禹門口提水東擴工程供水規(guī)模分析

王引田

(水利部山西水利水電勘測設(shè)計研究院，太原 030024)

1 工程概況

禹門口提水東擴工程位于山西省中南部，是向臨汾、運城六縣市(新絳、稷山、襄汾、侯馬、曲沃、翼城)工農(nóng)業(yè)以及農(nóng)村生活供水的保障性給水工程。新建輸水管線全長約69km，渠道長度45km?？偣┧?6100萬m3，其中農(nóng)業(yè)供水量(包括汾河生態(tài)用水)8095萬m3，工業(yè)供水8031萬m3。工程建成后可改善運城、臨汾兩市28.48萬農(nóng)村人口的飲水條件，改善灌溉汾南、三泉、北莊、澮河、利民以及襄汾井灌區(qū)等六灌區(qū)灌溉面積2.84萬hm2;可為臨汾、運城兩市近、遠(yuǎn)期工業(yè)發(fā)展提供充足水源，同時，可使兩市交界地帶地下水超采的現(xiàn)狀得到緩解。

工程干線起點位于新絳縣禹門口提水工程二級干渠光馬渡槽末端三泉支口，終點位于距翼城縣城6km的西梁水庫。其間分別設(shè)置了向襄汾原井灌區(qū)供水支線、新絳供水提水支線、侯馬和曲沃分水口、汾河生態(tài)補水輸水支線、侯馬北莊灌區(qū)分水口、澮河灌區(qū)供水支線等。另在禹門口提水工程二級干渠樁號Q44+324處，設(shè)置了向稷山汾南灌區(qū)供水支線。工程沿線共布置調(diào)蓄水庫2座、提水泵站4座，主管線全長48.70km，支管線總長 19.60km，輸水干渠總長11.40km，支渠總長34.30km。

2 工程建設(shè)的必要性

該工程擬定供水區(qū)為稷山、新絳、襄汾、侯馬、曲沃和翼城六縣(市)。根據(jù)供水區(qū)的水資源開發(fā)利用程度分析，當(dāng)?shù)厮Y源基本沒有大的開發(fā)潛力，農(nóng)村生活用水困難，農(nóng)業(yè)灌溉保證率低，水資源供需矛盾十分突出，區(qū)域水資源難以承受當(dāng)?shù)厣鐣?jīng)濟發(fā)展不斷增長的需求。因此，供水區(qū)的需水只能通過跨流域調(diào)水來解決。而臨汾市在“十一五”期間，規(guī)劃新建的和川取水工程及遠(yuǎn)期規(guī)劃的馬連圪塔水庫，主要是解決臨汾市汾東地區(qū)的工農(nóng)業(yè)需水，因此，供水區(qū)缺水狀況仍得不到緩解，經(jīng)預(yù)測，2020年、2030水平年供水區(qū)缺水量將分別達(dá)到2.72億m3和5億m3。

目前，位于河津市的黃河禹門口提水工程已建成投入運行，設(shè)計提水量4億m3，利用禹門口提水工程實施東擴工程可有效緩解沿線六縣(市)的用水緊缺狀況，能充分發(fā)揮禹門口提水工程的經(jīng)濟和社會效益。

3 山西禹門口提水工程供水現(xiàn)狀

3.1 山西禹門口提水工程概況

山西禹門口提水工程為大Ⅱ型，由樞紐、灌區(qū)、工業(yè)供水工程三大部分組成，設(shè)計總提水規(guī)模為26m3/s，其中工業(yè)用水6m3/s、沖沙用水6m3/s、農(nóng)業(yè)灌溉用水14m3/s;年提水量4億m3。建設(shè)目的一是為山西鋁廠等大型工礦企業(yè)及城市供水，二是解決河津、稷山、新絳三縣(市)3.32萬hm2農(nóng)田的灌溉用水。

工程分兩期建設(shè):一期工程樞紐包括一級泵站、沉沙池、一級干渠、二級泵站等已完成建設(shè);二期工程包括二級干渠、灌溉渠系及建筑物、田面工程等，已接近完成。

3.2 目前工程供水情況

2006年10月，禹門口工業(yè)供水工程正式向山西鋁廠供水。目前，山西鋁廠日用水量3萬m3，河津市地方日用水量2萬m3，合計日用水量5萬m3，年工業(yè)供水不足2000萬m3。

禹門口灌區(qū)工程農(nóng)田灌溉面積3.32萬hm2，其中龍門灌區(qū)控制面積0.16萬hm2;禹門口二級干渠控制灌溉面積為3.16萬hm2，由于多方原因，實際工程年農(nóng)業(yè)供水不足1000萬m3。

由于用水結(jié)構(gòu)的改變，山西禹門口提水工程農(nóng)業(yè)灌溉和工業(yè)供水年提水量約為3000萬m3。有相當(dāng)一部分水量可通過禹門口提水東擴工程向運城、臨汾六縣(市)供水。

4 禹門口提水工程可利用水量分析

4.1 灌溉用水量分析

禹門口灌區(qū)原設(shè)計新發(fā)展灌區(qū)灌溉凈定額為298m3/畝，毛定額為458m3/畝;改善灌區(qū)灌溉凈定額為97m3/畝，毛定額為 149m3/畝，灌溉水利用系數(shù)為0.65。

