在線調節(jié)水庫對大型水利樞紐灌溉渠道輸水的優(yōu)化作用淺析

戴楠 DAI Nan

（貴州省水利水電工程咨詢有限責任公司，貴陽 550001）

1 概述

夾巖水利樞紐的受水對象主要位于壩址下游大方縣、黔西縣、金沙縣和遵義市等部分縣市一帶。在綜合考慮灌區(qū)渠系布置、行政區(qū)劃、流域水系、農業(yè)區(qū)劃、成片規(guī)模等因素后，將灌區(qū)劃分為14 個片區(qū)，工程覆蓋區(qū)域的灌面142.12 萬畝，需從夾巖引水灌溉面積89.37 萬畝（新增灌面84.9 萬畝、補水灌面4.47 萬畝），包括自流灌溉面積64.88 萬畝、提水灌溉面積20.02 萬畝。經調查統(tǒng)計，夾巖灌區(qū)內有已建成水庫42 座，規(guī)劃建設水庫7 座。

灌溉渠道設計流量是指為滿足灌溉設計保證率要求下的灌區(qū)作物灌溉用水需要，在供水高峰期渠道所需要通過的最大流量。合理選擇在線調節(jié)水庫進行運用，可以在灌區(qū)供水高峰期發(fā)揮在線調節(jié)水庫的削峰作用，從而使干渠的設計流量降低，設計輸水斷面有所減小。由于有在線調節(jié)水庫，水源及控灌條件較好，調度靈活，可以主要擔負削峰作用，因此，在線調節(jié)水庫以上干渠設計流量可按削峰后的最大灌溉流量計算。

2 夾巖水利樞紐在線調節(jié)水庫的選擇及調節(jié)能力分析

2.1 選擇原則

大型水庫灌區(qū)設計利用現有蓄水工程進行流量調節(jié)，可減少渠道的設計流量，節(jié)省工程投資，通過分析結合灌區(qū)的布置情況，可按以下4 條原則初步確定灌區(qū)在線調節(jié)水庫：

①水庫是否存在不安全因素，庫區(qū)、庫盆有無滲漏，是否已列入病險庫處理以及處理是否經濟。

②水庫的正常高水位、死水位要滿足干支渠的進出口的高程，避免提水過高或水頭浪費過大等不利因素；灌區(qū)的干支渠要能夠順利進入水庫或水庫的上游河道。

③水庫下游必須有足夠調節(jié)的灌面或鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水，能夠保證水庫充分發(fā)揮反調蓄作用。

④水庫有較大的庫容。?。╨）型以下水庫由于庫容較小，調節(jié)作用不大，本次只對?。╨）型以上水庫進行在線調節(jié)計算；?。╨）型以下水庫作為補水灌面水庫；同時考慮現有水庫是否有加高的可能及加高是否經濟；當地有無新建小（l）型以上水庫的地形地質條件及其經濟可行性。

根據上述原則，結合夾巖水利樞紐灌區(qū)渠系的布置和水庫的位置及各種水位的銜接進行分析，灌區(qū)內?。╨）型以上水庫有7 座，附廓水庫、水淹壩水庫、野那溝水庫、文家橋水庫、川洞水庫、木蓑衣水庫、西洛河水庫。由于水淹壩水庫、野那溝水庫、川洞水庫、木蓑衣水庫、西洛河水庫都位于支渠末端，下游基本無大的夾巖新增灌面，不能夠充分發(fā)揮水庫的反調蓄作用，故只作為充蓄水庫。而附廓水庫、文家橋水庫均位于渠道較前部，下游涉及的夾巖新增灌面分別為65.5、10.05 萬畝，能充分發(fā)揮水庫的在線調蓄作用，減少前一級渠道流量，且兩水庫都已建成，故考慮作為在線調節(jié)水庫。在這2 座水庫中，附廓水庫為中型水庫，文家橋水庫為小（1）型水庫，再從水庫調節(jié)性能上看，兩座水庫都為多年調節(jié)水庫。如圖1 所示。

