曹繼彥

（水利部山西水利水電勘測設(shè)計研究院山西太原030024）

1 雁同灌區(qū)概述

山西省雁同灌區(qū)是山西省大同市唯一的一個大（2）型灌區(qū)，是山西大水網(wǎng)建設(shè)大同地區(qū)水網(wǎng)工程的重要組成部分。灌區(qū)位于大同市及其周邊縣區(qū)，由冊田灌區(qū)、大同市十里河灌區(qū)、御河灌區(qū)及大同縣的新增水澆地整合而成，灌區(qū)西起大同南郊，東至山西與河北省界，南起大同與朔州分界，北至陽高、天鎮(zhèn)縣北部山腳，整個灌區(qū)東西長約25～80 km，南北寬約35～65 km，地跨大同市及大同縣，總灌溉面積51 880 hm2，為大（2）型灌區(qū)。灌區(qū)海拔高程950～1 250 m，高差近300 m，地形起伏較大。

雁同灌區(qū)包括南灌區(qū)、西灌區(qū)（含十里河分灌區(qū)和御河分灌區(qū)）和冊田灌區(qū)（含東沙窩分灌區(qū)、楊莊分灌區(qū)、西冊田分灌區(qū)、南干分灌區(qū)、北干分灌區(qū)及亂石分灌區(qū)六部分）三個單元組成，取水水源包括十里河、口泉河、甘河、萬泉河和御河等河道，固定橋水閘、孤山水庫、冊田水庫、亂石攔河壩等水利樞紐，灌溉方式自流灌溉和提水灌溉，灌水方式有引洪淤灌和清水灌溉，灌區(qū)共包括2個水庫工程、6個攔河樞紐、13座提水泵站和48條長412.8 km的骨干渠道。本灌區(qū)工程統(tǒng)一由雁同灌區(qū)管理局調(diào)配管理。

灌區(qū)每年的灌溉水量包括十里河、口泉河及甘河河道水量1 268.6萬m3，孤山水庫、固定橋水閘和冊田水庫水量7 467.7萬m3，區(qū)域內(nèi)總水量0.874億m3以及引黃供水0.5億m3（入固定橋水閘），年度總用水量1.374億m3。

南灌區(qū)設(shè)計灌溉面積2 400 hm2，由吉家莊取水泵站從固定橋水閘右岸提水灌溉；西灌區(qū)設(shè)計灌溉面積29 453 hm2，除4 740 hm2分別由口泉河、十里河和萬泉河河道取水外，其余面積分別由孤山水庫和固定橋水閘供水，其中孤山水庫通過供水渠道向御河分灌區(qū)的西北部分3 933 hm2耕地供水，固定橋水閘由利仁皂提水工程沿線向西灌區(qū)各灌溉單元的20 787 hm2耕地給水；冊田灌區(qū)設(shè)計灌溉面積20 027 hm2，由冊田庫區(qū)各取水泵站從冊田水庫提水或自流灌溉。

2 雁同灌區(qū)節(jié)水灌溉技術(shù)

雁同灌區(qū)是一個多水源、多取水方式、多灌溉模式和渠道多種襯砌型式的較為復雜的大（2）型灌區(qū)，本文對該灌區(qū)節(jié)水灌溉工程特點進行了總結(jié)。

2.1 水源的多樣性及多種取水工程

灌區(qū)的水源有多條河道的清、洪及污水和2個水庫庫水，水源及各取水工程統(tǒng)計詳見表1。

2.1.1 河道水源及取水工程

雁同灌區(qū)西灌區(qū)整合的十里河和御河分灌區(qū)均建于上世紀初期，灌溉方式為引區(qū)域內(nèi)河道清、洪水灌溉，這種灌溉方式一直沿用到現(xiàn)在。灌區(qū)范圍內(nèi)主要有十里河、口泉河、甘河、御河和萬泉河等河道，相應地通過取水閘等工程設(shè)施可保證灌區(qū)的一部分耕地利用河道清、洪水實現(xiàn)部分時段灌溉；還可通過攔河樞紐等工程實現(xiàn)大部分灌區(qū)的全階段灌溉。

表1 雁同灌區(qū)水源及取水工程統(tǒng)計表

1）取水閘工程?？谌酉倒鄥^(qū)共有11條干渠，干渠渠首沿口泉河河道布置，共設(shè)11座渠首取水閘，灌溉水源主要為河道清、洪水。渠首取水閘由引水堤和取水閘室組成，灌溉基本靠天吃飯，根據(jù)灌區(qū)多年實灌情況統(tǒng)計，河道灌溉水量只能保證部分灌溉時段用水，其余灌溉水量由固定橋攔河閘取水，通過利仁皂等泵站提水補充灌溉。

