設(shè)初探

賀斌樂 孔祥東 段艷艷

（陜西水環(huán)境工程勘測設(shè)計(jì)研究院 陜西 西安 710018）

前言

蓄水水庫是人類改造自然的巨大工程。攔河筑壩，形成水庫，不但防止洪水災(zāi)害，還可利用抬高的水位，進(jìn)行灌溉、發(fā)電、航運(yùn)、供水，發(fā)展水產(chǎn)養(yǎng)殖和旅游事業(yè)等，這類水庫較為普遍；還有一類水庫，在地面上挖掘壕溝，蓄水成庫，形式為水塘、水池，但是容積又大于池塘，也可滿足灌溉，發(fā)展旅游等，這類水庫又被俗稱為平原水庫。

關(guān)中地區(qū)有著名的“關(guān)中八惠”，是主要農(nóng)產(chǎn)區(qū)，灌溉發(fā)達(dá)。近年來渭河徑流逐年減少，各灌區(qū)缺水時段、缺水年份帶給農(nóng)業(yè)的危害逐漸突出地顯現(xiàn)了出來，嚴(yán)重影響了關(guān)中地區(qū)糧食產(chǎn)量。在關(guān)中地區(qū)興建蓄水平原水庫，以達(dá)到緩解干旱季節(jié)缺水況狀的目的，成為一種新的嘗試。

東關(guān)水庫工程是陜西省抗旱應(yīng)急規(guī)劃的項(xiàng)目之一，是為了解決臨渭區(qū)渭北葡萄產(chǎn)業(yè)園灌溉缺水而興建的應(yīng)急水源水庫。這類平原水庫工程將對改善關(guān)中地區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉條件，應(yīng)對旱季缺水具有重大的標(biāo)桿作用。

1 關(guān)中地區(qū)狀況

關(guān)中地區(qū)面積約3.4萬km2。位于陜西省中部，又稱渭河平原或渭河盆地或關(guān)中平原，古代稱“關(guān)中”，也號稱“八百里秦川”，系地塹式構(gòu)造平原。渭河由西向東橫貫渭河平原，干流及支流涇河、北洛河等均有灌溉之利，中國古代著名水利工程如鄭國渠、白渠、漕渠、成國渠、龍首渠都引自這些河流。關(guān)中地區(qū)自然、經(jīng)濟(jì)條件優(yōu)越，是中國農(nóng)業(yè)最富庶地區(qū)之一。

目前，關(guān)中地區(qū)為中國工、農(nóng)業(yè)和文化發(fā)達(dá)地區(qū)之一，重要麥、棉產(chǎn)區(qū)。小麥占耕地面積50%左右，棉花主要分布于涇惠渠、洛惠渠、渭惠渠3大灌區(qū)，是陜西省重點(diǎn)產(chǎn)棉區(qū)。近年來，梨、葡萄、西瓜、棗等農(nóng)副業(yè)也蓬勃發(fā)展迅速。

2 關(guān)中地區(qū)對平原水庫的要求

關(guān)中地區(qū)建設(shè)平原水庫的兩個必要條件：

（1）能夠保證水庫水量；

（2）能夠保證水庫水質(zhì)。具體要注意：①能夠解決農(nóng)業(yè)灌溉干旱季節(jié)的缺水問題，保證農(nóng)作物得到生長所需水量；②水庫水量能夠在灌季以前得到及時補(bǔ)充；③避免造成庫區(qū)周圍土壤鹽堿化加??；④避免庫內(nèi)水質(zhì)鹽堿化；⑤避免庫內(nèi)水質(zhì)富氧化。

3 臨渭區(qū)東關(guān)水庫的建設(shè)條件

（1）下邽鎮(zhèn)處于渭北平原地帶。臨渭區(qū)渭北平原位于關(guān)中東部，屬于第四紀(jì)渭河地塹沉積平原，土壤鹽堿化災(zāi)害嚴(yán)重。主要出露地層為第四系松散堆積物。巖性主要為風(fēng)積黃土、古土壤和沖洪積壤土（中夾透鏡體狀細(xì)砂層）等。地面海拔355m～400m，表層為沖擊相，下層為古代咸水湖積層，面積814km2。地下水主要靠大氣降雨、灌溉入滲，礦化度較高，一般為3 g/L～16g/L，水型屬于重碳酸鹽-鈉鎂型，且含氟達(dá)0.5 mg/L～4mg/L，埋藏淺，埋深 1.4m～3.5m。水質(zhì)不適合灌溉、人畜飲用。

