古浪縣黃花灘灌區1號調蓄水池池址及水池池深比選

史 興，孫 偉

(1.景電工程古浪指揮部，甘肅 武威 733000；2.甘肅省水利水電勘測設計研究院有限責任公司，甘肅 蘭州 730000)

1 概況

古浪縣地處甘肅省河西走廊東端，祁連山北部。黃花灘灌區位于武威市古浪縣城東北部黃花灘、西靖兩鄉交界處，是古浪縣近年移民開發的新灌區，灌區設計灌溉面積8.62萬畝，其中農田灌溉面積7.2萬畝，林地1.42萬畝。灌區水量由景電二期工程古浪灌區節水解決，通過黃花灘灌區水利骨干工程提引至灌區使用，批復景電二期工程在黃花灘灌區新建渠首斷面年供水量3000萬m3。

由于黃花灘灌區農業用水由景電二期工程供給，冬天渠道不能輸水，灌區日光溫室反季節種植需修建棚外蓄水池，在來水期利用灌溉低峰提前蓄水以保證冬季灌溉[1-2]。經分析，黃花灘灌區布置的1萬畝日光溫室，需要的調蓄水池總庫容220萬m3。

2 調蓄水池池址選擇原則

根據調蓄水池承擔的任務，制定以下池址選擇原則：①池址應位于干渠沿線，以利用已建管網，使水池供水范圍覆蓋整個灌區；②水池進、出水工程對已建干渠的改造應盡可能小且不影響干渠運行方式；③池址區地形在滿足布置大容積調蓄水池的同時應并具備良好的自流放空條件；④池址區地質條件良好，具備修建大容積調蓄水池的地質條件；⑤調蓄水池應盡量不占或少占耕地。

3 調蓄水池池址初選

經分析，黃花灘干渠段經簡單改造即可滿足調蓄水池進出水要求且不影響干渠運行方式的管段共有6處，分別為：黃花灘干渠沉砂池、黃花灘干渠1泵站進水池、黃花灘干渠1泵站出水池、黃花灘干渠2泵站進水池、黃花灘干渠2泵站出水池及黃花灘干渠末端出水池。

根據《古浪縣黃花灘生態移民土地開發項目總體影象圖》(景電古浪指揮部，2017.09)、項目區萬分之一地形圖，并結合現場踏勘情況，從地形條件、土地條件、排水條件等方面對上述6個管段附近的池址進行初步評價，評價過程中池址區干渠局部改造即可滿足取供水要求評定為好，否則評定為差，池址地形高差起伏不大(小于15 m)定義為好，否則定義為差，池址區無基本農田、林地等評價為好，否則評價為差，池址區附近有溝道可供排水則定義為好，否則定義為差，場地存在大的制約性地質問題定義為差，否則定義為好。評價結果見表1，根據評價結果，黃花灘干渠沉砂池、干渠2泵站進水池及干渠末端出水池附近均為耕地，修建調蓄水池須占用耕地，因此，本階段不做推薦。其余3處都具有修建調蓄水池的基本條件，但池址條件最優越的為黃花灘干渠2泵站出水池附近。因此，本階段推薦黃花灘干渠2泵站出水池附近作為調蓄水池初選池址。

表1 初選池址建池條件評價結果列表

4 調蓄水池池址選定

黃花灘干渠2泵站出水池南北兩側地塊均具備修建調蓄水池的基本條件。為選擇最優的池址，利用項目區萬分之一圖，對干渠2泵站出水池南北兩側地塊進行調蓄水池初步布置，見圖1。

圖1 古浪縣黃花灘生態移民土地開發項目總體影象圖(局部)

4.1 北側地塊調蓄水池布置

北側地塊調蓄水池平面上呈棱形，池底東西向最大長度734.0 m，南北方向最大寬度420.0 m，水池底面積202830.41 m2，水池最大深度12.0 m，設計水深9.5 m，設計總容積220萬m3，調蓄水池布置見圖2，調蓄水池典型橫剖面見圖3。

圖2 二泵站出水池北側地塊調蓄水池平面布置圖

圖3 二泵站出水池北側地塊調蓄水池典型橫剖面圖

4.2 南側地塊調蓄水池布置

南側地塊調蓄水池平面上呈長方形，池底東西向最大長度548.0 m，南北方向最大寬度380.0 m，水池底面積204737.98 m2，水池最大深度12.0 m，設計水深9.5 m，設計總容積220萬m3，調蓄水池布置圖見圖4，地塊典型橫剖面見圖5。