2）攔河取水樞紐工程。萬泉河灌區(qū)設(shè)一條干渠，由渠首攔河閘取水自流灌溉。渠首攔河閘由河道6孔攔河閘和1孔取水閘組成，本灌區(qū)河道水量能夠滿足灌區(qū)灌溉要求。

十里河系灌區(qū)沿十里河河道共設(shè)3個渠首攔河閘，供王家園、躍進和大興三條干渠取水，3座渠首攔河閘均由河道5孔攔河閘和6孔取水閘組成，由于河道干涸無水，河道水量也只能保證部分灌溉時段用水，其余灌溉水量由固定橋攔河閘取水，通過利仁皂等泵站提水補充灌溉。

固定橋攔河閘是設(shè)于大同市南郊、桑干河干流、固定橋上游約100 m處的一座大（2）型水閘工程，由10孔鋼壩閘形成溢流泄洪閘。左岸由利仁皂取水泵站取水灌溉西灌區(qū)的御河分灌區(qū)和十里河分灌區(qū)（含口泉河系和十里河系），右岸由吉家莊取水泵站取水灌溉南灌區(qū)。灌溉水源一部分為河道水量，灌溉不足水量由引黃補充。

亂石攔河取水樞紐設(shè)于冊田水庫壩址下游約10 km處，樞紐為混凝土內(nèi)包鉛絲石籠干砌石大壩，大壩右岸設(shè)亂石干渠取水閘。本灌區(qū)河道水量由冊田水庫下泄，能夠滿足灌區(qū)灌溉要求。

2.1.2 水庫水源工程

雁同灌區(qū)水庫水源有2個，一是孤山水庫，二是冊田水庫

1）孤山水庫。孤山水庫位于山西省大同市境內(nèi)、雁同灌區(qū)北端，屬海河流域永定河水系桑干河一級支流御河中上游的一座在建控制性工程，總庫容520.4萬m3，工程規(guī)模為?。?）型。孤山水庫由孤山水庫工程、萬泉河引水工程、供水渠道工程及輸水管道工程四部分聯(lián)合運用。工程任務(wù)為城市供水、農(nóng)業(yè)灌溉、防洪及生態(tài)用水。灌溉方式為水庫蓄水通過供水渠道向下游至御河渠首再由總干渠向御河分灌區(qū)的西北部分3 933 hm2耕地供水。

2）冊田水庫。冊田水庫位于大同縣境內(nèi)，灌區(qū)東南端，為海河流域永定河水系桑干河干流上、山西省出境處的一座控制性工程，總庫容5.8億m3，工程規(guī)模為大（2）型，工程任務(wù)為城市供水、灌溉和防洪。灌溉方式水庫蓄水通過各灌溉單元取水、提水泵站向20 027 hm2耕地供水。

冊田水庫于1958年開始修建，1960年攔洪，1970年進行二期擴建工程，至1976年完成了土壩和正常溢洪道的施工；2000年1月進行了冊田水庫震后應急工程，2004年進行了冊田水庫壩址區(qū)環(huán)境治理工程，2010年進行了冊田水庫除險加固工程。

2.1.3 引黃水源

長期以來，水資源短缺和配置不合理是制約山西經(jīng)濟社會發(fā)展的主要“瓶頸”之一?！懊憾肌贝笸闆r更為嚴重；近年來，山西省持續(xù)干旱，水庫來水量減少，導致灌區(qū)內(nèi)灌溉面積減少，作物因澆不到關(guān)鍵水而減產(chǎn)。區(qū)域內(nèi)的灌溉水量只有8 740萬m3，灌溉總需水量為1.374億m3，有約5 000萬m3的水量短缺。

目前，山西省正在構(gòu)建兩縱十橫、六河連通，縱貫南北、橫跨東西，多源互補、保障供應，豐枯調(diào)劑、結(jié)構(gòu)合理，穩(wěn)定可靠、配置高效的“山西大水網(wǎng)”，大同市在“大水網(wǎng)”工程中處于“兩縱十橫”的第一橫，即朔州——大同線，主要連通黃河、桑干河、冊田水庫。雁同灌區(qū)短缺的5 000萬m3灌溉用水可由山西省北引黃工程通過桑干河河道補充。

