楊會龍，陳光洪，李奇，覃紹一，李學(xué)通

(1.四川省水利水電勘測設(shè)計研究院有限公司，成都，610072；2.四川省水利規(guī)劃研究院，成都，610072)

1 引言

四川素稱“千河之省”，水資源總量豐富，然而水資源時空分布與經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展布局不相匹配，全年70%左右的降水量集中在5-10月，且大多以洪水形式流失。人口耕地集中、生產(chǎn)總值占全省約80%的盆地腹部區(qū)水資源量僅占全省總量的20%左右。為解決水資源時空分布不均問題，優(yōu)化水資源配置，四川省規(guī)劃了“五橫六縱”引水補(bǔ)水生態(tài)水網(wǎng)，通過西水東調(diào)、北水南補(bǔ)等調(diào)水工程形成骨干補(bǔ)水網(wǎng)絡(luò)將盆周豐富的水資源調(diào)入盆地腹部地區(qū)，解決盆地腹部地區(qū)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需水要求。

“五橫六縱”骨干項目，“五橫”中：都江堰供水區(qū)(毗河一期在建)和玉溪河供水區(qū)(已成)大部分建成受益，向家壩灌區(qū)北干渠一期一步在建，北干渠一期二步和二期擬于“十四五”期間開工建設(shè)，引大濟(jì)岷和長征渠引水工程規(guī)劃在編，預(yù)計在2023年左右開工建設(shè)；“六縱”中：武都(二期在建)、升鐘(二期在建)和大橋供水區(qū)(二期在建)大部分建成受益，亭子口灌區(qū)一期工程于2020年12月開工，僅罐子壩和通口河引水工程前期工作進(jìn)展緩慢。

罐子壩水庫及灌區(qū)是《四川省水資源開發(fā)總體規(guī)劃報告》等規(guī)劃[1-5]確定的解決盆地腹部嘉渠地區(qū)灌溉供水問題的重要水資源配置工程，具有灌溉、供水、發(fā)電、防洪等綜合效益。罐子壩灌區(qū)屬于川陜革命老區(qū)，該區(qū)域是川東北經(jīng)濟(jì)區(qū)脫貧攻堅和鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的主戰(zhàn)場。建設(shè)罐子壩灌區(qū)工程，是支撐保障四川省“一干多支”和全國“成渝地區(qū)雙城經(jīng)濟(jì)圈”發(fā)展戰(zhàn)略的需要，是水利工程補(bǔ)短板，促進(jìn)川陜革命老區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，全面推動鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略、實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)村產(chǎn)業(yè)興旺的需要。罐子壩灌區(qū)工程從20世紀(jì)60年代提出到現(xiàn)在，前期研究基礎(chǔ)薄弱，本文在灌區(qū)現(xiàn)狀調(diào)查的基礎(chǔ)上對灌區(qū)規(guī)模和水源方案進(jìn)行初步分析，為罐子壩灌區(qū)規(guī)劃提供思路。

2 灌區(qū)調(diào)查

2.1 自然地理和社會經(jīng)濟(jì)

規(guī)劃的罐子壩水庫工程位于廣元市旺蒼縣境內(nèi)東河干流，壩址下距旺蒼縣城12km，是東河干流上規(guī)劃的大型骨干工程。水庫灌區(qū)位于四川盆地中部，灌區(qū)形狀呈葫蘆狀由西北向東南分布，幅員面積7102km2，灌區(qū)北部屬盆地邊緣低山區(qū)，中南部屬川中丘陵灌區(qū)，灌區(qū)高程介于240m(流江河口)～1280m(大寺坪)之間。區(qū)域大地構(gòu)造部位處于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺四川臺坳之川中臺拱、川北臺陷，屬四川盆地弱活動斷裂構(gòu)造區(qū)，區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造主要由秦嶺-米倉山構(gòu)造帶之曾家山-大兩會構(gòu)造區(qū)、川西褶斷帶和川中褶皺帶之儀隴-巴中蓮花狀構(gòu)造組成，區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性好。區(qū)內(nèi)主要河流有嘉陵江支流東河、茍溪河、渠江及其支流恩陽河、流江河、磴子河等。灌區(qū)土壤以紫色土為主，低山區(qū)分布有黃壤土，江河兩岸階地有水稻土分布，區(qū)域大多數(shù)土壤均開墾熟化為農(nóng)耕土壤，尤以水耕熟化發(fā)育的水稻土為多，自然肥力高、保水保肥能力強(qiáng)，灌區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件好，是糧經(jīng)作物主產(chǎn)區(qū)。