圖4 二泵站出水池南側地塊調蓄水池平面布置圖

圖5 二泵站出水池南側地塊調蓄水池典型橫剖面圖

4.3 調蓄水池池址確定

根據南北兩側調蓄水池的平面布置圖及典型橫斷面圖可以看出，北側地塊地形分為前后兩段，前段坡度較緩(平均坡度1/600)，但寬度較小(最大寬度約400 m)，后端坡度較大(平均坡度為1/25)，根據布置結果，要滿足220萬m3調蓄水池的平面布置，其北側池堤須均為填方，且其平均填方高度14.0 m，最大填方高度達到約16.0 m，大于水池設計深度12 m，水池安全性較差。南側地塊地形坡度較緩(平均坡度為1/700)，寬度也較大(約1000m)，可以滿足220萬m3調蓄水池平面布置要求，根據布置結果，水池最大挖深約12.0 m，全挖方段僅存在于調蓄水池東南側約100 m范圍內，其余地段均為半挖半填型式，填方高度多介于4.0 m～8.0 m，水池基礎均坐落于天然地基上，水池安全性好。

根據地勘資料，調蓄水池基礎為風洪積細砂，其抗沖蝕能力較差，如若調蓄水池防滲措施出現故障，則容易導致北側池堤迅速垮塌，導致潰堤，導致水池下游側出現人造洪水，威脅下游居民、農田和金色大道等設施。

基于上述原因，本階段認為，在現有地形地質條件下，北側地塊不能滿足修建220萬m3容積調蓄水池的基本條件；南側地塊地形地質條件較好，適宜修建大容積調蓄水池，因此，推薦2泵站出水池南側地塊為調蓄水池池址。

5 調蓄水池深度比選

5.1 深池與淺池方案水深確定

5.1.1 深池方案水深確定

根據《小型水利水電工程碾壓式土石壩設計規范》(SL 189-2013)6.4.2節：“土質材料防滲體分區壩和均質壩上游壩坡宜少設馬道，非土質材料防滲體面板壩上游坡不宜設置馬道。馬道寬度不宜小于1.0 m，各級馬道之間的高差可采用8 m～12 m”；而根據近年來在寒冷地區實施的類型工程經驗，亦發現若迎水面邊坡設置馬道，則馬道部位冬季易受冰凍破壞；加之本工程冬季供水，無論馬道設置于哪一高程，伴隨水位削落，馬道部位必受冰凍破壞危險，基于上述原因，本工程迎水面不設置馬道，調蓄水池的總深度初步確定為12.0 m。

池址平均高程約1856.60 m，則相應的池底高程為1844.60 m，而二泵站出水地板高程為1854.63 m，要保證自流進水則水池最大水深10.03 m，考慮到水池進水暗涵的縱坡要求，初步確定的水池水深為9.5 m。

5.1.2 淺池方案水深確定

根據黃花灘水利骨干工程設計資料，黃花灘干渠2泵站出水池底板高程(1854.63 m)與崖溝倒虹吸前池最低運行水位(1849.60 m滿足設計最小運行流量1.17 m3/s時的水位)間有5.03 m的高程差，若充分利用此高程差則可以實現調蓄水池自流進、出水，根據上述高程關系調蓄水池淺池方案最大水深為5.03 m，考慮調蓄水池進水暗渠的縱坡要求，初步擬定的淺池方案水深為4.5 m。

5.2 深淺池方案經濟比選

為選擇經濟合理的方案，本次就方案一(深池方案(水深9.5 m))與方案二(淺池方案(水深4.5 m))進行比較，為使比較簡單明了，對比表略去了相同項，詳細比較見表2。

表2 黃花灘灌區1#調蓄水池前池及深池方案綜合對比表

根據比較結果，初步估算的淺池方案工程部分投資12917.2萬元，較深池方案9458萬元高出3459.3萬元；運行期內總運行費用少353.08萬元；年平均蒸發滲漏損失多15萬m3；占地面積大379.2畝。

不論從工程投資、蒸發滲漏損失和占地面積各方面來看，淺池方案(水深4.5 m)均不具有優勢，故本階段推薦深池方案(水深9.5 m)。

6 結語

本文對古浪縣黃花灘灌區1號調蓄水池池址進行綜合分析比較，從灌區實際出發進行初步選擇，并對初選池址進行詳細的比選。并在選定池址的基礎上，對水池池深進行詳細比較，最終選擇滿足本工程實際需要并效益最大化的工程設計方案，目前工程已經建成發揮效益，為黃花灘灌區經濟社會發展做出了巨大貢獻。本文可為類似工程提供借鑒。