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        外江灌區(qū)對李家?guī)r水庫跨流域調(diào)水的影響應對

        2017-11-15 05:26:36志春
        四川水利 2017年5期
        關鍵詞:沙溝進水閘外江

        ,,志春

        (四川省都江堰外江管理處,四川 崇州,611230)

        外江灌區(qū)對李家?guī)r水庫跨流域調(diào)水的影響應對

        羅巍,陳茂良,羅志春

        (四川省都江堰外江管理處,四川 崇州,611230)

        文井江水資源作為外江灌區(qū)除都江堰岷江分水外的最大補充水源,多年來其可用水量全部為外江灌區(qū)取用,納入都江堰灌區(qū)統(tǒng)一調(diào)度管理。為實現(xiàn)成都多水源供水,于2016年開工的李家?guī)r水庫將文井江水資源跨流域調(diào)至成都市中心城區(qū)作為第二生活供水水源,年調(diào)水量1.4億m3,文井江水資源的調(diào)離將打破外江灌區(qū)水資源平衡,對灌區(qū)各流域帶來連鎖影響,針對不同影響,通過采取工程和非工程措施,建管并舉,減少水資源調(diào)離帶來的影響,力求外江灌區(qū)水資源總量平衡。

        外江灌區(qū) 李家?guī)r水庫 影響 跨流域調(diào)水 應對措施

        1 外江灌區(qū)水資源利用狀況

        外江灌區(qū)屬都江堰平原老灌區(qū),設計灌面7.85萬hm2,灌區(qū)主水源是從都江堰渠首引用的岷江水源,補充水源是灌區(qū)邊沿溪河徑流、區(qū)間徑流及地下水,水資源年內(nèi)分布不均,豐枯季節(jié)分明。灌區(qū)所有水資源納入都江堰灌區(qū)實行統(tǒng)一配置管理。

        灌區(qū)分布及水資源利用狀況為:從岷江引水形成控灌1.254萬hm2的沙溝河灌區(qū)(年引水量3億m3)和控灌2.513萬hm2的黑石河灌區(qū)(年引水量6.3億m3);沙溝河和文井江、味江河、干五里在崇州市元通鎮(zhèn)匯集而成西河,引用西河水源形成控灌4.08萬hm2的西河、三合堰灌區(qū)(年引水量14.4億m3),并承擔通濟堰灌區(qū)補水任務;引用文井江水源形成控灌0.624萬hm2的烏木堰、西河堰灌區(qū)(年引水量2億m3)。

        2 李家?guī)r水庫跨流域調(diào)水概況

        文井江作為外江灌區(qū)除岷江水源外最大補充水源,多年來其可利用水量全部為外江灌區(qū)引用,為灌區(qū)經(jīng)濟社會發(fā)展起著舉足輕重的作用。一是通過李家?guī)r水庫壩址下游1.8km處的烏木堰樞紐工程引水,形成文井江徑流烏木堰、西河堰灌區(qū),據(jù)統(tǒng)計,文井江徑流灌區(qū)年均引水量2億m3,其中農(nóng)業(yè)灌溉供水量1億m3(按四川省綜合用水定額440m3/畝、渠系水利用率0.41配水),崇州市城鄉(xiāng)供水0.4億m3,灌區(qū)內(nèi)工業(yè)及生態(tài)環(huán)境供水0.6億m3;二是文井江其余水量(年水量約2.6億m3)在下游匯入西河后,為西河、三合堰灌區(qū)引用,年均引用文井江水量0.9億m3。按照都江堰灌區(qū)傳統(tǒng)歲修制度,沙溝河每年冬季都要安排約一個月時間停水斷流進行歲修,沙溝河斷流期間,文井江水資源就成為下游西河、三合堰灌區(qū)的生活、生產(chǎn)、生態(tài)環(huán)境等非農(nóng)供水項目的唯一水源。隨著灌區(qū)經(jīng)濟社會發(fā)展,非農(nóng)供水需求愈來愈大,文井江水資源對外江灌區(qū)的重要性也將進一步凸顯。

        李家?guī)r水庫位于崇州市懷遠鎮(zhèn)境內(nèi)西河上游文井江山區(qū)河段,建設任務以城鄉(xiāng)供水為主,兼顧灌溉、發(fā)電。壩址處文井江年均徑流總量4.6億m3,水庫建成后多年平均供水量2.71億m3,其中為崇州市城鄉(xiāng)供水0.91億m3、農(nóng)業(yè)灌溉供水0.36億m3,通過管道輸送跨流域向成都市供水1.44億m3。水庫總庫容1.71億m3,興利庫容1.14億m3,成都市應急備用庫容0.42億m3,水庫下泄生態(tài)基流3.11m3/s。按照2016年一季度價格水平,估算工程總投資49.6億元,工程總工期54個月。若計入水庫至成都市中心城區(qū)水廠的輸水管道約42億元建設投資,李家?guī)r水庫項目估算總投資將達91.6億元。