（2）農(nóng)業(yè)灌溉緊張期缺水現(xiàn)象嚴(yán)重。臨渭區(qū)渭北平原干旱災(zāi)害嚴(yán)重，旱災(zāi)發(fā)生次數(shù)較多，平均3年～4年就會發(fā)生一次旱災(zāi)，旱災(zāi)占各類災(zāi)害性天氣的80%，是各種自然災(zāi)害之首，直接影響著農(nóng)作物和葡萄等經(jīng)濟(jì)作物的正常生長，造成減產(chǎn)、絕收，阻礙經(jīng)濟(jì)社會正常發(fā)展。臨渭區(qū)渭北葡萄產(chǎn)業(yè)迅速興起，急需配套灌溉應(yīng)急水源，提高灌溉保證率。

（3）東關(guān)水庫處于交口抽渭灌區(qū)北干二支斗渠渠系末端。該地區(qū)為灌區(qū)輸水距離遠(yuǎn)、揚(yáng)程高，蓄水反調(diào)節(jié)意義非常大，能夠在旱季起到巨大的灌溉保障應(yīng)急作用。還能夠?yàn)橥茝V節(jié)水灌溉技術(shù)提供水源條件。

4 東關(guān)水庫工程技術(shù)要點(diǎn)

東關(guān)水庫作為平原水庫，具有以下特點(diǎn)：①圍壩軸線長，壩軸線封閉；②地質(zhì)條件較差，多為沖擊或洪積地層；③蓄水深度較小為4.5m（一般為5m～15m）；④筑壩土料多利用庫內(nèi)開挖料；⑤水面面積大，蒸發(fā)量大。東關(guān)水庫也有自身獨(dú)具的不同于一般平原水庫的特點(diǎn)：既要防止水庫庫內(nèi)蓄水滲漏，避免水量外逸，又要防止庫外地下水滲入庫內(nèi)，避免水質(zhì)鹽堿化，需要采取雙防措施，即防滲漏與防反滲漏；同時，還要排除地下水，具有承擔(dān)庫區(qū)周圍的排漬排鹽堿任務(wù)。

東關(guān)水庫工程樞紐主要由庫區(qū)擋水建筑物（大壩）、排水工程、充庫引水渠道（2條）、退水工程、出庫泵站工程5部分組成。

4.1 大壩

（1）壩體。庫周利用開挖料修筑梯形斷面均質(zhì)土壩，壩軸線長2.328km，壩軸線封閉。大壩頂部寬7m，臨水側(cè)坡比1∶3，背水側(cè)坡比1∶2。壩頂高程359.10m,臨水側(cè)最大壩高5.5m。

（2）庫周和庫底防滲?？紤]到該區(qū)域地下水位變幅較大，地下水升降可達(dá)2cm/天，特別是干旱季節(jié)變幅會更大，容易發(fā)生庫內(nèi)水嚴(yán)重滲漏現(xiàn)象。同時，盡量避免礦化度高的地下水滲入水庫內(nèi)，影響庫內(nèi)水質(zhì)；因而，庫周和庫底采取防滲措施，并考慮一定的表面壓重。

庫周采用兩布一膜土工膜防滲，其中，臨水側(cè)壩坡鋪砌15cm厚C20現(xiàn)澆混凝土板，坡腳設(shè)置寬0.6m厚0.5m矩形C20混凝土基礎(chǔ)。庫底復(fù)合土工膜材料防滲，上覆50cm厚壤土料壓重。庫周土工膜與庫底土工膜應(yīng)連接緊密，不留滲漏空隙。

4.2 庫區(qū)排水工程

東關(guān)水庫庫底布置排漬暗管。庫底四周環(huán)庫鋪排PE管，管外包裹反濾土工布排出地下鹽堿漬水。其中，庫底三根排水干管內(nèi)徑300mm，長3437m，10根內(nèi)徑200mm排水支管，長1052m，一根出庫干管排水干管內(nèi)徑500mm，長1671m。排水管總長6160m。

庫底設(shè)計(jì)為北高南低，南北向庫底設(shè)計(jì)縱比降0.5‰。在水庫周圍埋設(shè)兩條環(huán)庫排水暗管，在庫底埋設(shè)一條南北向排水暗管與10根東西向內(nèi)徑200mm同材料支管相連通。根據(jù)滲透系數(shù)，面積20萬m2時地下水出滲流量達(dá)到了0.013m3/s，水庫東西兩側(cè)每側(cè)出滲流量為0.015m3/s。庫底三根內(nèi)徑300mm管道設(shè)計(jì)通過流量為0.017m3/s。排水暗管周圍設(shè)置反濾層，反濾層分為上下兩層，上層為10cm厚中細(xì)圓礫石，最大粒徑2cm，下層為20cm厚中粗砂。除排水暗管全斷面庫底反濾層厚15cm，其中上層為5cm厚中細(xì)圓礫石，最大粒徑2cm，下層為10cm厚中粗砂。