2.2 灌溉方式的多樣性

從水源上講有引洪和清水灌溉兩種方式，從運用上講有自流和提水兩種方式，從灌溉輸水方式上講有渠灌和管灌。

2.2.1 引洪和清水灌溉

西灌區(qū)的十里河分灌區(qū)和御河分灌區(qū)均為建于上世紀早期的老灌區(qū)，原來的灌溉模式多為洪水淤灌，特點是渠道斷面大、灌溉保證率低；近期雁同灌區(qū)改擴建為其配備了固定橋攔河閘、利仁皂多級提水泵站等清水灌溉設(shè)施，并對渠道的清水過水斷面進行了防滲配套；還對渠道設(shè)于河道岸邊的洪水取水設(shè)施進行了修復，保留了這些灌區(qū)清洪雙灌的運行方式。

2.2.2 自流和提水灌溉

灌溉渠道均為輸水至渠首后進行自流灌溉，這里的提水和自流指渠首的取水方式。

孤山水庫庫水用自流方式輸水至御河分灌區(qū)總干渠進行灌溉；冊田灌區(qū)亂石分灌區(qū)由渠首取水閘自流取水。其它分灌區(qū)均由各提水泵站從固定橋水閘或冊田水庫提水灌溉，雁同灌區(qū)提水工程統(tǒng)計如表2，共計13座泵站。

表2 提水工程統(tǒng)計表

2.2.3 渠灌和管灌

灌區(qū)大部分面積為渠道輸水灌溉，但在大同市南郊區(qū)口泉鄉(xiāng)墻框堡村附近還發(fā)展了約6.67 hm2的高效節(jié)水園區(qū)，該部分也由雁同灌區(qū)管理局統(tǒng)一調(diào)配管理。

2.3 提水泵站的多樣性

雁同灌區(qū)共計13座提水泵站，提水方式有多種：

2.3.1 糖葫蘆串式的連續(xù)提水工程

如北干提水工程，由四級提水泵站組成，均為單級單管提水，即每級泵站數(shù)臺機組合用一根壓力管線順序由地形低處向高處提水，由各級泵站出水池分別灌溉控制耕地。

2.3.2 一站多管式高低提水方式

利仁皂十口泵站共設(shè)7臺機組，口泉河系灌區(qū)方向由2臺機組并一根壓力管線，設(shè)計揚程84 m；十里河系灌區(qū)方向由3臺機組并管，設(shè)計揚程51 m；御河分灌區(qū)方向2臺機組并管，設(shè)計揚程391 m。本泵站為一站三管式提水。

從冊田水庫取水的楊莊和西冊田取水泵站則均設(shè)2根長短、粗細、壓力均不相同的壓力管線分別向所屬灌區(qū)的2條干渠提水。

2.3.3 利用工業(yè)泵站進行農(nóng)業(yè)灌溉的提水方式

冊田水庫引水工程的功能主要是從冊田水庫庫區(qū)引水向大同市工業(yè)供水，由于近期大同市又考慮了其它的工業(yè)水源補充，加上文瀛湖水庫的調(diào)蓄作用，使其短時內(nèi)用于農(nóng)業(yè)灌溉成為可能。考慮農(nóng)業(yè)灌溉短時性，本著節(jié)約投資的原則，冊田灌區(qū)東沙窩分灌區(qū)利用該工程的一、二級站聯(lián)合調(diào)度，錯時進行工業(yè)供水和農(nóng)業(yè)灌溉。

2.4 泵站壓力管線選擇的合理性

雁同灌區(qū)利仁皂、十口等主要泵站壓力管線直徑為1.4～2.6 m，管線長度22～26 km，為大管徑、長距離輸水；經(jīng)投資分析計算，泵站壓力管線投資在工程直接投資中占的比例較大，所以，選擇較大的管內(nèi)流速，有效減小壓力管線直徑是節(jié)約工程投資的有效方法。但當選用較小的管徑、管內(nèi)流速達不足2.0 m/s時，整個管線的沿程水頭損失幾乎接近泵站的地形揚程或接近地形揚程的1/2～1/3，這個值是很大的；當泵站機組小流量運行時，管內(nèi)流速又很小，相應地沿程水頭損失也很小，該工況下水泵揚程的計算值和設(shè)計揚程勢必相差較多，很難找到能在兩種工況下均在高效區(qū)工作的水泵，為水泵選型造成困難。這種情況下如適當配置變頻設(shè)備能夠解決上述矛盾，但這時能夠使泵站小流量工作時水泵在較合理的效率區(qū)工作，而在設(shè)計工況下反而不能保證水泵在較合理的效率區(qū)工作，加之變頻設(shè)備投資較多，綜合比較，合理確定壓力管線直徑是節(jié)約工程投資、保證泵站合理運行的關(guān)鍵。

