淺談石堡川水庫干渠改造與效益分析

王永紅

（渭南市石堡川水庫灌溉管理局 陜西 澄城 715200）

1 石堡川水庫的作用

石堡川水庫位于洛河一級支流石堡川河上，大壩地處洛川縣石頭鄉盤曲河村東500m，水庫庫容6375萬m3。灌區位于渭南市北部，涉及白水、澄城兩縣14個鄉鎮180個行政村，設計灌溉面積40萬畝，有效灌溉面積31萬畝，解決了灌區內15萬人、50萬大家畜的人畜飲水問題。隨著經濟社會發展，水庫又承擔澄城縣城的生活用水任務，年供水500萬m3，2012年該水庫規劃向白水縣城進行生活用水補給，計劃補水1200萬m3，為當地農業增收、經濟發展起到了骨干工程樞紐作用。

2 石堡川水庫干渠工程現狀

干渠是水庫向灌區供水的主要干線。目前石堡川水庫現有干渠1條，起于水庫放水洞出口，止于澄城縣西河倒虹八支口，全長38.7km，設計流量 9m3/s，加大流量 11.5m3/s。起點高程904.25m，比降1/2000，其中有5.3km干渠為繞山明渠，為石渠段。庫水通過石渠段從黃龍山麓流出，分別有四座隧洞，通稱一號、二號、三號和四號隧洞。由于該灌區地形復雜，干渠要途經四座大溝，分別由聿津河渡槽、棗園溝渡槽、張索雙曲拱渡槽、石索雙曲拱渡槽、北彭衙西溝、東溝渡槽將庫水送過，在輸送途中還分別要經過落雁填方、孫家山西溝、孫家山西溝、東孫家山填方、郭家山莊填方等五座土填方，這段干渠長15km，其所經地段地形復雜，修建之艱難，動用勞力之多，堪與上世紀“紅旗渠”媲美。

3 石堡川水庫干渠運行中存在的問題

3.1 干渠滲漏與渭北旱塬水資源短缺之間的矛盾

石堡川水庫石渠段經過四十多年運行，由于渠基地質條件差，巖石風化，基礎變形，滲漏損失嚴重，水量浪費大，僅5.3km石渠段水量損失就達到18%，年滲漏量約540萬m3。石渠段雖然經過兩次防滲改造，過水斷面卻減小18%，干渠輸水只能按其70%的流量運行，致使渠道過水能力降低。近幾年來，為了保證干渠運行安全，渠道過水能力只維持在6m3/s左右，無法滿足灌溉和城市供水的需要。現狀干渠交通條件差，改造工程投資大。由于渠基基礎條件差，即使進行內襯防滲，也不能適應渠基的變形造成的威害，僅是治標，不治本，通過干渠改線，可消除渠基帶來的不利影響。從長遠看，石堡川水庫不僅承擔灌區農業用水，而且可能承擔縣城供水、工業用水，采用隧洞輸水，對防止水質污染、節水具有十分重要的意義。

3.2 干渠運行現狀與適時抗旱之間的矛盾

干渠所經的四座輸水隧洞因襯砌勾縫脫落，砌石風化，內水外滲，尤其是3#和4#隧洞，干渠輸水時在當地群眾的紅苕窖內均有水出現，曾多次因滲水引起矛盾糾紛；途經的六座渡槽老化失修，槽墩沉陷造成槽身多處裂縫，渡槽與渠道接茬滲漏嚴重加之凍脹作用，致使渡槽多處漏水，灌溉期間必須加派專人看護；橋面欄桿缺損，為渠道巡護和行人埋下了安全隱患；五座土填方在施工時量大線長，因質量緣故，加之群眾運動，填方碾壓不實，與邊坡結合部未能經過嚴格處理，大都出現不同程度沉陷裂縫，經觀測沉陷量達到0.6m～1.2m。加上灌區處于副熱帶氣候，黃龍山脈抬升，容易發生強降雨，造成土填方損毀、決口，邊坡滑塌，涵洞塌方。這些事故頻發，每年管理單位投入到該段的搶修費用均在200萬元以上，加之事故發生段交通條件差，維修、搶險不及時，不僅貽誤灌溉時機，也使水庫不能及時給灌區供水，造成農業減產。

3.3 干渠供水生產與水庫防汛安全之間的矛盾

石堡川水庫壩址以上流域面積820km2，設計庫容 6220萬 m3，其中興利庫容3235萬m3，滯洪庫容2400萬m3，死庫容585萬m3。2002年石堡川水庫實施除險加固，2008年水庫加固工程經過竣工驗收，汛限水位由原來的929m提升到936m，不僅使原來設計庫容得到恢復，也使水庫總庫容增加至6375萬m3，水庫運行也由年調節變成多年調節。但是由于干渠輸水能力不足，輸水時事故頻繁發生，水庫水資源不能得到充分利用，每年約有2000萬m3的水從水庫下泄，不能為當地經濟建設服務，在貧水的渭北旱塬造成水資源無謂的浪費。