圖1 夾巖水利樞紐在線調節(jié)水庫分布示意圖

2.2 利用附廓水庫合理性分析

在線調節(jié)水庫調節(jié)作用分析以長系列法進行，并且采取聯(lián)合調度的方式，即水庫本身設計控制灌面及夾巖灌面用水聯(lián)合調度，水庫來水和夾巖調水共用。其調節(jié)性能分析如下：

據《貴州省黔西縣附廓水庫加高擴建工程初步設計報告》附廓水庫工程是灌溉、供水為主，兼顧防洪、發(fā)電的綜合利用工程?？刂萍娣eF=87.6km2，設計灌面4.1 萬畝，P=80%灌溉水量為1994 萬m3，P=95%縣城供水量為1230 萬m3，設計供水量為3224 萬m3。正常蓄水位1273.8m（加高后），防洪限制水位1272.8m，死水位1258m，防洪限制水位相應庫容1781 萬m3，正常蓄水位相應庫容1956 萬m3，死庫容296 萬m3，興利庫容1660 萬m3（汛期興利庫容根據防洪限制水位計算為1485 萬m3），庫容系數β=0.393。

經復核，水庫多年平均徑流量4230 萬m3，P=80%徑流量3250 萬m3，P=95%徑流量2470 萬m3，灌面為4.1 萬畝，城市供水量1230 萬m3/a，需要的調節(jié)庫容1660 萬m3。經長系列反調節(jié)計算，P=80%的旬調水量較水庫調節(jié)前小397 萬m3，即附廓水庫可調節(jié)流量4.6m3/s，可減小上級渠道最大輸水流量4.6m3/s。水庫調度要保證10 月底蓄滿。經將渠道可輸水量及水庫調節(jié)水量與需水量相比較，調水灌面破壞年份為6 年，水庫本身破壞年數也沒有增加，均滿足設計保證率要求。經上述分析，附廓水庫具備在線調節(jié)作用。

下面對是否利用附廓水庫調節(jié)進行經濟性分析。方案一：輸水線路結合在線調節(jié)水庫布置的方案，方案二：不利用調節(jié)水庫的純輸水線路方案。兩方案以大堰塘隧洞進口為交匯點，底板高程為1250.365m 進行比較。

方案一：水源→東關取水隧洞→巖溝渡槽→貓場隧洞→水打橋隧洞→白莆河倒虹管（南線）→長石板隧洞→木白河倒虹管→兩路口隧洞→白馬大坡渠道→西溪倒虹管→涼水井隧洞→對門寨渠道→余家寨隧洞→蔡家龍灘渠道→蔡家龍灘隧洞→高石坎渠道→高石坎倒虹管→高石坎隧洞→史家槽渠道→附廓水庫，線路長83.416km，從附廓到大堰塘隧洞進口長5.776km，合計89.192km。

方案二：水源→東關取水隧洞（渠首電站）→巖溝渡槽→貓場隧洞→水打橋隧洞→白莆河倒虹管（南線）→長石板隧洞→木白河倒虹管→兩路口隧洞→白馬大坡渠道→西溪倒虹管→涼水井隧洞→對門寨渠道→爛田壩隧洞→大路槽渡槽→楊家崖隧洞出口（1250m），線路長90.961km。

兩條線路比較的前提：死水位1305m，兼顧南干渠布置，以黔西1250m 為控制節(jié)點，線路縱坡進行比較，投資成果見表1。

表1 附廓前線路投資比較表

經比較進附廓水庫的線路投資要高于不進附廓的線路4200 萬元，但從輸水安全考慮，推薦進附廓水庫線路方案。

此外附廓前線路長89.192km，有大型建筑物3 座，其中一座跨白甫河，最大跨度150m，從這些輸水建筑物看，大都跨河，因此存在一定綜合水毀的風險，需要在此段線路上尋找一個中型水庫，作為囤積水庫，以保障下游的安全用水。

