在線調節水庫對大型水利樞紐灌溉渠道輸水的優化作用淺析

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。在綜合考慮灌區渠系布置、行政區劃、流域水系、農業區劃、成片規模等因素后，將灌區劃分為14 個片區，工程覆蓋區域的灌面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。經調查統計，夾巖灌區內有已建成水庫42 座，規劃建設水庫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。合理選擇在線調節水庫進行運用，可以在灌區供水高峰期發揮在線調節水庫的削峰作用，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水庫的選擇及調節能力分析

2.1 選擇原則

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

①水庫是否存在不安全因素，庫區、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的灌面或鄉鎮供水，能夠保證水庫充分發揮反調蓄作用。

④水庫有較大的庫容。小（l）型以下水庫由于庫容較小，調節作用不大，本次只對小（l）型以上水庫進行在線調節計算；小（l）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，灌區內小（l）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，再從水庫調節性能上看，兩座水庫都為多年調節水庫。如圖1 所示。

圖1 夾巖水利樞紐在線調節水庫分布示意圖

2.2 利用附廓水庫合理性分析

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

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、發電的綜合利用工程。控制集水面積F=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，需要的調節庫容1660 萬m3。經長系列反調節計算，P=80%的旬調水量較水庫調節前小397 萬m3，即附廓水庫可調節流量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作用。

下面對是否利用附廓水庫調節進行經濟性分析。方案一：輸水線路結合在線調節水庫布置的方案，方案二：不利用調節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 灰巖強巖溶地層，巖溶發育，河谷左岸存在羊場壩暗河系統、右岸存在高家莊暗河系統，兩暗河規模宏大，建壩成庫條件差，因此新建反調節水庫方案不可取。

通過比選，選擇附廓水庫作為反調節水庫，自流控制1250m 以下65.5 萬畝灌區，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，需要的調節庫容235.5 萬m3。經長系列反調節計算，P=80%的旬調水量較水庫調節前小86 萬m3，即文家橋水庫可調節流量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 兩水庫調節能力分析

在線調節水庫參與調節前后灌溉、縣鄉鎮供水渠道設計流量比較見表2、表3。可見，灌區2 座水庫參與調節后，總取水口流量減少6.9m3/s，安嵐源支渠流量減少1m3/s。

表2 在線調節水庫調節能力分析表

表3 水庫參與調節前后渠道設計流量比較表

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

反調節水庫參與調節前后灌溉、縣鄉鎮供水渠道設計流量比較見表3。可見，灌區2 座水庫參與反調節后，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模，考慮在線調節水庫后可節省投資4200 萬元，是經濟合理的。

3 結語

本文首先闡述了灌區在線調節水庫的作用及選擇原則，再根據夾巖水利樞紐灌區渠系的布置、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水庫，并對在線調節水庫的調節能力進行了定量分析，對有無在線調節水庫的輸水線路方案進行了經濟比選。通過分析發現，在線調節水庫參與在線調節運行，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模，節省了相應投資，是經濟合理的，對保障供水安全和優化工程投資都有著不小的作用。