        隨著最嚴格水資源管理政策的實行和岷江年徑流逐年減小的趨勢,都江堰向外江灌區(qū)分配水量將進一步減少。而灌區(qū)供需水呈增長趨勢,由于灌面減少和灌區(qū)節(jié)水改造工程的實施,渠系水利用系數(shù)提高,農(nóng)業(yè)灌溉用水將減少,但隨著社會經(jīng)濟發(fā)展,生活、工業(yè)及環(huán)境生態(tài)對水資源的需求將呈上升趨勢。據(jù)測算,西河元通下游在李家?guī)r水庫建成后扣除洪水及河道生態(tài)基流后,2030水平年可用水量約為11.0億m3,三合堰灌區(qū)年需水量約5.90億m3,西河灌區(qū)各堰年需水量約4.70億m3,合計10.6億m3。因此,2030水平年西河下游三合堰、西河灌區(qū)可用水資源量只維持現(xiàn)有供水情況下的基本供需平衡,但若遇岷江枯水年,引水量減少或有新的供水項目出現(xiàn),將會存在水量供需矛盾。

        3 李家?guī)r水庫跨流域調(diào)水影響分析

        將李家?guī)r水庫建成前后水資源配置情況對比分析,其對外江不同灌區(qū)影響情況如下。

        3.1 對文井江徑流灌區(qū)供水影響

        扣除崇州城鄉(xiāng)生活供水水量,水庫建設前年供水量為1.6億m3(農(nóng)業(yè)1億m3、工業(yè)及生態(tài)0.6億m3),水庫建成后只考慮農(nóng)業(yè)灌溉水量,工業(yè)用水戶予以賠付補償。農(nóng)業(yè)灌溉按照水利部部頒灌溉定額260m3/畝、灌溉水利用率0.65進行配水,年配水量銳減為0.36億m3,達到這個指標的前提是灌區(qū)所有渠系全部完成續(xù)建配套與節(jié)水改造和信息化建設,實施現(xiàn)代化科學管理并優(yōu)化耕作方式。

        3.2 對文井江下游西河、三合堰灌區(qū)供水影響

        西河、三合堰灌區(qū)覆及崇州、大邑、新津、邛崍重要場鎮(zhèn),是金馬河以西重要經(jīng)濟區(qū)。文井江是兩個灌區(qū)第二大供水水源。李家?guī)r水庫對文井江下游河道只配置了生態(tài)基流,將對西河、三合堰灌區(qū)產(chǎn)生較大影響。通過對水庫建成前后文井江對西河補給水量統(tǒng)計分析,水庫建成運行后西河、三合堰灌區(qū)損失可用水資源0.64億m3,日均補給減少3.03m3/s(詳見下表1,其中6、7、8、9月為西河豐水期,文井江來水對下游無影響,不作分析),分布在灌區(qū)岷江引水不足的枯季月份,造成西河、三合堰灌區(qū)可利用水資源量減少。將對兩個灌區(qū)的主水源——沙溝河岷江引水提出了更高要求,增大了供水難度,沙黑河口到元通河口距離32km,中等流量輸水到達元通河口至少需要6h,小水需時更長,輸水損失大,增加了用水管理的難度,尤其春灌期間將表現(xiàn)更為突出;也將對高保證率的非農(nóng)供水項目產(chǎn)生嚴重影響,極大制約非農(nóng)供水市場拓展。為消除文井江水量減少對西河、三合堰灌區(qū)帶來的影響,若現(xiàn)有渠系狀況不變,需加大沙溝河岷江引水量,在水資源實施最嚴格管理的形勢下已不可行,只能采取對沙溝河、三合堰、西河三條輸水干渠進行續(xù)建配套節(jié)水改造,通過整治,實現(xiàn)沙溝河、三合堰兩條高速水道,灌區(qū)渠系達到節(jié)水型渠系標準。

        表1 李家?guī)r水庫建成前后文井江下游平枯季水資源影響分析 單位:m3/s

        表注:1.表中“文井江躍子巖水文站流量”欄數(shù)據(jù)為水文站多年實測系列;2.表中“當?shù)貜搅鞴鄥^(qū)引水流量”欄:綜合考慮了烏木堰、西河堰和懷遠地表水廠用水因素;3.當?shù)貜搅鞴鄥^(qū)回歸西河、三合堰干渠水量為調(diào)查值;4.表中“李家?guī)r水庫建成前后文井江補給西河流量增減值”欄:正數(shù)表示補給量減少,負數(shù)表示補給增加,均值表示1~5月、10~12月影響期(計243日)內(nèi)增減相抵后的日平均流量減少值為3.03m3/s。

