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        外江灌區(qū)對(duì)李家?guī)r水庫(kù)跨流域調(diào)水的影響應(yīng)對(duì)

        2017-11-15 05:26:36志春
        四川水利 2017年5期
        關(guān)鍵詞:沙溝進(jìn)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(duì)李家?guī)r水庫(kù)跨流域調(diào)水的影響應(yīng)對(duì)

        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(bǔ)充水源,多年來(lái)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(shí)現(xiàn)成都多水源供水,于2016年開(kāi)工的李家?guī)r水庫(kù)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(duì)灌區(qū)各流域帶來(lái)連鎖影響,針對(duì)不同影響,通過(guò)采取工程和非工程措施,建管并舉,減少水資源調(diào)離帶來(lái)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(kù) 影響 跨流域調(diào)水 應(yīng)對(duì)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(shè)計(jì)灌面7.85萬(wàn)hm2,灌區(qū)主水源是從都江堰渠首引用的岷江水源,補(bǔ)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(shí)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(wàn)hm2的沙溝河灌區(qū)(年引水量3億m3)和控灌2.513萬(wàn)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(wàn)hm2的西河、三合堰灌區(qū)(年引水量14.4億m3),并承擔(dān)通濟(jì)堰灌區(qū)補(bǔ)水任務(wù);引用文井江水源形成控灌0.624萬(wàn)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(kù)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(bǔ)充水源,多年來(lái)其可利用水量全部為外江灌區(qū)引用,為灌區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展起著舉足輕重的作用。一是通過(guò)李家?guī)r水庫(kù)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(jì),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(gè)月時(shí)間停水?dāng)嗔鬟M(jìn)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(xiàng)目的唯一水源。隨著灌區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展,非農(nóng)供水需求愈來(lái)愈大,文井江水資源對(duì)外江灌區(qū)的重要性也將進(jìn)一步凸顯。

        李家?guī)r水庫(kù)位于崇州市懷遠(yuǎn)鎮(zhèn)境內(nèi)西河上游文井江山區(qū)河段,建設(shè)任務(wù)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(kù)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(guò)管道輸送跨流域向成都市供水1.44億m3。水庫(kù)總庫(kù)容1.71億m3,興利庫(kù)容1.14億m3,成都市應(yīng)急備用庫(kù)容0.42億m3,水庫(kù)下泄生態(tài)基流3.11m3/s。按照2016年一季度價(jià)格水平,估算工程總投資49.6億元,工程總工期54個(gè)月。若計(jì)入水庫(kù)至成都市中心城區(qū)水廠的輸水管道約42億元建設(shè)投資,李家?guī)r水庫(kù)項(xiàng)目估算總投資將達(dá)91.6億元。

        隨著最嚴(yán)格水資源管理政策的實(shí)行和岷江年徑流逐年減小的趨勢(shì),都江堰向外江灌區(qū)分配水量將進(jìn)一步減少。而灌區(qū)供需水呈增長(zhǎng)趨勢(shì),由于灌面減少和灌區(qū)節(jié)水改造工程的實(shí)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(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展,生活、工業(yè)及環(huán)境生態(tài)對(duì)水資源的需求將呈上升趨勢(shì)。據(jù)測(cè)算,西河元通下游在李家?guī)r水庫(kù)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(jì)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(xiàng)目出現(xiàn),將會(huì)存在水量供需矛盾。

        3 李家?guī)r水庫(kù)跨流域調(diào)水影響分析

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

        3.1 對(duì)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(kù)建設(shè)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(kù)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(bǔ)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(jìn)行配水,年配水量銳減為0.36億m3,達(dá)到這個(gè)指標(biāo)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(shè),實(shí)施現(xiàn)代化科學(xué)管理并優(yōu)化耕作方式。

