姚麗華

（河北省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，天津 300250）

河北省南水北調(diào)配套石津干渠工程建設(shè)規(guī)模分析

姚麗華

（河北省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，天津 300250）

石津干渠工程作為河北省南水北調(diào)中線工程的配套工程，主要任務(wù)是為石家莊、衡水、滄州部分城鎮(zhèn)輸送南水北調(diào)中線來水。同時(shí)石津干渠仍需擔(dān)負(fù)崗南、黃壁莊水庫向下游灌區(qū)的輸水任務(wù)。通過崗南、黃壁莊水庫地表水的補(bǔ)充，石津干渠供水系統(tǒng)基本可以實(shí)現(xiàn)向目標(biāo)均勻供水，所以石津干渠渠道設(shè)計(jì)規(guī)模按城市供水與灌溉輸水流量的合理優(yōu)化組合確定。

南水北調(diào)配套工程；石津干渠；城市供水；灌溉輸水；工程規(guī)模；優(yōu)化組合

1 工程概況

石津干渠工程是河北省南水北調(diào)配套工程跨市干渠之一，主要供水對(duì)象為石家莊市、衡水市、滄州市及干渠沿線和大浪淀水庫、衡水湖周邊縣（市、區(qū)）。石津干渠從南水北調(diào)中線總干渠田莊分水口開始，經(jīng)4km箱涵渠于趙陵鋪閘下入現(xiàn)有的灌溉渠道——石津總干渠，利用石津總干渠輸水到軍齊后分為兩支，一支為衡水支線：利用軍齊干渠、七分干、七分干東支輸水，到傅家莊后接衡水市配套工程輸水管道向衡水市相關(guān)目標(biāo)供水；另一支為滄州支線：過軍齊后繼續(xù)利用石津總干渠向東至大田莊，再向南利用大田南干，到大田南干一分干后轉(zhuǎn)向東，經(jīng)武強(qiáng)、武邑、泊頭市，在楊圈附近穿南運(yùn)河，之后轉(zhuǎn)向東北，在后孔村北入代莊引渠，通過代莊引渠輸水至大浪淀。輸水線路總長253.4km。明渠段長177.3km，箱涵段長76.1km。

2 工程任務(wù)及供水目標(biāo)

石津干渠工程作為河北省南水北調(diào)中線工程的配套工程，主要任務(wù)是為受水區(qū)輸送南水北調(diào)中線來水。同時(shí)石津灌區(qū)仍擔(dān)負(fù)崗南、黃壁莊水庫向下游灌區(qū)的輸水任務(wù)。

根據(jù)河北省南水北調(diào)配套工程規(guī)劃及石家莊市、衡水市、滄州市城市供水規(guī)劃，石津干渠供水范圍包括石家莊市、衡水市、滄州市在內(nèi)的25個(gè)縣（市、區(qū)）的36個(gè)供水目標(biāo)。

3 工程規(guī)模

因?yàn)榕涮坠こ淌蚋汕糠智卫矛F(xiàn)有石津灌渠輸水，所以工程規(guī)模在立足于不影響石津灌區(qū)灌溉用水的基礎(chǔ)上，分別考慮灌溉期與非灌溉期南水北調(diào)城市供水需要，通過與灌溉輸水優(yōu)化組合后確定。

3.1 南水北調(diào)供水規(guī)模

3.1.1 南水北調(diào)中線分水過程及分水量

南水北調(diào)中線一期工程多年平均分配給河北省口門水量30.39億m3。來水量年際變化大，來水過程年內(nèi)分配不均。

按照河北省受水區(qū)當(dāng)?shù)氐乇硭?、地下水、可利用中水和南水北調(diào)來水的聯(lián)合調(diào)度和優(yōu)化配置成果，石津干渠供水系統(tǒng)多年平均南水北調(diào)中線供水量10.50億m3。與中線來水過程一致，來水過程年際間變化較大，從年內(nèi)分配來看，來水頻率在75%及其以下的年份過程相對(duì)均勻，來水頻率在75%以上的枯水年份有連續(xù)幾個(gè)月無水或水量很小。石津干渠供水系統(tǒng)逐年分水量系列見表1。

