黃河高揚程灌區(qū)存在問題及調(diào)蓄水池改造工程的必要性探討

1 景電工程歷次改造情況及存在問題

1.1 景電工程歷次改造情況

1.1.1 景電一期灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造項目

1996年水利部啟動全國大型灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造項目，景電一期灌區(qū)被納入全國大型灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造規(guī)劃，從1998年開始對景電一期灌區(qū)進(jìn)行續(xù)建配套與節(jié)水改造。項目規(guī)劃總投資2.683億元，其中骨干工程投資2.272億元，田間工程投資0.411億元。2011年底，經(jīng)過近13年，國家發(fā)改委、水利部審定的骨干工程規(guī)劃投資21860萬元全部實施完成。但由于項目實施周期長，受物價上漲等因素影響，骨干工程僅實施完成了總體規(guī)劃的65%，剩余35%未能實施[1]?！笆濉逼陂g，鑒于景電一期工程的現(xiàn)狀和重要性，甘肅省發(fā)改委、水利廳又追加投資3164萬元對景電一期灌區(qū)剩余部分骨干工程進(jìn)行了改造。項目改建骨干渠段總長10.943km，其中總干渠1.513km，北干渠3.118km，西五支渠2.345km，西八支渠3.907km。結(jié)合灌區(qū)現(xiàn)狀，原定的節(jié)水、增產(chǎn)、灌溉保證率目標(biāo)基本實現(xiàn)。截至“十三五”末，項目累計完成景電一期總干渠改造8.312km，西干渠改造14.225km，北干渠改造15.61km，支渠改造76.62km，渠道建筑物375座；改造景電一期泵站前池5座、出水池8座、主廠房3處、副廠房10處；更新一期泵站水泵65臺、主閥189臺、電機(jī)39臺、高壓柜172面、低壓柜43面。

1.1.2 景電大型泵站更新改造項目

2011年至2021年間，景電一期、二期大型泵站更新改造工程陸續(xù)實施，先后對一期總干10座泵站（總干渠泵站6座，西干渠泵站4座）及二期總干渠13座泵站和部分渠段進(jìn)行改造，2021年6月，項目全部實施完畢并投入運行。通過改造，景電一期工程設(shè)計流量由10.56m3/s增加到13.17m3/s，灌區(qū)供水保障能力不足的問題得到有效緩解。

1.1.3 石羊河流域重點治理景電二期總干渠、民調(diào)干渠及灌區(qū)支渠改造工程

由于金昌市近期工業(yè)發(fā)展速度較快，對水資源的需求增加，調(diào)整原規(guī)劃的水資源配置保障工程方案，取消東大河向民勤蔡旗調(diào)水3000萬m3的專用輸水渠工程，改為通過對景電二期總干渠、民調(diào)干渠進(jìn)行改造及灌區(qū)節(jié)水改造等措施，在不增加景電引黃指標(biāo)的前提下，景電二期工程向民勤增調(diào)水量3882萬m3，由原設(shè)計的6100萬m3增至9982萬m3，以滿足蔡旗斷面遠(yuǎn)期下泄水量指標(biāo)。為此，景電二期部分老化破損嚴(yán)重、過流能力不足的總干渠、民調(diào)干渠，以及部分破損嚴(yán)重、滲漏損失大的支渠被劃分為兩個項目納入石羊河綜合治理項目中進(jìn)行改造[2]。兩個項目初設(shè)批復(fù)投資分別為2.89億元和1.53億元，于2012年開始實施。截至2019年底，批復(fù)改造任務(wù)已全部實施完成，累計改造景電二期總干渠37.74公里，渠系建筑物165座；民調(diào)干渠明渠拆除重建11.42公里，暗渠維修24.3公里，渠系建筑物35座；支渠159.895公里、斗渠7.913公里，渠系建筑物793座；完成投資4.52億元。

1.1.4 景電二期北干渠、北干一支渠擴(kuò)建工程

在古浪縣生態(tài)移民暨扶貧開發(fā)黃花灘項目水利骨干工程實施時景電二期北干渠、北干一支渠作為黃花灘干渠的一部分進(jìn)行了擴(kuò)建。景電二期北干渠擴(kuò)建自景電二期南北干渠分水閘中北干渠分水閘開始，至北干一支渠處結(jié)束，擴(kuò)建長度3.25km。相關(guān)渠道和渠系建筑物均進(jìn)行了拆除重建改造，改建后設(shè)計流量5.09m3/s，加大流量6.36m3/s。景電二期北干一支渠擴(kuò)建自支渠口（北干渠樁號3+250處）開始，至支渠樁號10+830結(jié)束，擴(kuò)建長度10.83km。相關(guān)渠道和渠系建筑物均進(jìn)行了拆除重建改造，改建后設(shè)計流量3.81m3/s，加大流量4.95m3/s。該部分改造2013年施工結(jié)束并投入運行。