2.5 多個工程的兼容性

1）工業(yè)泵站功能的兼容性。冊田水庫引水工程為獨立的管理部門，用于農(nóng)業(yè)灌溉時必須通過管理單位進行協(xié)調(diào)，相應地增加了工程運行管理的難度。

2）水庫工程的兼容性。水源工程孤山水庫和冊田水庫均由獨立的單位管理，灌溉時必須提前做好協(xié)調(diào)調(diào)度，保證農(nóng)業(yè)灌溉有效實施。

2.6 地域的廣闊性和地形的的復雜性

雁同灌區(qū)整合了大同市區(qū)周邊及大同縣的大部分耕地和陽高縣的部分耕地，灌區(qū)由東往西長約25～80 km，南北寬約35～65 km，桑干河由西向東橫穿灌區(qū)將其分為南北兩部分，口泉河、甘河、十里河、御河、坊城河等多條河流由北向南將灌區(qū)分割成數(shù)塊，這就形成了灌區(qū)面積大而耕地分散的特點。

灌區(qū)耕地分布于大同盆地，西接朔州市，東臨河北省，南、北均為陡峻山坡，灌區(qū)基本為兩山夾一河展布，區(qū)域內(nèi)地面高程950～1 250 m，高差近300 m，地形起伏較大，其中十里河和御河等分灌區(qū)地處大同市近郊，地形較平整，耕地較集中；而其它耕地基本為靠山分布，溝壑縱橫。

2.7 渠道斷面的多樣性

雁同灌區(qū)整合的十里河灌區(qū)、御河灌區(qū)均興建于上世紀初，多為引洪淤灌，干渠斷面多為梯形，底寬5～10 m不等。本灌區(qū)整合時考慮了當?shù)氐墓喔饶Ｊ?，充分利用現(xiàn)有渠道，僅對洪水渠道的清水過水斷面進行了防滲，防滲型式為漿砌石護坡。

大同市地處嚴寒地帶，為減少渠道凍脹破壞，在總結(jié)當?shù)貛资旯喔冉?jīng)驗的基礎(chǔ)上，新建渠道采用了漿砌石矩形斷面。

對于斷面底寬小于1.0 m的渠道，灌區(qū)則采用了U型混凝土斷面。

2.8 渠系建筑物的全面性

灌區(qū)區(qū)域內(nèi)地形復雜，溝壑縱橫，渠道必須多次跨溝輸水；區(qū)域內(nèi)交通縱橫，有省道和數(shù)條縣級公路和村村通公路穿越，與渠道交叉在所難免。鑒于輸水線路較長，溝道深淺不一，輸水配套和交叉建筑物出現(xiàn)了多種型式，例如冊田灌區(qū)的東四干渠，渠道長35 km，由大同縣綿延陽高縣，直至與河北省交界，輸水配套和交叉建筑物除取水口外，倒虹吸、渡槽、陡坡、跌水、排洪涵洞、車（農(nóng)）橋等一應俱全，且倒虹吸采用了斜坡式、豎井式等，渡槽和排洪涵洞采用了石拱式、排架式、肋拱式等多種形式。

2.9 工程管理的復雜性

灌區(qū)大、多、新、雜，自然給工程管理帶來一定的難度，加之多種取水建筑物、多種灌溉模式、多種渠系建筑物和其它平行單位的交叉管理，相比其它大型灌區(qū)又增加了不小的協(xié)調(diào)難度。需結(jié)合本灌區(qū)的實際情況，制定出合理的管理方案。

2.10 其他

2.1 0.1攔河閘工程新穎性和功能的多樣性

固定橋攔河閘主體為10孔孔寬30 m的溢流鋼壩閘，鋼壩閘作為景觀設(shè)計，外觀新穎別致，操作簡便易行，已在多家工程中得到了應用；固定橋攔河閘工程規(guī)模為大（2）型，閘前水面寬約1.25 km，長約4.9 km，具有美麗、寬闊的水域資源；固定橋水閘工程處于大同近郊，距大同市區(qū)約26 km，具有很好的人文資源。所以鋼壩閘不但可改善蓄水區(qū)環(huán)境，遠期還可發(fā)展旅游，具有一定的其它經(jīng)濟效益。