表1 石津干渠供水系統(tǒng)南水北調(diào)中線逐年分水量單位：萬m3

3.1.2 南水北調(diào)供水規(guī)模分析

石津干渠南水北調(diào)輸水所需工程規(guī)模與分水的流量過程相關(guān)?；谀纤闭{(diào)中線工程分配給河北省的分水過程，渠道規(guī)模越大接受的分水量越多，但工程投資也就大，對(duì)于不均勻的分水過程，偏大的規(guī)模會(huì)使工程在設(shè)計(jì)規(guī)模下的利用時(shí)間短，造成投資浪費(fèi)；渠道規(guī)模小，工程投資相對(duì)要小，但是超過設(shè)計(jì)規(guī)模以上的水量無法送到受水區(qū)，相當(dāng)于放棄一部分分水指標(biāo)。為合理確定工程規(guī)模，對(duì)輸水過程中不同流量段進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。石津干渠渠首和滄州支線分水過程不同流量所占比例統(tǒng)計(jì)見表2，不同設(shè)計(jì)規(guī)模多年平均收水量比較結(jié)果見表3。

表2 石津干渠典型渠段分水過程分析統(tǒng)計(jì)

表3 不同設(shè)計(jì)規(guī)模多年平均收水量比較

石津干渠系統(tǒng)渠首多年平均分水量10.5億m3，多年平均流量33.3m3/s；滄州支線（阜城分水口以下）多年平均分水量3.239億m3，多年平均流量10m3/s。對(duì)分水過程不同流量段的統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以看出，渠首段89%時(shí)段的流量集中在30～45m3/s之間；以多年平均流量（33.3m3/s）為控制流量時(shí)，多年平均接收水量為9.91億m3，損失水量占分水量的5.64%；以分水過程中5%對(duì)應(yīng)的流量（45m3/s）為控制流量時(shí)，多年平均接收水量為10.37億m3，損失水量占分水量的1.32%。滄州支線段86%左右時(shí)段的流量集中在13～8m3/s之間；以多年平均流量（10m3/s）為控制流量時(shí)，多年平均接收水量為3.00億m3，損失水量占分水量的7.33%；以分水過程中8%對(duì)應(yīng)的流量（13m3/s）為控制流量時(shí)，多年平均接收水量為3.16億m3，損失水量占分水量的2.49%；以分水過程中5%對(duì)應(yīng)的流量（15m3/s）為控制流量時(shí)，多年平均接收水量為3.2億m3，損失水量占分水量的1.28%。

石津干渠趙陵鋪至軍齊再至大田莊，利用現(xiàn)有渠道擴(kuò)建，因明渠段現(xiàn)狀渠道斷面較大，渠道規(guī)模變化對(duì)渠道斷面及投資影響很小；滄州支線段為壓力箱涵，工程規(guī)模對(duì)工程投資較明渠段敏感，根據(jù)估算，工程規(guī)模由13m3/s增至15m3/s時(shí)，80km的壓力箱涵段主要土建工程投資增加8900萬元，占土建部分投資約8%。而工程規(guī)模由13m3/s增至15m3/s時(shí)，多年平均分水量只增加395萬m3，增加比例占1.2%。

根據(jù)GB50013—2006《室外給水設(shè)計(jì)規(guī)范》，“從水源至城鎮(zhèn)水廠或工業(yè)企業(yè)自備水廠的輸水管渠的設(shè)計(jì)流量，應(yīng)按最高日平均時(shí)供水量加自用水量確定”，即需要考慮供水不均勻系數(shù)。供水不均勻系數(shù)的選取與最高日平均時(shí)供水量和日平均供水量的系數(shù)有關(guān)，一般此系數(shù)為1.1～1.5。石津干渠供系統(tǒng)供水不均勻系數(shù)取為1.3時(shí)，渠首段和滄州支線段的工程規(guī)模分別為45m3/s和13m3/s。此規(guī)模的渠道多年平均分水量和工程投資都在比較經(jīng)濟(jì)合理的范圍內(nèi)。