庫底三根內(nèi)徑300mm管道在水庫南側(cè)交匯后，再與一根長163m內(nèi)徑500mmPE管相接，管道內(nèi)底高程為352.80m，至城南退水溝渠首處，高程為352.64m。在按照1‰縱比降沿著城南退水溝底部地面以下排入永安支溝，末端略高于交匯處永安支溝溝底高程350.0m。

4.3 充庫引水渠道

新建充庫引水渠道2條，分別設(shè)在庫區(qū)的東西兩側(cè)。新建庫西引水渠一條，從雙官路以南500m處六斗渠開口，設(shè)置六斗渠節(jié)制閘、引水渠引水閘，由西向東給東關(guān)水庫充水，庫西引水渠長870m，穿壩段長15m，為鋼筋混凝土管道，管渠縱向比降1‰；改造六斗渠700m，引水流量0.58m3/s；采用D80型全U型C15混凝土襯砌斷面。新建庫東引水渠一條，從雙官路以南400m處八斗渠開口，設(shè)置八斗渠節(jié)制閘、引水渠引水閘，由東向西給東關(guān)水庫充水，庫東引水渠長25m，穿壩段長15m，為鋼筋混凝土管道，管渠縱向比降2.125‰，受八斗渠制約，引水流量0.20m3/s；采用D60型全U型C15混凝土襯砌斷面。經(jīng)過改造六斗渠、并新建庫東庫西兩條充庫引水渠道，可以實(shí)現(xiàn)在12天半內(nèi)一次性充滿庫容。

4.4 退水工程設(shè)計(jì)

東關(guān)水庫南端壩下埋設(shè)一根直徑800mmC25鋼筋混凝土溢流管，管道內(nèi)底起點(diǎn)高程與正常蓄水位齊平，為358.1m，管道末端與城南村東南側(cè)生產(chǎn)路下穿出，與城南退水溝相接，管道末端內(nèi)底高程354.4m。管道長度150m，縱比降24.7‰。管道下部設(shè)管床，鋪筑0.3m厚碎石層，其上澆筑C15混凝土基礎(chǔ)作為管床。

壩下埋設(shè)一道直徑600mm的球墨鑄鐵放空管，在庫南壩后10m處設(shè)置1座閘閥井，設(shè)置閘閥，球墨鑄鐵管與閘閥之間采用管件連接，管道內(nèi)底高程為354.4m，管道長165m。

庫內(nèi)多余水量通過庫南退水管排入城南退水溝，進(jìn)入現(xiàn)有排水溝系永安支溝內(nèi)。

4.5 出庫泵站工程設(shè)計(jì)

在庫區(qū)東西兩側(cè)共設(shè)置3處小型出庫提水泵站，將庫內(nèi)蓄水提升至田間渠道，每處泵站選用1臺小型潛水電泵。

5 平原水庫在關(guān)中地區(qū)的適應(yīng)性

東關(guān)水庫為平原水庫，具有蓄水反調(diào)節(jié)作用，該水庫周圍區(qū)域既有灌溉需水需要，又有補(bǔ)水條件有保障的交口灌區(qū)渠道充庫。從生產(chǎn)技術(shù)上，能夠?qū)崿F(xiàn)蓄引水和地下水的雙向滲防功能，完善排漬排鹽堿功能，在地理位置、地質(zhì)條件、氣象條件等自然因素上，以及技術(shù)條件上，東關(guān)水庫工程值得推廣。

關(guān)中地區(qū)作為農(nóng)業(yè)主產(chǎn)區(qū)，農(nóng)作物灌溉條件發(fā)達(dá)，灌區(qū)較多，但在氣候條件上，在灌季緊張期和農(nóng)作物生長關(guān)鍵期經(jīng)常缺水。從提高關(guān)中地區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉保證率，優(yōu)化灌溉條件的角度出發(fā)，主灌區(qū)渠系末端或各灌區(qū)邊緣地帶均具備建設(shè)平原水庫的可能性。

東關(guān)水庫作為在關(guān)中地區(qū)建設(shè)的第一座平原水庫，關(guān)中地區(qū)平原水庫才剛剛邁出了第一步。要使得這一造福關(guān)中地區(qū)的平原水庫工程措施不斷地得到充分地認(rèn)可、推廣，成為關(guān)中八渠的有益補(bǔ)充，達(dá)到優(yōu)化和完善灌溉條件的作用，還需要轉(zhuǎn)變觀念，加大政策扶持力度和資金投入。陜西水利

[1]《陜西省抗旱規(guī)劃實(shí)施方案（2013年～2017年）》[R].（2012年12月）.

[2]《陜西省抗旱規(guī)劃臨渭區(qū)東關(guān)水庫工程可行性研究報(bào)告》[R].（陜西水環(huán)境工程勘測設(shè)計(jì)研究院2015年元月）及其批復(fù)文件.

[3]《平原水庫工程設(shè)計(jì)規(guī)范》[S].山東省.2010年2月.