黔西境內規(guī)劃的水庫有櫻桃坪水庫（正常水位1245m、死水位1216m）凹水河水庫（正常水位1245m、死水位1215m），都不宜作為囤積水庫，因其地勢較低，需提水出庫才可控制1250m 以下灌面。

在附廓前，重新考慮選擇反調節(jié)水庫地質條件可行的位置在木白河，但地勢高，輸水線路幾乎平坡輸水，經濟性差，不可取。地形條件可行的位置，出露地層為T1yn1 灰?guī)r強巖溶地層，巖溶發(fā)育，河谷左岸存在羊場壩暗河系統(tǒng)、右岸存在高家莊暗河系統(tǒng)，兩暗河規(guī)模宏大，建壩成庫條件差，因此新建反調節(jié)水庫方案不可取。

通過比選，選擇附廓水庫作為反調節(jié)水庫，自流控制1250m 以下65.5 萬畝灌區(qū)，經濟合理，方案可行。

2.3 利用文家橋水庫調蓄的合理性分析

文家橋水庫：水庫位于安嵐源支渠上，控制集水面積F=14.6km2，設計灌面11200 畝。正常蓄水位1034.80m，死水位1019.11m，正常蓄水位相應庫容269.7 萬m3，死庫容34.2 萬m3，興利庫容235.5 萬m3，庫容系數β=0.355，水庫以下新增灌面10.05 萬畝（其中田15712 畝，旱地84830 畝）。

經復核，水庫多年平均徑流量730 萬m3，P=80%徑流量508 萬m3，需要的調節(jié)庫容235.5 萬m3。經長系列反調節(jié)計算，P=80%的旬調水量較水庫調節(jié)前小86 萬m3，即文家橋水庫可調節(jié)流量1.0m3/s，可減小上級渠道最大輸水流量1.0m3/s。水庫調度要保證11 月底蓄滿。水庫調度要保證11 月底蓄滿。經將渠道可輸水量及水庫調節(jié)水量與需水量相比較，調水灌面破壞年份為6 年，水庫本身破壞年數也沒有增加，均滿足設計保證率要求。

2.4 兩水庫調節(jié)能力分析

在線調節(jié)水庫參與調節(jié)前后灌溉、縣鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水渠道設計流量比較見表2、表3?？梢?，灌區(qū)2 座水庫參與調節(jié)后，總取水口流量減少6.9m3/s，安嵐源支渠流量減少1m3/s。

表2 在線調節(jié)水庫調節(jié)能力分析表

表3 水庫參與調節(jié)前后渠道設計流量比較表

附廓、文家橋水庫等2 座水庫調節(jié)能力分析見表2，總調節(jié)流量為5.6m3/s。

反調節(jié)水庫參與調節(jié)前后灌溉、縣鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水渠道設計流量比較見表3?？梢?，灌區(qū)2 座水庫參與反調節(jié)后，總取水口流量減少6.9m3/s，安嵐源支渠流量減少1m3/s。

因此，根據上述分析計算，兩水庫參與在線調節(jié)運行，可有效減少渠道設計流量，相應可直接減少輸水渠道工程規(guī)模，考慮在線調節(jié)水庫后可節(jié)省投資4200 萬元，是經濟合理的。

3 結語

本文首先闡述了灌區(qū)在線調節(jié)水庫的作用及選擇原則，再根據夾巖水利樞紐灌區(qū)渠系的布置、各現狀水庫的位置及各種水位的銜接，選擇了附廓水庫、文家橋水庫的作為在線在線調節(jié)水庫，并對在線調節(jié)水庫的調節(jié)能力進行了定量分析，對有無在線調節(jié)水庫的輸水線路方案進行了經濟比選。通過分析發(fā)現，在線調節(jié)水庫參與在線調節(jié)運行，可有效減少渠道設計流量，相應可直接減少輸水渠道工程規(guī)模，節(jié)省了相應投資，是經濟合理的，對保障供水安全和優(yōu)化工程投資都有著不小的作用。