3.1.3 崗南、黃壁莊水庫地表水在水資源配置中的作用

石津灌區(qū)水源為崗南、黃壁莊水庫地表水，配套工程利用現(xiàn)有灌溉渠道，使崗南、黃壁莊水庫地表水具備了參與石津干渠供水系統(tǒng)水資源統(tǒng)一配置的工程條件。將崗南、黃壁莊水庫地表水納入石津干渠供水系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)外調(diào)水、當(dāng)?shù)厮y(tǒng)一配置、統(tǒng)一管理。通過水資源優(yōu)化調(diào)度，外調(diào)水、地表水互相補(bǔ)充，可以盡可能實(shí)現(xiàn)以直供方式向受水區(qū)城市供水，優(yōu)化向滄州、衡水地區(qū)供水工程規(guī)模。

石津干渠供水系統(tǒng)多年平均南水北調(diào)中線分水量10.5億m3，年際間來水量不均勻，來水較少的年份年內(nèi)不足均勻供水水量在1.2億～4.02億m3。根據(jù)崗南、黃壁莊水庫長系列興利調(diào)節(jié)計(jì)算結(jié)果，1956～1997年黃壁莊水庫多年平均向農(nóng)業(yè)供水量為6.58億m3。崗南、黃壁莊水庫與南水北調(diào)水資源實(shí)現(xiàn)聯(lián)合調(diào)度后，在優(yōu)先滿足城市生活、工業(yè)用水的前提下，崗南、黃壁莊水庫地表水基本可以填補(bǔ)南水北調(diào)分水過程低谷部分的水量不足，使受水區(qū)城市供水保證率達(dá)95%以上。

3.1.4 南水北調(diào)中線供水所需規(guī)模確定

通過對(duì)石津干渠供水系統(tǒng)分水過程和崗南、黃壁莊水庫地表水對(duì)本系統(tǒng)可補(bǔ)水量的分析可知，石津干渠供水系統(tǒng)基本可以實(shí)現(xiàn)向供水區(qū)均勻供水，所以工程規(guī)模以南水北調(diào)中線多年平均分水量向目標(biāo)均勻供水為基礎(chǔ)，再考慮一定的供水不均勻系數(shù)作為渠道的設(shè)計(jì)規(guī)模。石津干渠供水不均勻系數(shù)按1.3計(jì)。確定渠道規(guī)模時(shí)適當(dāng)考慮輸水損失。石津干渠南水北調(diào)中線供水所需分段規(guī)模見表4。

表4 石津干渠配套工程分段規(guī)模

3.2 石津干渠灌溉規(guī)模

3.2.1 石津灌區(qū)概況

石津灌區(qū)是以農(nóng)業(yè)灌溉為主，兼有發(fā)電和城市工業(yè)供水效益的大型灌區(qū)，受益范圍包括石家莊、衡水、邢臺(tái)3市的14個(gè)縣（市）。石津灌區(qū)原設(shè)計(jì)灌溉面積16.67萬hm2，總干渠渠首設(shè)計(jì)流量100m3/s。

按照石津灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造規(guī)劃，規(guī)劃水平年（2015年）50%保證率可供水量5.96億m3，設(shè)計(jì)綜合凈灌溉定額180m3/s，灌溉水利用系數(shù)0.6，確定石津灌區(qū)2015水平年設(shè)計(jì)灌溉面積16.27萬hm2，其中渠灌和渠井雙灌面積13.33萬hm2。

3.2.2 石津灌區(qū)灌溉流量

南水北調(diào)配套工程對(duì)渠道過水?dāng)嗝鎸?shí)施襯砌，將使渠道輸水利用系數(shù)提高。根據(jù)灌區(qū)作物組成，采用適宜的灌溉定額，分析計(jì)算灌區(qū)最大綜合灌水率為5.46m3/（s·萬hm2）。根據(jù)相關(guān)試驗(yàn)觀測(cè)及經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算分析，對(duì)渠道實(shí)施襯砌后，總干渠渠道水利用系數(shù)可由現(xiàn)狀的0.87提高到0.95，則灌溉水利用系數(shù)由0.6提高到0.64。根據(jù)以上變化情況對(duì)石津干渠灌溉流量進(jìn)行了分析。根據(jù)灌溉流量分析成果，同時(shí)考慮近幾年石津灌區(qū)實(shí)際灌溉需要，綜合分析確定石津灌渠灌溉規(guī)模。視渠段流量大小取加大系數(shù)確定渠道加大設(shè)計(jì)流量。石津干渠分段灌溉流量見表4。