1.2 景電工程改造計劃

1.2.1 古浪黃花灘生態(tài)移民區(qū)供水景電二期節(jié)水改造及生態(tài)治理工程

在總干渠泵站完成更新改造，總干渠大部分渠段在石羊河項目和黃花灘生態(tài)移民項目中更新改造后，剩余未改造渠段（含加高段）的老舊破損問題、過流能力不足的問題成為了制約總干渠整體輸水能力，制約保質(zhì)、保量完成向各灌區(qū)尤其末端黃花灘生態(tài)移民區(qū)供水任務(wù)的瓶頸。為消除上述制約和瓶頸，對向黃花灘生態(tài)移民區(qū)供水的景電二期總干渠中破損較嚴(yán)重段進(jìn)行節(jié)水改造和生態(tài)治理，減少滲漏，節(jié)約用水，改善渠段過水能力，提高工程運行可靠性；在進(jìn)一步確保黃花灘生態(tài)移民區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉及養(yǎng)殖用水的基礎(chǔ)上，提高景電二期工程的節(jié)水和生態(tài)治理能力。施工總工期為15個月。

1.2.2 景電灌區(qū)續(xù)建配套與現(xiàn)代化改造

按照中央、省上的部署和要求，景電灌區(qū)續(xù)建配套與現(xiàn)代化改造主要建設(shè)內(nèi)容包括未改造11座泵站的更新改造、干支渠的改造及信息化基礎(chǔ)設(shè)施及硬件建設(shè)，估算總投資約5.09億元，分5年實施完成，屆時，景電灌區(qū)將實現(xiàn)“防災(zāi)減災(zāi)有力、灌排設(shè)施完善、灌溉用水高效、服務(wù)管理先進(jìn)、生態(tài)環(huán)境健康”的總體目標(biāo)。

1.3 景電工程運行存在的問題

1.3.1 骨干工程運行受季節(jié)限制，調(diào)蓄設(shè)施不足制約農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展

景電工程建成于20世紀(jì)70～80年代，受當(dāng)時的資金、技術(shù)條件限制，工程設(shè)計、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低，運行至今其間經(jīng)歷的幾次改造均針對骨干工程進(jìn)行。景電工程原設(shè)計運行方式為：開機(jī)時間為3月20日，檢修期為9月10日至10月9日，關(guān)機(jī)時間為11月19日，全年上水天數(shù)為215天，每天抽水24小時，全年共計5160小時。景電一期工程實際運行方式與原設(shè)計基本一致。景電二期工程在向二期灌區(qū)供水的基礎(chǔ)上相繼承擔(dān)向民勤調(diào)水任務(wù)和向黃花灘生態(tài)移民區(qū)供水任務(wù)后，運行方式隨之發(fā)生很大調(diào)整，一是充分利用空閑時段向民勤加大調(diào)水，二是灌溉期利用工程富余容量向黃花灘生態(tài)移民區(qū)供水。工程開機(jī)時間提前至3月5日，關(guān)機(jī)時間推遲到12月5日；中間檢修期關(guān)機(jī)時間為9月10日至10月1日，冬灌時間為9月21日至10月14日。工程實際上水天數(shù)較原設(shè)計增加較多，增幅超過30天?？傮w而言，景電工程在經(jīng)過骨干工程系列改造之后，骨干工程卡脖子段基本消除，工程輸水能力達(dá)到灌區(qū)發(fā)展要求，但運行時間受季節(jié)限制，灌區(qū)內(nèi)缺乏調(diào)蓄設(shè)施，難以支持反季節(jié)經(jīng)濟(jì)作物種植。

1.3.2 景電灌區(qū)面積大，泵站多，運行時間長，易因各種情況發(fā)生停機(jī)事故。

據(jù)管理單位不完全統(tǒng)計，2007年至2014年，僅景電二期灌區(qū)就發(fā)生停機(jī)事故20多起。每次停機(jī)事故都需要通過溢流泄水，造成大量溢流損失。最多的一次是在2008年5月2日，因沙塵暴導(dǎo)致供電部門跳閘，全線溢流約60萬m3。泄水溝道不暢，易造成水毀損失[3]。