        3.3 對外江其他灌區(qū)水資源配置的影響

        按照灌區(qū)均衡受益的水資源分配原則,李家?guī)r水庫建成運行后,外江灌區(qū)水資源將全部為岷江引水,按現(xiàn)有渠系利用系數(shù),折算到沙黑河口,外江灌區(qū)至少損失水量1.54億m3。按照灌面及綜合效益考慮,黑石河及沙溝河灌區(qū)水資源量將在現(xiàn)狀基礎上減少1.00億m3。為消除文井江水量調(diào)離對黑石河、沙溝河灌區(qū)帶來的影響,須完成黑石河、沙溝河灌區(qū)渠系續(xù)建配套與節(jié)水改造工程和信息化建設。

        4 灌區(qū)應對措施

        通過外江灌區(qū)水資源需求現(xiàn)狀及趨勢和李家?guī)r水庫影響分析可以看出,外江灌區(qū)水資源配置利用將面臨嚴峻形勢,李家?guī)r水庫建成后,岷江引水在外江灌區(qū)水資源總量中所占份額更大,岷江引水是通過沙溝河、黑石河輸送,輸水距離長,兩條干渠均為天然河道,輸水速度慢、損失大,特別是下游西河、三合堰灌區(qū)距離引水口有30多km,目前外江灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)為0.42,通過實施灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造,將沙溝河、黑石河和三合堰三條輸水主干渠整治改造為高速水道,改善支斗農(nóng)毛渠等田間渠系輸用水條件,提高灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)。灌區(qū)實施續(xù)建配套與節(jié)水改造和信息化建設是解決灌區(qū)水資源供需矛盾的主要措施。

        4.1 計劃采取的工程措施

        針對外江灌區(qū)主要輸水干渠大都為天然河道,輸水速度慢損失大,灌區(qū)渠系配套節(jié)水工程建設滯后的現(xiàn)狀,通過實施沙溝河、三合堰、黑石河三條快速水道,加快實施灌區(qū)渠系續(xù)建配套與節(jié)水改造建設等工程措施,提高灌溉水利用系數(shù)和輸水效率,以消除李家?guī)r水庫調(diào)水影響。各干渠工程整治方案如下:

        4.1.1 沙溝河整治工程方案

        沙溝河干渠工程主要建設內(nèi)容為25.70km渠道及5處渠系建筑物整治改造(前進渠進水閘、回子堰進水閘及攔河壩、青龍堰進水閘及攔河壩、友誼渠進水閘沖砂閘及攔河壩、崇古堰進水閘及攔河壩)。

        具體工程措施:渠道河堤采用斜坡式漿砌護坡,邊坡系數(shù)為1∶1.5,護坡厚20cm,采用C20混凝土面板,5cm厚M5水泥砂漿墊層。設計河床以下采用砂卵石碾壓回填至設計河床高程,砂卵石回填的密度不小于0.6。防浪墻采用“L”型C20混凝土結(jié)構(gòu)。護坡垂直水流方向每間隔10m設置2cm寬伸縮縫,采用瀝青木板嵌縫。5處渠系建筑物整治改造采用C20混凝土澆筑結(jié)構(gòu),平板直升式?jīng)_砂閘,有胸墻式進水閘。遠程水位、流量監(jiān)視控制系統(tǒng)。工程總投資1.49億元。

        沙溝河干渠常年水量3億m3,工程整治渠道灌溉水利用系數(shù)提高后,可節(jié)約水量0.696億m3。

        4.1.2 黑石河整治工程方案

        黑石河干渠工程主要建設內(nèi)容為42.60km渠道及11處渠系建筑物整治改造(團結(jié)堰進水閘及攔河壩、止水堰進水閘及攔河壩、寧江堰進水閘及攔河壩、布袋堰進水閘及攔河壩、擁軍渠進水閘及攔河壩、張河進水閘及攔河壩、愛民渠進水閘及攔河壩、高家堰進水閘及攔河壩、三江節(jié)制閘樞紐、花紅堰進水閘及攔河壩、岷江堰進水閘及攔河壩)。