2.1 0.2灌區(qū)自動化設(shè)計

為配合工程管理，使灌區(qū)工程管理科學化、現(xiàn)代化，灌區(qū)各取水樞紐、提水泵站和各干渠渠道取水設(shè)施均配置了自動化管理系統(tǒng)。

3 雁同灌區(qū)管理方案研究

3.1 灌區(qū)管理方案應解決的問題

1)灌區(qū)分散、渠線較長問題；

2)工程種類多、渠系建筑物多問題；

3)工程功能多樣問題；

4)多單位的協(xié)調(diào)配合問題。

3.2 雁同灌區(qū)管理方案研究

3.2.1 管理機構(gòu)設(shè)置

根據(jù)國家對水資源的統(tǒng)一管理原則，本工程管理單位為大同市雁同灌區(qū)管理局，管理機構(gòu)設(shè)三級，由雁同灌區(qū)管理局對其進行統(tǒng)一管理，管理局下設(shè)固定橋水閘、西灌區(qū)和冊田灌區(qū)3個管理分局，固定橋水閘管理分局負責固定橋水閘樞紐建筑物管理；西灌區(qū)管理分局負責西灌區(qū)各泵站和各分灌區(qū)的管理以及南灌區(qū)取水泵站和灌區(qū)的管理；冊田灌區(qū)管理分局負責冊田水庫庫區(qū)周邊各取水泵站和各分灌區(qū)提水泵站及灌區(qū)的管理。西灌區(qū)管理分局又下設(shè)南灌區(qū)、利仁皂泵站、十口泵站、任家小村泵站、十里河分灌區(qū)和御河分灌區(qū)6個管理站，東灌區(qū)管理分局又下設(shè)楊莊、西冊田、東沙窩、北干、南干、亂石6個管理站，按所轄范圍進行劃片管理。

3.2.2 管理人員崗位責任制

全灌區(qū)由山西省雁同灌區(qū)管理局統(tǒng)一領(lǐng)導，分級管理，主要負責各級泵站、各級干、支渠及其配套建筑物的建設(shè)、維修養(yǎng)護工作。斗渠及其以下渠道和建筑物地方配套工程由其所屬村民委員會統(tǒng)一管理。

為了進一步適應社會主義市場經(jīng)濟要求，干、支渠管理按管理范圍，實行分渠道、分渠段目標承包責任制，明確水的利用系數(shù)，明確職責、規(guī)范管理、優(yōu)化調(diào)度、科學用水。同時健全各級管理制度，強化監(jiān)督約束機制，增強節(jié)水意識，提高用水效益，使各項工作科學化、規(guī)范化、制度化。

3.2.3 水費計收制度

1）量水設(shè)施。灌區(qū)量水是實行計劃用水、節(jié)約用水的一項必要措施。為了準確控制各級渠道的放水流量，避免配水不足或過多現(xiàn)象，利用量水記錄，分析計算各級渠道輸水能力和輸水損失，統(tǒng)計計算各鄉(xiāng)、村用水量和各種作物的灌溉定額，為計劃用水和按水量征收水費提供必要數(shù)據(jù)和依據(jù)，灌區(qū)特配置量水設(shè)施，干渠在各交界處、支渠進口設(shè)置計量較準確的超聲波流量計進行計量，斗口設(shè)置量水堰，科學計量，數(shù)據(jù)精確。

2）水費制度。水費管理應保持水價的透明度和遵循公開性原則，嚴禁供水人員直接收費，堅持財務(wù)人員現(xiàn)場收款，發(fā)放水票，即先繳款后供水的辦法，灌溉科憑票供水，群眾憑票用水，禁止無票供、用水。隨著灌區(qū)群眾對灌溉效益的逐步認識，隨著田面工程的進一步完善，隨著運行管理水平和灌區(qū)節(jié)水灌溉措施的進一步發(fā)展，逐步降低畝次灌溉用水量，達到節(jié)約用水，擴大灌溉面積，提高灌溉效益的目的，使水價逐步接近成本水價，實現(xiàn)灌區(qū)良性循環(huán)和持續(xù)發(fā)展。

4 結(jié)束語

雁同灌區(qū)是山西省大同市唯一的大水網(wǎng)工程，結(jié)合其大、多、新、雜等特點，提出了特有的工程管理模式，以資其它工程借鑒。