高原地區(qū)水渠布置優(yōu)化設(shè)計(jì)方案研究

(貴州省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，貴州 貴陽(yáng) 550002)

1 工程概況

貴州省遵義灌區(qū)工程地處黔北高原，灌區(qū)包括遵義市紅花崗區(qū)以南遵義縣南部的廣大地區(qū)。遵義灌區(qū)綜合利用任務(wù)是以灌溉為主，結(jié)合灌區(qū)工程措施解決遵義市紅花崗區(qū)及南白鎮(zhèn)一帶工業(yè)、生活用水問(wèn)題。灌區(qū)總灌溉面積54.76萬(wàn)畝，灌區(qū)規(guī)模為大(2)型，Ⅱ等工程。

遵義灌區(qū)一期工程根據(jù)分期實(shí)施、優(yōu)先開(kāi)發(fā)的原則在該灌區(qū)內(nèi)選定，即為遵義灌區(qū)中南片區(qū)的水泊渡蓄提工程片區(qū)，灌區(qū)范圍包括遵義縣7個(gè)鎮(zhèn)的24個(gè)鄉(xiāng)及紅花崗區(qū)的忠莊、南關(guān)二鎮(zhèn)，共有耕地44.01萬(wàn)畝，工程控制灌溉面積25.4萬(wàn)畝。工程的渠系部分由1條總干渠、1條水泊渡干渠和4條支渠組成。

2 初步設(shè)計(jì)的總干渠、水泊渡干渠輸水渠線布置

根據(jù)灌區(qū)地形及土地分布特點(diǎn)，初步設(shè)計(jì)的總干渠、水泊渡干渠輸水渠線布置如下：

總干渠從水泊渡提水站的上水池開(kāi)始，沿河逆流穿過(guò)龍背窩和大佛殿2座隧洞北上至環(huán)坡，經(jīng)太保頂渡槽跨越?jīng)_溝后，再由西向東經(jīng)龍堰渡槽、十字田渡槽至十字田。水泊渡干渠接總干渠渠尾，即由十字田繼續(xù)向東，穿過(guò)徐家壩隧洞后，分別由青山渡槽跨越川黔公路、周家灣倒虹管穿過(guò)貴遵高等級(jí)公路至冉村，再經(jīng)過(guò)冉村1號(hào)渡槽、冉村2號(hào)渡槽、蜂桶巖渡槽、黃陶井隧洞、黃陶井渡槽、寶峰山渡槽到寶峰山，最后經(jīng)半坎渡槽跨越川黔鐵路后再經(jīng)過(guò)張家口渡槽至朱家寨。整個(gè)總干渠、水泊渡干渠全長(zhǎng)20.73km(含建筑物)。其中，渡槽11座，長(zhǎng)2.65km；隧洞4座，長(zhǎng)0.984km；倒虹吸管1座，長(zhǎng)0.318km；渠道長(zhǎng)16.772km。設(shè)計(jì)流量11.05～6.49m3/s，渠首起始水位945.00m，末端水位937.91m。

根據(jù)初步設(shè)計(jì)審查意見(jiàn)，并考慮到工程所在地近年來(lái)建設(shè)條件發(fā)生了較大變化，渠道經(jīng)過(guò)的一些地方已有人居住，為少占房屋和農(nóng)田，并便于今后運(yùn)行管理，決定對(duì)總干渠和水泊渡干渠的渠線布置進(jìn)行優(yōu)化。

3 總干渠、水泊渡干渠輸水渠線布置優(yōu)化設(shè)計(jì)

3.1 輸水渠線布置優(yōu)化設(shè)計(jì)原則

a.工程現(xiàn)狀。遵義灌區(qū)一期工程規(guī)模大、范圍廣、建筑物繁多，渠道經(jīng)過(guò)的一些地方已有人居住。因此在保證技術(shù)可靠、經(jīng)濟(jì)合理的前提下，根據(jù)地質(zhì)地形條件，盡量使渠線避開(kāi)人群居住的房屋和良田，以便于今后的運(yùn)行管理，降低工程投資。

b.工程渠系由傍山渠道和渠系建筑物組成，建筑物包括渡槽、倒虹吸管、隧洞、陡坡等(渡槽和倒虹吸管是輸水時(shí)跨越山溝和交通公路的建筑物，隧洞是輸水時(shí)用來(lái)穿過(guò)高山峻嶺的建筑物，陡坡布置在地形較陡水頭又有富余的渠段，是避免渠道出現(xiàn)大的挖方或填方的建筑物)。