由于灌區(qū)泄水溝道均為洪水或泄水溝道，溝道長期無水，部分段溝道下游溝內(nèi)被開墾為農(nóng)田。事故泄水時，容易沖毀農(nóng)作物，引起賠償糾紛。部分溝道兩岸均為農(nóng)田，長期沖刷，造成岸坡塌陷，侵蝕農(nóng)田。2010年賠償農(nóng)業(yè)損失最多達(dá)70萬元。因各溢流堰出口未設(shè)置事故泄水回收系統(tǒng)，事故泄水全部進(jìn)入溝道。通過溝道，泄水匯入其它洪水溝道或滲入地下。景電灌區(qū)為高揚程電力提灌灌區(qū)，用水需要耗費大量電力，成本較高。事故停機(jī)泄水沒有回收利用系統(tǒng)，溢流水量只能全部泄入溝道，既消耗了電力，又浪費了水量。

2 工程建設(shè)的必要性

2.1 景電灌區(qū)實踐深度節(jié)水控水，優(yōu)化水資源配置的重要支撐

通過田間調(diào)蓄設(shè)施的建設(shè)促進(jìn)灌區(qū)種植結(jié)構(gòu)的優(yōu)化調(diào)整，形成以糧食作物為主，糧食作物、經(jīng)濟(jì)作物協(xié)調(diào)發(fā)展的種植結(jié)構(gòu)，在持續(xù)增加農(nóng)民收入的同時，保證糧食生產(chǎn)，并使田間高效節(jié)水灌溉模式得以推廣，提高灌溉水利用率，使水資源利用效率、效益得到很大提高，為深度節(jié)約水資源提供基礎(chǔ)，也是灌區(qū)打破水資源季節(jié)性限制、優(yōu)化水資源配置的先決條件[4]。

2.2 景電灌區(qū)深入推進(jìn)農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的重要保障

在農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的大趨勢下，景電灌區(qū)通過現(xiàn)代化改造升級，科學(xué)合理劃定玉米、小麥糧食生產(chǎn)功能區(qū)和枸杞、紅棗、梨和蘋果、文冠果和沙漠洋芋等重要農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)功能區(qū)，并增加反季節(jié)經(jīng)濟(jì)作物種植，構(gòu)建灌區(qū)多層次、多品種農(nóng)作物供給體系，加快培育農(nóng)業(yè)農(nóng)村發(fā)展新動能，開創(chuàng)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)新局面。受限于景電骨干工程運行方式，反季節(jié)經(jīng)濟(jì)作物種植在景電灌區(qū)很難大范圍實現(xiàn)，通過灌區(qū)調(diào)蓄設(shè)施的建設(shè)，針對性地彌補(bǔ)灌區(qū)調(diào)蓄短板，打破供水的時間限制，滿足經(jīng)濟(jì)作物對灌溉保證率的要求，是灌區(qū)順利推進(jìn)農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的重要保障。

2.3 回收利用泵站事故泄水，實現(xiàn)節(jié)約水資源、保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)安全的有效措施

景電灌區(qū)面積大，泵站多，運行時間長，易因各種情況發(fā)生停機(jī)事故，近年隨著景電工程所承擔(dān)的供水任務(wù)的疊加，事故停機(jī)頻發(fā)，造成事故泄水損失，不僅浪費了寶貴的水資源，還易造成水毀事故。通過本次事故泄水調(diào)節(jié)工程的建設(shè)，對事故泄水進(jìn)行回收，既可以有效利用水資源，又可以保護(hù)其他農(nóng)業(yè)生產(chǎn)設(shè)施免受水毀破壞，是實現(xiàn)節(jié)約利用水資源，同時保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)安全的有效保障。

3 工程任務(wù)

景電灌區(qū)調(diào)蓄水池工程規(guī)劃興建調(diào)蓄水池保障4.73萬畝日光溫室冬季灌溉用水，回收利用泵站事故泄水，減少事故泄水損失，提高水資源利用效率。本次2022年度項目通過在景電二期工程總干十泵站配套建設(shè)調(diào)蓄水池，保障總二支、總?cè)刂频?.72萬畝灌區(qū)范圍內(nèi)的0.772萬畝日光溫室冬季灌溉用水；通過在二期總六泵、一期西一泵、一期西二泵設(shè)置三座事故調(diào)節(jié)池，回收利用泵站事故泄水，減少事故泄水損失，提高水資源利用效率。

4 建設(shè)規(guī)模及評價

4.1 設(shè)計水平年

本次設(shè)計現(xiàn)狀年為2018年，設(shè)計水平年與景電灌區(qū)續(xù)建配套與現(xiàn)代化改造遠(yuǎn)期水平年一致，確定為2035年。