        3.2 對(duì)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(chǎng)鎮(zhèn),是金馬河以西重要經(jīng)濟(jì)區(qū)。文井江是兩個(gè)灌區(qū)第二大供水水源。李家?guī)r水庫(kù)對(duì)文井江下游河道只配置了生態(tài)基流,將對(duì)西河、三合堰灌區(qū)產(chǎn)生較大影響。通過(guò)對(duì)水庫(kù)建成前后文井江對(duì)西河補(bǔ)給水量統(tǒng)計(jì)分析,水庫(kù)建成運(yùn)行后西河、三合堰灌區(qū)損失可用水資源0.64億m3,日均補(bǔ)給減少3.03m3/s(詳見(jiàn)下表1,其中6、7、8、9月為西河豐水期,文井江來(lái)水對(duì)下游無(wú)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(duì)兩個(gè)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(dá)元通河口至少需要6h,小水需時(shí)更長(zhǎng),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(duì)高保證率的非農(nóng)供水項(xiàng)目產(chǎn)生嚴(yán)重影響,極大制約非農(nóng)供水市場(chǎng)拓展。為消除文井江水量減少對(duì)西河、三合堰灌區(qū)帶來(lái)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(shí)施最嚴(yán)格管理的形勢(shì)下已不可行,只能采取對(duì)沙溝河、三合堰、西河三條輸水干渠進(jìn)行續(xù)建配套節(jié)水改造,通過(guò)整治,實(shí)現(xiàn)沙溝河、三合堰兩條高速水道,灌區(qū)渠系達(dá)到節(jié)水型渠系標(biāo)準(zhǔn)。

        表1 李家?guī)r水庫(kù)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(shí)測(cè)系列;2.表中“當(dāng)?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(yuǎn)地表水廠用水因素;3.當(dāng)?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(kù)建成前后文井江補(bǔ)給西河流量增減值”欄:正數(shù)表示補(bǔ)給量減少,負(fù)數(shù)表示補(bǔ)給增加,均值表示1~5月、10~12月影響期(計(jì)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(duì)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(kù)建成運(yùn)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(chǔ)上減少1.00億m3。為消除文井江水量調(diào)離對(duì)黑石河、沙溝河灌區(qū)帶來(lái)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(shè)。

        4 灌區(qū)應(yīng)對(duì)措施

        通過(guò)外江灌區(qū)水資源需求現(xiàn)狀及趨勢(shì)和李家?guī)r水庫(kù)影響分析可以看出,外江灌區(qū)水資源配置利用將面臨嚴(yán)峻形勢(shì),李家?guī)r水庫(kù)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(guò)沙溝河、黑石河輸送,輸水距離長(zhǎng),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(guò)實(shí)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(shí)施續(xù)建配套與節(jié)水改造和信息化建設(shè)是解決灌區(qū)水資源供需矛盾的主要措施。

        4.1 計(jì)劃采取的工程措施

        針對(duì)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(shè)滯后的現(xiàn)狀,通過(guò)實(shí)施沙溝河、三合堰、黑石河三條快速水道,加快實(shí)施灌區(qū)渠系續(xù)建配套與節(jié)水改造建設(shè)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(kù)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(shè)內(nèi)容為25.70km渠道及5處渠系建筑物整治改造(前進(jìn)渠進(jìn)水閘、回子堰進(jìn)水閘及攔河壩、青龍堰進(jìn)水閘及攔河壩、友誼渠進(jìn)水閘沖砂閘及攔河壩、崇古堰進(jìn)水閘及攔河壩)。

        具體工程措施:渠道河堤采用斜坡式漿砌護(hù)坡,邊坡系數(shù)為1∶1.5,護(hù)坡厚20cm,采用C20混凝土面板,5cm厚M5水泥砂漿墊層。設(shè)計(jì)河床以下采用砂卵石碾壓回填至設(shè)計(jì)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(hù)坡垂直水流方向每間隔10m設(shè)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(jìn)水閘。遠(yuǎn)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(shè)內(nèi)容為42.60km渠道及11處渠系建筑物整治改造(團(tuán)結(jié)堰進(jìn)水閘及攔河壩、止水堰進(jìn)水閘及攔河壩、寧江堰進(jìn)水閘及攔河壩、布袋堰進(jìn)水閘及攔河壩、擁軍渠進(jìn)水閘及攔河壩、張河進(jìn)水閘及攔河壩、愛(ài)民渠進(jìn)水閘及攔河壩、高家堰進(jìn)水閘及攔河壩、三江節(jié)制閘樞紐、花紅堰進(jìn)水閘及攔河壩、岷江堰進(jìn)水閘及攔河壩)。