近年來，在持續(xù)干旱等多方面因素影響下，平均毛灌溉定額為236m3/畝，僅占充分灌溉定額的67.60%，但農(nóng)業(yè)沒有大幅減產(chǎn)。結(jié)合現(xiàn)實情況，發(fā)展非充分灌溉，允許作物某些生育期階段出現(xiàn)水分虧缺，以較小的灌水量獲得相同的產(chǎn)量，或以相同的灌水量取得最大產(chǎn)量。出于以上考慮，設(shè)計調(diào)整禹門口灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉按非充分灌溉定額考慮。

實地調(diào)查禹門口灌區(qū)周邊的楊范、元上、尊村、夾馬口灌區(qū)現(xiàn)狀灌溉定額來確定禹門口灌區(qū)非充分灌溉的灌溉定額。楊范灌區(qū)現(xiàn)狀畝均灌溉凈用水量為180m3，元上灌區(qū)現(xiàn)狀畝均灌溉凈用水量為203m3，尊村灌區(qū)現(xiàn)狀畝均灌溉凈用水量為160m3，夾馬口灌區(qū)現(xiàn)狀畝均灌溉凈用水量為245m3，這四個灌區(qū)平均灌溉凈用水量為197m3/畝。

結(jié)合禹門口灌區(qū)原設(shè)計灌溉定額和作物組成，確定禹門口灌區(qū)原設(shè)計新增灌溉面積部分的非充分灌溉定額為191m3/畝。禹門口灌區(qū)現(xiàn)設(shè)計改善灌溉面積部分仍維持原設(shè)計的灌溉制度，凈灌溉定額97m3/畝。

灌溉水利用系數(shù)按采用節(jié)水措施后考慮，取0.68。根據(jù)新確定的灌溉制度計算出禹門口灌區(qū)灌溉用水量為11216萬m3。

4.2 可利用水量分析

根據(jù)《黃河禹門口提水二期工程補充初步設(shè)計書》(1991年5月)和黃河禹門口提水灌區(qū)工程干渠技施設(shè)計，二級干渠各段控制面積和各渠段設(shè)計流量見下頁表。

4.2.1 汾南灌區(qū)灌溉用水量

汾南灌區(qū)利用該工程向0.73萬hm2農(nóng)田提供灌溉用水。在禹門口灌區(qū)第13～14支區(qū)間設(shè)分水口向汾南灌區(qū)供水，供水量為1709萬m3，最大流量為2.88m3/s。

4.2.2 三泉支口利用水量

經(jīng)計算，在非充分灌溉、滿足禹門口灌區(qū)需水前提下，扣除自禹門口灌區(qū)13～14支之間取水，進而改善汾南灌區(qū)灌溉用水后，二級干渠三泉支口處出水量為15537萬 m3，最大流量6.50m3/s，最小流量 0.94m3/s。考慮黃河在汛期含沙量大于100kg/m3的時段內(nèi)不引水的因素，此次根據(jù)龍門站實測資料分析，采用含沙量大于100kg/m3的連續(xù)天數(shù)最長達(dá)14天(7月23日～8月4日)的1969年為典型年，結(jié)合供水系統(tǒng)的維護修理，在計算可供水量時，7月23日～8月4日為避沙和維護期，不引水，由此計算出二級干渠末可供該工程利用水量為14927萬m3，二級干渠三泉支口處考慮禹門口灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉后，向三泉水庫可分出最大流量6.50m3/s。

二級干渠各渠段控制面積及流量統(tǒng)計表

二級干渠三泉支口處出水量過程見圖1。

圖1 二級干渠三泉支口處出水量過程

綜上所述，禹門口提水工程可向東擴工程供水16736萬m3。

5 供水流程及供水原則

黃河禹門口提水工程由一級泵站從黃河提水，經(jīng)過沉沙池泥沙處理后，一部分為現(xiàn)有工業(yè)一期供水;一部分由一級干渠輸水至二級泵站，經(jīng)二級泵站揚水，進入二級干渠，在二級干渠光馬渡槽末端分水，供水節(jié)點依次為襄汾井灌區(qū)、三泉灌區(qū)、新絳、汾河生態(tài)水、北莊灌區(qū)、侯馬、曲沃、澮河灌區(qū)、利民灌區(qū)和翼城。

供水原則:在滿足禹門口灌區(qū)非充分灌溉的前提下，首先向汾南灌區(qū)提供灌溉用水，其次滿足翼城、曲沃、侯馬、新絳的工業(yè)和農(nóng)村生活需水，再次為灌溉需水，最后為生態(tài)用水。

各供水節(jié)點供水量見圖2。

6 今后工作建議及存在問題

禹門口向臨汾、運城六縣(市)供水工程，是利用已建的水源工程——山西省禹門口提水工程，進行的一項較大的跨地區(qū)中距離輸水調(diào)度工程。該工程對臨汾市、運城市工農(nóng)業(yè)較發(fā)達(dá)地區(qū)的長遠(yuǎn)發(fā)展起重要作用，工程建設(shè)和運行中存在以下問題需引起注意:

a.二級干渠輸水渠道按照舊規(guī)范設(shè)計，由于規(guī)范變更，現(xiàn)有渠道超高，不滿足現(xiàn)行規(guī)范要求，工程完工后，局部輸水段流量加大，超高僅余20cm，建議對二級干渠已建段按現(xiàn)行規(guī)范進行改建，保證其輸水安全。

b.黃河水經(jīng)禹門口一級站沉沙池后，水流還攜帶部分泥沙，輸水至三泉水庫后，隨著運行時間的增加會使水庫的淤積加重，為了不影響水庫正常運行，需要適時對水庫進行淤積觀測和清淤?！?/p>