4 石堡川水庫干渠改造方案優選分析

4.1 石堡川干渠改良方案

對干渠進行改良，包括對正運行的干渠進行防滲加固處理，對石渠段用C20砼厚12cm進行襯砌，并配備φ6@200鋼筋網對渠堤和部分山崖進行加固，對現狀的四個隧洞進行內襯砼防滲加固，對六座渡槽用新型涂料賽柏斯進行加固防滲處理，對高填方渠道進行打孔充填灌漿，此項方案工程估算投資在1.45億元左右。

4.2 石堡川干渠改線方案

其改線方案是用隧洞對該段干渠進行裁彎取直，改線設計隧洞一座，為4級建筑物，起于石堡川水庫干渠135m處，呈直線至白水縣史官鎮東孫家山村北，長7.7km,替代明渠輸水，該隧洞設計流量為8m3/s，加大流量10.5m3/s，進口高程 904.18m，出口高程893.20m，高差10.98m，比降1/720。采用城門洞型，按明渠均勻渠過水斷面，出口水位與干渠水位一致，避免洞內雍水或水面跌落，經計算設計洞寬3.0m，洞高2.8m，采用現澆C25鋼筋砼襯砌，厚30cm，每10m設計伸縮縫一道，對洞頂120°范圍進行回填灌漿，孔距4m，洞后明渠長0.215km，與原干渠三支口相接。結合地形，在實施過程中，布設施工豎井3座，作為施工出渣、通風閘，豎井內徑1.8m，采用C20鋼筋砼襯砌，厚0.25m，1#豎井井深60.92m，2#豎井井深126m，3#豎井井深179.7m。工程大概投資在1.60億元左右。

4.3 干渠改造方案的對比分析與選擇

在干渠改造的兩種方案中，第一種方案只是對干渠進行防滲加固處理，暫時解決渠道輸水中出現的險情狀況，不能徹底消除干渠輸水出現的滲漏問題，尤其是石渠段，一到抗旱關鍵時刻，該段經常發生滲漏滑塌，搶修不僅浪費資金，更會影響到灌區抗旱工作開展。干渠改線通過改線可替代干渠長度14.815km，減少5.3km石渠段、4座隧洞、6座渡槽、3座高填方運行帶來的各種病害、險情，隧洞洞線地面高程在1100m～890m這間，沿線分布有5條溝道，但溝底高程均在925m以上，高于洞線30m以上；在地形地貌方面，隧洞工程區地震基本烈度為Ⅶ度，按Ⅶ度設防，符合工程建設要求；隧洞洞線上部出露地層以中—上更新統洪積及風積黃土狀亞粘土，在洞線進口山體基巖裸露，在各溝道底部有基巖出露，參考白水縣史官鎮東孫家山一帶機井地質資料，在隧洞出口處基巖埋深高程約830m；在地層巖性方面，改線隧洞前段洞身圍巖為砂巖，其它段為黃土，該段地層巖性適合隧洞開挖；在地下水埋深方面，在開挖隧洞出口東面的孫家山村一帶，打有許多眼大口井，通過對周邊這些水井地下水進行觀測，該地域地下水埋深80m，水位在806m，地下水位均低于洞底；干渠改線區所屬各村均已修建進村瀝青路與鄉級公路連接，便于施工機械進出場地及材料運輸，交通條件便利。施工用電可就近從附近村網接引至工地，也可采用發電機發電，施工用水可就近拉水運至工地。目前水利施工隧洞開挖技術越來越成熟，為灌區干渠改線提供了技術保障。

綜合以上因素，筆者認為：干渠改線由于方案具有安全、節省維修費用、線路短、水利用率高的優點，為徹底根除干渠運行險情狀況，宜選用第二種方案，對灌區現有的干渠進行改線，徹底消除渠道運行中出現的險情，根除水庫供水與灌區抗旱工作的“腸梗阻”。

5 干渠改線效益分析

石堡川水庫干渠改線工程完成后，從放水洞口到三支口，水利用系數可以提升至0.95，按灌區每年渠首引水3000萬m3，年可節余水量600萬m3，多灌溉5萬畝果園，按畝均增產500kg蘋果，可增產蘋果2.5萬t。灌溉增產調查資料及2013年農產品影子價格，經分析計算，正常運行期所產生的灌溉凈效益為5000萬元，則灌溉凈效益為2000萬元；間接效益按灌溉凈效益的15%計算，則為300萬元。同時干渠改線工程一旦實施完成，可節省每年原干渠維修費用200萬元，有利用灌區步入良性發展的軌道。

6 結論

石堡川干渠改線具有投資小，規模適當，效益顯著，不具投資風險，是集經濟效益、社會效益和生態效益于一體的具有長久功效的項目，同時可以根除石堡川水庫供水生產的瓶頸制約，提高管理局的管理效益，實現灌區供水生產可持續發展，是一個迫在眉睫、勢在必行的項目。陜西水利