        具體工程措施:渠道護(hù)坡襯砌采用斜坡式生態(tài)護(hù)坡,邊坡為1∶1.5,正常水位以下護(hù)坡厚20cm,采用C20混凝土面板,5cm厚M5水泥砂漿墊層。護(hù)坡與堤頂相交處設(shè)置C20混凝土壓頂,壓頂寬度為80cm,厚度為30cm。護(hù)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(hù)坡,在護(hù)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(jìn)水閘。配遠(yuǎn)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(shè)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(guò)流能力。由于早期跨渠建筑物跨度小,渠道內(nèi)設(shè)置有中墩,影響過(guò)流,對(duì)機(jī)耕橋、人行橋拆除重建,取消中墩,對(duì)公路橋進(jìn)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(guò)對(duì)各干渠渠道及渠系建筑物實(shí)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(guò)流能力,實(shí)現(xiàn)水量靈活調(diào)配、科學(xué)管理,提高水資源有效利用率。整治工程實(shí)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(kù)跨流域調(diào)水給外江灌區(qū)造成的影響。

        4.2 計(jì)劃采取的非工程措施

        灌區(qū)實(shí)施續(xù)建配套與節(jié)水改造的同時(shí),同步進(jìn)行信息化建設(shè),運(yùn)用先進(jìn)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(jí)精確計(jì)量設(shè)施,實(shí)現(xiàn)全灌區(qū)計(jì)量用水,通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、智能控制技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、分布式水文模型等技術(shù)做到全灌區(qū)輸配水統(tǒng)一智能調(diào)度。同時(shí)建立閘群智能調(diào)度、生態(tài)灌區(qū)監(jiān)測(cè)、重點(diǎn)設(shè)施監(jiān)測(cè)、灌區(qū)視頻會(huì)議、移動(dòng)應(yīng)用APP、水調(diào)中心、無(wú)人機(jī)巡渠在線監(jiān)測(cè)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(qiáng)灌區(qū)防災(zāi)減災(zāi)能力,打造實(shí)用、高效、安全、可靠的現(xiàn)代化智慧灌區(qū)。信息化建設(shè)方面擬采取的具體措施如下:

        建設(shè)干(支)渠實(shí)時(shí)水量采集調(diào)度監(jiān)測(cè)站共60處,估算投資650萬(wàn)元;建設(shè)閘門(mén)監(jiān)控站40處,估算投資1579萬(wàn)元;建設(shè)重點(diǎn)設(shè)施監(jiān)控站35處,估算投資1114萬(wàn)元;無(wú)人機(jī)巡渠在線監(jiān)測(cè),估算投資100萬(wàn)元;水調(diào)中心建設(shè)估算投資150萬(wàn)元,視頻會(huì)議系統(tǒng)建設(shè)200萬(wàn)元。信息化建設(shè)估算總投資3793萬(wàn)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(shè)總投資51126萬(wàn)元。

        5 結(jié)語(yǔ)及建議

        水資源具有地域性,跨流域調(diào)水對(duì)水源調(diào)出區(qū)的影響將是長(zhǎng)期的,李家?guī)r水庫(kù)作為國(guó)家重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目,我處堅(jiān)決按照廳統(tǒng)一部署,服從大局,積極支持項(xiàng)目建設(shè)。但相對(duì)李家?guī)r水庫(kù)和輸水管道近百億元投資實(shí)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(kù)施工期內(nèi)(預(yù)計(jì)2016年10月至2021年4月),同步實(shí)施工程與非工程措施,加快推進(jìn)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(shè)。

        TV213

        A

        2095-1809(2017)05-0006-04

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

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