3.3 配套工程石津干渠規(guī)模的確定

配套工程石津干渠一部分渠道利用了現(xiàn)有灌溉渠道，這部分共用段渠道工程規(guī)模宜在經(jīng)濟(jì)合理的原則下兼顧農(nóng)業(yè)灌溉和城市供水綜合確定。石津灌渠灌溉期為3、4月份和9、10月份，此期間基本不是城市工業(yè)、生活用水高峰期，因此為盡量少擴(kuò)大石津干渠規(guī)模，降低工程投資，將灌溉供水流量與南水北調(diào)均勻供水流量組合作為渠道設(shè)計(jì)規(guī)模。石津干渠配套工程分段規(guī)模見表4。

4 結(jié)語

（1）石津干渠配套工程利用現(xiàn)有石津灌渠，有利于水資源聯(lián)合調(diào)度。崗南、黃壁莊水庫地表水納入石津干渠供水系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)外調(diào)水、當(dāng)?shù)厮y(tǒng)一配置、統(tǒng)一管理。通過水資源優(yōu)化調(diào)度，外調(diào)水、地表水互相補(bǔ)充，基本可以實(shí)現(xiàn)以直供方式向受水區(qū)城市供水，優(yōu)化了供水工程規(guī)模。

（2）通過崗南、黃壁莊水庫地表水的補(bǔ)充，石津干渠供水系統(tǒng)基本可以實(shí)現(xiàn)向供水區(qū)均勻供水，所以石津干渠按南水北調(diào)中線多年平均分水量向目標(biāo)均勻供水為基礎(chǔ)，再考慮一定的供水不均勻系數(shù)作為渠道的設(shè)計(jì)規(guī)模；城市供水和農(nóng)業(yè)灌溉共用段工程規(guī)模兼顧農(nóng)業(yè)灌溉和城市供水綜合確定，將灌溉供水流量與南水北調(diào)均勻供水流量組合作為渠道設(shè)計(jì)規(guī)模。

［1］于京要.河北省南水北調(diào)工程水資源實(shí)時(shí)調(diào)度研究［J］.水利規(guī)劃與設(shè)計(jì)，2005（4）.

［2］長江委設(shè)計(jì)院.南水北調(diào)中線一期工程可行性研究報(bào)告［R］. 2005.

［3］河北省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院.河北省南水北調(diào)配套工程規(guī)劃報(bào)告［R］.2007.

［4］河北省城市水資源規(guī)劃領(lǐng)導(dǎo)小組.河北省南水北調(diào)城市水資源規(guī)劃報(bào)告［R］.2001.

［5］GB50013—2006，室外給水設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［6］GB50288—99，灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

Analysis of the Hebei Province of South-to-North Water Diversion Shijin Canal Project Scale

YAO Li-hua
（Hebei Research Institute of Investigation&Design of Water Conservancy&Hydropower,Tianjin 300250，China）

As an auxiliary project in the middle route of South to North Water Diversion Project in Hebei Province，the major task of Shijin canal is deliverying water for some towns of ShiJiazhuang，HengShui and CangZhou.At the same time，as part of the existing channels of Shijin irrigation，it still needs to delivery water to the downstream irrigation from Gangnan and Huangbizhuang reservoirs.Shijin canal water supply system is basically achieved the uniformly water supply by diverting water from Gangnan and Huangbizhuang reservoirs，so the scale of Shijin canal is determined by optimizing scales of the city’s water supply and the irrigation water delivery.

auxiliary project of the South to North Water Diversion Project；Shijin canal；the city’s water supply；irrigation water；the scale of project；optimization

TV68

B

1672-9900（2014）03-0076-04

2014-02-17

姚麗華（1968-），女（漢族），河北石家莊人，高級(jí)工程師，主要從事水文規(guī)劃工作，（Tel）13920229733。