4.2 景電灌區(qū)需水量分析

景電灌區(qū)景泰川電力提灌工程供水對象基本全為農(nóng)業(yè)灌溉，幾乎不涉及灌區(qū)內(nèi)人飲、工業(yè)等，因此本次僅對灌區(qū)農(nóng)業(yè)及生態(tài)林灌溉需水進(jìn)行分析，且本次景電灌區(qū)灌溉面積、種植結(jié)構(gòu)、灌溉制度設(shè)計及需水量預(yù)測均與《甘肅省景電灌區(qū)“十四五”續(xù)建配套與現(xiàn)代化改造可行性研究報告》2035水平年的相應(yīng)內(nèi)容保持一致。

4.3 灌區(qū)灌溉面積預(yù)測

景電灌區(qū)現(xiàn)狀灌溉面積達(dá)到原設(shè)計的82.47萬畝。2035年灌區(qū)灌溉面積維持原設(shè)計規(guī)模（表1）。

表1 2035年灌區(qū)設(shè)計灌溉面積表 單位：萬畝

灌區(qū)呈東西向弧形帶狀分布，北接騰格里沙漠，南倚長嶺山脈。土壤主要為灰鈣土，耕地為一、二等好地，土地集中連片，平坦，無切割，土層厚，但有機(jī)質(zhì)含量較低，土壤潛在肥力不高。灌區(qū)總面積約193.09萬畝，主要灌溉范圍涉及景泰縣、古浪縣及民勤縣，現(xiàn)狀農(nóng)田97.91萬畝，設(shè)計灌溉面積82.47萬畝；至2035水平年農(nóng)田灌溉面積保持設(shè)計規(guī)模不變，仍為82.47萬畝。

4.4 灌區(qū)種植結(jié)構(gòu)預(yù)測

景電灌區(qū)是景泰縣、古浪縣主要的糧、油、蔬菜生產(chǎn)基地，灌區(qū)現(xiàn)狀以糧食生產(chǎn)為主，糧食作物以小麥、玉米為主，經(jīng)濟(jì)作物主要有洋芋、胡麻、油葵、瓜菜等。

景電灌區(qū)現(xiàn)狀種植結(jié)構(gòu)以糧食作物為主，糧食作物種植比例達(dá)到60%，比例較高，在糧食安全上升為國家戰(zhàn)略的背景下，保障糧食安全成為灌區(qū)的首要任務(wù)。規(guī)劃期內(nèi)糧食作物種植比例在現(xiàn)狀較高比例的基礎(chǔ)上有所上調(diào)，由現(xiàn)狀的60%上調(diào)至62%。

景電灌區(qū)生態(tài)林建設(shè)有效阻擋了北部沙漠的侵襲，承擔(dān)著防風(fēng)固沙、保持水土的功能，對于灌區(qū)保護(hù)具有重要意義，現(xiàn)狀年景電灌區(qū)生態(tài)林面積10.58萬畝，至規(guī)劃水平年達(dá)到10.81萬畝。

4.5 節(jié)水灌溉模式

節(jié)水灌溉模式為渠管結(jié)合，適度推行大田和日光溫室滴灌等高效節(jié)灌模式?，F(xiàn)狀景電一、二期灌區(qū)高效節(jié)灌占比為12%左右，根據(jù)《景泰縣“十四五”農(nóng)業(yè)體制及現(xiàn)代絲路寒旱農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園規(guī)劃》以及《古浪縣2021-2025年高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)項目》，2025年景電灌區(qū)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)面積發(fā)展至40萬畝，高效節(jié)灌比不低于30%、2035年不低于85%。據(jù)此，本次規(guī)劃至2035水平年，景電一、二期灌區(qū)高效節(jié)灌占比達(dá)到87%，糧食、經(jīng)濟(jì)作物及林果均采用高效灌溉，僅生態(tài)林維持渠灌（見表2）。

表2 景電灌區(qū)設(shè)計節(jié)水灌溉面積表 單位：萬畝

5 總結(jié)

目前，景電工程運行過程中存在骨干工程運行受季節(jié)限制，調(diào)蓄設(shè)施不足制約農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展和景電灌區(qū)面積大，泵站多，運行時間長，易因各種情況發(fā)生停機(jī)事故等問題，同時景電灌區(qū)是實踐深度節(jié)水控水，優(yōu)化水資源配置的重要支撐、是深入推進(jìn)農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的重要保障、是回收利用泵站事故泄水，實現(xiàn)節(jié)約水資源、保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)安全的有效措施，因此對調(diào)蓄水池改造工程的建設(shè)是必要的。本次設(shè)計現(xiàn)狀年為2018年，設(shè)計水平年與景電灌區(qū)續(xù)建配套與現(xiàn)代化改造遠(yuǎn)期水平年一致，確定為2035年，規(guī)劃水平年景電灌區(qū)生態(tài)林面積達(dá)到10.81萬畝，2025年景電灌區(qū)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)面積發(fā)展至40萬畝，高效節(jié)灌比不低于30%、2035年不低于85%。