罐子壩灌區(qū)位于川陜革命老區(qū)，涉及川東北經(jīng)濟(jì)區(qū)的廣元、南充、巴中、達(dá)州4市共12縣(區(qū))，幅員面積7102km2，占全省幅員面積的1.46%，區(qū)內(nèi)自然資源豐富，但受歷史、自然、地理等方面因素影響，經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展依然面臨許多突出困難，經(jīng)濟(jì)發(fā)展滯后，是四川省脫貧攻堅和鄉(xiāng)村振興重點(diǎn)區(qū)域。據(jù)統(tǒng)計，灌區(qū)范圍內(nèi)2017年常住人口256萬人，城鎮(zhèn)化率僅24.1%，比全省低26.7個百分點(diǎn)，比全國低34.4個百分點(diǎn)；灌區(qū)國內(nèi)生產(chǎn)總值402.17億元，三產(chǎn)業(yè)比值36∶34∶30，人均地區(qū)生產(chǎn)總值1.57萬元，是全省平均的35.2%，是全國平均的26.3%；耕地面積35.8萬hm2，占全省總耕地面積的5.3%，耕地灌溉率32%；牲畜751萬頭，占全省的14.1%。

灌區(qū)人均土地面積0.28hm2，相當(dāng)于全省平均水平的46.3%；耕地資源豐富，人均耕地0.14hm2，高于全省平均0.08hm2和全國平均0.1hm2的水平；土地利用率高達(dá)99.6%，以農(nóng)業(yè)用地為主(耕地35.8萬hm2，占50.4%；園地2.27萬hm2，占3.2%；林地25.8萬hm2，占36.3%；草地0.07萬hm2，占0.1%；低山區(qū)多林地，丘陵區(qū)多果園，平壩淺丘地區(qū)耕地資源豐富)，其次是城鎮(zhèn)村及工礦用地、交通用地和水域用地，分別占6.4%、0.4%和2.8%，未利用地僅占0.4%。

2.2 灌區(qū)氣象特征及干旱情況

灌區(qū)屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，氣候溫和、濕潤多雨、蒸發(fā)量大。受季風(fēng)活動及盆地特殊自然地理環(huán)境的影響，形成四季分明、春季少雨多旱、夏季炎熱降水集中、秋多綿雨日照少、冬無嚴(yán)寒降水量小、全年無霜期長的氣候特點(diǎn)。灌區(qū)內(nèi)多年平均年降水量在1021mm～1211mm之間，雨量豐沛，山區(qū)大于丘陵區(qū)，5-9月降水量占全年降水量的68%～75%；區(qū)內(nèi)多年平均氣溫14.7℃～17.6℃，極端最低氣溫-7.2℃～-2.6℃，極端最高氣溫37.1℃～42.1℃，氣溫由北向南遞增；區(qū)內(nèi)多年平均日照1249h～1575h，多年平均蒸發(fā)量908mm～1299mm，多年平均相對濕度72%～83%。

灌區(qū)處于四川省冬、春、夏伏旱交錯地區(qū)，干旱頻繁，具有“十年一大旱，三年一中旱，小旱年年現(xiàn)”的干旱特點(diǎn)。灌區(qū)內(nèi)尤以春旱、夏旱、伏旱比較頻繁，約占各種干旱出現(xiàn)總次數(shù)的80%，其中夏伏旱占50%以上，且常常連續(xù)幾年出現(xiàn)春夏連旱，以伏旱對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)危害最為嚴(yán)重，其次是夏旱及春旱。灌區(qū)西北部多以冬、春、夏旱為主，東南部以伏旱為主。2006年的特大夏伏旱給灌區(qū)人民的生產(chǎn)、生活造成了極為嚴(yán)重的危害。

2.3 當(dāng)?shù)厮Y源開發(fā)利用現(xiàn)狀及規(guī)劃

罐子壩灌區(qū)屬四川省徑流深較為偏低的地區(qū)，多年平均徑流深495m。灌區(qū)當(dāng)?shù)厮Y源由地表徑流和地下水兩部分組成，多年平均當(dāng)?shù)厮Y源總量35.2億m3，其中地下水4.35億m3(是與地表水重復(fù)計算量)，占水資源總量的12.3%，可開采量0.97億m3。區(qū)域人均水資源量1375m3，為四川省人均的46%，為全國人均的61.9%，屬于較為缺水地區(qū)。

灌區(qū)屬于丘陵低山區(qū)，田高水低，水資源利用難度相對較大，水利基礎(chǔ)設(shè)施薄弱。經(jīng)調(diào)查統(tǒng)計，截止2017年底，灌區(qū)內(nèi)水利設(shè)施36.7萬處，蓄水工程4.82萬處，總?cè)莘e3.69億m3(其中中型水庫4座，分別為渠縣柏林水庫、平昌縣友誼水庫、儀隴縣思德水庫和油房溝水庫，總庫容0.95億m3，調(diào)節(jié)庫容0.49億m3；小(1)型水庫29座，總庫容0.56億m3，調(diào)節(jié)庫容0.41億m3；小(2)型水庫227座，總庫容0.49億m3，調(diào)節(jié)庫容0.36億m3；塘壩、窖池4.80萬處，容積1.69億m3。)，引提水工程583處，地下水供水工程31.86萬眼，灌區(qū)現(xiàn)狀總有效灌面6.8萬hm2，現(xiàn)狀水利設(shè)施多年平均可凈供水量2.59億m3。