        具體工程措施:渠道護坡襯砌采用斜坡式生態(tài)護坡,邊坡為1∶1.5,正常水位以下護坡厚20cm,采用C20混凝土面板,5cm厚M5水泥砂漿墊層。護坡與堤頂相交處設置C20混凝土壓頂,壓頂寬度為80cm,厚度為30cm。護坡正常水位以上為保持與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào),做成生態(tài)護坡,在護坡上作混凝土網(wǎng)格裝土,網(wǎng)格內(nèi)栽種草坪或其他植物。11處渠系建筑物整治改造采用C20混凝土澆筑結(jié)構(gòu),平板直升式?jīng)_砂閘,有胸墻式進水閘。配遠程水位、流量監(jiān)視控制系統(tǒng)。工程總投資2.33億元。黑石河干渠常年水量6.31億m3,工程整治渠道灌溉水利用系數(shù)提高后,可節(jié)約水量1.464億m3。

        4.1.3 三合堰干渠整治工程方案

        三合堰干渠工程主要建設內(nèi)容為38.48km渠道及108處渠系建筑物整治改造。具體工程措施:干渠渠底整治清理,清除淤積物,用C20混凝土填底,減小渠道糙率,增加斷面積和流速,從而增加過流能力。由于早期跨渠建筑物跨度小,渠道內(nèi)設置有中墩,影響過流,對機耕橋、人行橋拆除重建,取消中墩,對公路橋進行必要的整改拆除重建。工程總投資0.92億元。三合堰干渠常年水量5.1億m3,工程整治渠道灌溉水利用系數(shù)提高后,可節(jié)約水量1.183億m3。

        以上沙溝河、黑石河和三合堰干渠整治工程估算總投資4.73億元。通過對各干渠渠道及渠系建筑物實施續(xù)建配套與節(jié)水改造整治,降低了渠道糙率,加快水流速度,增加過流能力,實現(xiàn)水量靈活調(diào)配、科學管理,提高水資源有效利用率。整治工程實施后灌區(qū)灌溉水利用系數(shù)可從現(xiàn)在的0.42提高到0.65,每年可節(jié)約水量約3.34億m3,從而消除李家?guī)r水庫跨流域調(diào)水給外江灌區(qū)造成的影響。

        4.2 計劃采取的非工程措施

        灌區(qū)實施續(xù)建配套與節(jié)水改造的同時,同步進行信息化建設,運用先進科技成果改造灌區(qū)傳統(tǒng)的生產(chǎn)與管理方式,建立覆蓋全灌區(qū)干、支、斗、農(nóng)的多級精確計量設施,實現(xiàn)全灌區(qū)計量用水,通過物聯(lián)網(wǎng)技術、智能控制技術、大數(shù)據(jù)技術、分布式水文模型等技術做到全灌區(qū)輸配水統(tǒng)一智能調(diào)度。同時建立閘群智能調(diào)度、生態(tài)灌區(qū)監(jiān)測、重點設施監(jiān)測、灌區(qū)視頻會議、移動應用APP、水調(diào)中心、無人機巡渠在線監(jiān)測等系統(tǒng),大幅度提升灌區(qū)現(xiàn)代化管理水平和水資源優(yōu)化調(diào)度,提高水資源利用效率,增強灌區(qū)防災減災能力,打造實用、高效、安全、可靠的現(xiàn)代化智慧灌區(qū)。信息化建設方面擬采取的具體措施如下:

        建設干(支)渠實時水量采集調(diào)度監(jiān)測站共60處,估算投資650萬元;建設閘門監(jiān)控站40處,估算投資1579萬元;建設重點設施監(jiān)控站35處,估算投資1114萬元;無人機巡渠在線監(jiān)測,估算投資100萬元;水調(diào)中心建設估算投資150萬元,視頻會議系統(tǒng)建設200萬元。信息化建設估算總投資3793萬元。

        上述灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造工程和信息化建設總投資51126萬元。

        5 結(jié)語及建議

        水資源具有地域性,跨流域調(diào)水對水源調(diào)出區(qū)的影響將是長期的,李家?guī)r水庫作為國家重點建設項目,我處堅決按照廳統(tǒng)一部署,服從大局,積極支持項目建設。但相對李家?guī)r水庫和輸水管道近百億元投資實現(xiàn)年調(diào)水量1.4億m3,為減少直至消除水資源調(diào)離產(chǎn)生的影響,建議在李家?guī)r水庫施工期內(nèi)(預計2016年10月至2021年4月),同步實施工程與非工程措施,加快推進完成總投資僅5.1億元的外江灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造工程和信息化建設。

        TV213

        A

        2095-1809(2017)05-0006-04

        羅 巍,男,漢,四川蒲江人,大學本科,高級工程師、副處長。陳茂良,男,漢,四川內(nèi)江人,大學???,高級工程師、主任工程師。羅志春,男,漢,四川大邑人,大學???,高級工程師。

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