在渠系布置設(shè)計(jì)中，對(duì)于是采用渠道繞線還是布置輸水建筑物，按如下原則考慮：

單用渠系無(wú)法引至需灌耕地，則設(shè)計(jì)建筑物；

采用建筑物可縮短渠道長(zhǎng)度5倍以上(渡槽、倒虹吸管)或8倍以上(隧洞)，則優(yōu)先設(shè)計(jì)建筑物[1]；

渠道線路若穿過(guò)村寨、煤礦、廠礦等，則優(yōu)先設(shè)計(jì)建筑物避開(kāi)；

渠道線路若通過(guò)不良地質(zhì)地段，則優(yōu)先設(shè)計(jì)建筑物避開(kāi)[2]。

c.在建筑物設(shè)計(jì)中，對(duì)于建筑物型式的選擇主要考慮水頭損失、造價(jià)、運(yùn)行管理等幾方面(渡槽水頭損失小，但造價(jià)高；倒虹吸管造價(jià)低，但水頭損失大)。

根據(jù)灌區(qū)水源點(diǎn)和耕地分布特點(diǎn)，充分考慮建筑物的地形，按以下原則選定：

在總干渠、干渠及一些規(guī)模較大的支渠上主要采用渡槽，以保證渠系高程能控制整個(gè)灌區(qū)[3]；

對(duì)一些規(guī)模小的次要支渠在滿足附近灌面灌溉前提下盡可能采用倒虹吸管，對(duì)水頭有富余的渠段，考慮采用倒虹吸管；

在跨越等級(jí)較高的公路或鐵路時(shí)，若無(wú)現(xiàn)成的公路橋涵可供倒虹吸管穿越，則選用渡槽以避免施工干擾[4]。

3.2 輸水渠線布置優(yōu)化設(shè)計(jì)

根據(jù)以上原則，在保持總干渠、水泊渡干渠整體布局不變的情況下，在七個(gè)局部上進(jìn)行了優(yōu)化，優(yōu)化后的渠線布置如下：

總干渠從水泊渡提水站的上水池開(kāi)始，沿河逆流穿過(guò)龍背窩、大佛殿和太保頂3座隧洞北上至環(huán)坡，經(jīng)太保頂渡槽跨越?jīng)_溝后，再由西向東經(jīng)龍堰隧洞、新龍堰渡槽、新十字田渡槽至十字田。水泊渡干渠接總干渠渠尾，即由十字田繼續(xù)向東，穿過(guò)水泥廠隧洞、徐家壩隧洞、青山隧洞后，分別由新青山渡槽跨越川黔公路、周家灣倒虹管穿過(guò)貴遵高等級(jí)公路至冉村，再經(jīng)過(guò)冉村1號(hào)渡槽、冉村2號(hào)渡槽、蜂桶巖渡槽、黃陶井隧洞、新黃陶井渡槽、寶峰山渡槽到寶峰山，最后經(jīng)半坎渡槽跨越川黔鐵路后再經(jīng)過(guò)半坎隧洞、張家口渡槽至朱家寨。

優(yōu)化后整個(gè)總干渠、水泊渡干渠全長(zhǎng)14.680km(含建筑物)。其中，渡槽11座，長(zhǎng)2.682km；隧洞9座，長(zhǎng)3.011km；倒虹吸管1座，長(zhǎng)0.318km；渠道長(zhǎng)8.668km。設(shè)計(jì)流量11.05～6.534m3/s，起始水位945.000m，末端水位938.472m。

3.3 優(yōu)化渠線布置結(jié)果比較

優(yōu)化前后的渠線布置方案的比較見(jiàn)下表。

總干渠、水泊渡干渠優(yōu)化前后渠線布置比較表

優(yōu)化布置后，渠系的隧洞多，渠道少；而舊方案渠道多，隧洞少。新方案和舊方案比較，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

從工程角度看，避開(kāi)了一些具有不穩(wěn)定邊坡、巖溶、煤系地層及廢棄煤窯探洞等不良地質(zhì)條件的渠段，保證了渠線的安全運(yùn)行。

從環(huán)境影響看，減少了房屋和農(nóng)田占地，降低了房屋拆遷和占地的費(fèi)用。

從運(yùn)行管理角度看，減少了農(nóng)村人群對(duì)水的污染，便于今后的運(yùn)行管理。

從施工角度看，遵義灌區(qū)的隧洞長(zhǎng)度均小于600m，降低了施工難度，確保了工期。

從投資上看，新方案直接工程投資增加了252萬(wàn)元，工程占地和房屋拆遷費(fèi)用節(jié)省403萬(wàn)元，總投資降低151萬(wàn)元。

4 結(jié) 語(yǔ)

遵義灌區(qū)一期工程總干渠、水泊渡干渠布置經(jīng)優(yōu)化后，避開(kāi)了不良地質(zhì)條件的渠段，減少了占地，加大了供水規(guī)模，保證了渠線的安全運(yùn)行，降低了工程投資，且便于運(yùn)行管理，可為高原地區(qū)水渠布置優(yōu)化設(shè)計(jì)提供借鑒。