根據(jù)灌區(qū)各市水資源綜合規(guī)劃，至2035年，罐子壩灌區(qū)內(nèi)共規(guī)劃新建中型水庫5座，分別為渠縣大義水庫和白兔水庫、營山縣金雞溝水庫、恩陽區(qū)雙河水庫及蒼溪縣大店溝水庫，增加有效庫容4869萬m3；新建小型水庫48座，擴(kuò)建小型水庫10座，增加有效庫容5898萬m3；塘壩窖池有效容積較現(xiàn)狀增加768萬m3。規(guī)劃建設(shè)的水利設(shè)施可增加供水能力0.45億m3，新增灌面1.78萬hm2，當(dāng)?shù)厮O(shè)施可供水量將達(dá)到3.14億m3。

3 灌區(qū)規(guī)模初步分析

根據(jù)四川省地形分區(qū)和水利規(guī)劃分區(qū)，渠江及恩陽河左岸北部區(qū)域?yàn)榕柚苌絽^(qū)，水系密布，水資源豐富，用水需求相對較少，可完全依托當(dāng)?shù)貜搅鹘鉀Q區(qū)域供水；南部為平行嶺谷區(qū)，是褶皺山地帶，地形地質(zhì)條件復(fù)雜?！端拇ㄊ∷Y源開發(fā)總體規(guī)劃報告》根據(jù)嘉渠地區(qū)的自然條件和水系分布特點(diǎn)，將該片以流江河為界分為流江河左岸片和流江河右岸片，分別規(guī)劃由罐子壩水庫和亭子口水庫覆蓋供水，故罐子壩灌區(qū)范圍可限定在渠江及恩陽河右岸區(qū)域，西鄰?fù)ぷ涌诠鄥^(qū)。本次根據(jù)區(qū)域周邊已成和規(guī)劃的灌區(qū)邊界，復(fù)核擬定罐子壩灌區(qū)范圍：北抵南江及其支流恩陽河，西至東河(鄰?fù)ぷ涌诠鄥^(qū))，南至流江河，東臨巴河(東邊從上往下分別與紅魚洞灌區(qū)、天星橋水庫灌區(qū)、化成水庫灌區(qū)、雙橋水庫灌區(qū)等相鄰)，涉及廣元市的旺蒼縣、蒼溪縣，巴中市的巴州區(qū)、恩陽區(qū)、南江縣、平昌縣，南充市的閬中市、儀隴縣、營山縣和達(dá)州市渠縣、達(dá)川區(qū)、通川區(qū)共4市12縣(區(qū))。

罐子壩灌區(qū)工程的開發(fā)任務(wù)為農(nóng)業(yè)灌溉、城鄉(xiāng)供水和生態(tài)環(huán)境保護(hù)。采用GIS空間分析工具對灌區(qū)1∶50000DEM和土地利用現(xiàn)狀圖疊加統(tǒng)計分析供水對象的數(shù)量。灌區(qū)主要用水對象和水庫有效庫容高程分布比例見圖1。

圖1 主要用水對象和水庫有效庫容高程分布比例

灌溉面積包括耕地和果茶園地。經(jīng)統(tǒng)計分析，灌區(qū)耕園地分布高程連續(xù)，無明顯高程分界；北部低山區(qū)(旺蒼縣、蒼溪縣、南江縣)耕地率44%，且其86%的耕地分布在500m以上；中南部丘陵區(qū)耕地率56%，其中68%的耕地分布在500m以下。區(qū)域灌溉用水需求主要分布在中南部500m以下的丘陵區(qū)，灌區(qū)500m以上區(qū)域以雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)為主。從區(qū)域現(xiàn)狀水庫工程分布來看，死水位在500m以下的水庫有效庫容占區(qū)域水庫總有效庫容的70%，區(qū)域周邊較大的水源點(diǎn)經(jīng)濟(jì)供水高程亦在500m以下。因此，灌區(qū)灌溉高程宜控制在500m左右。灌區(qū)500m以下耕園地面積22.4萬hm2，考慮建設(shè)用地等占用后，灌區(qū)設(shè)計灌溉面積21.27萬hm2，其中耕地20萬hm2(含基本農(nóng)田16.4萬hm2)，園地1.27萬hm2。新增灌面12.67萬hm2，改善灌面8.6萬hm2。灌區(qū)500m高程以下居民點(diǎn)面積占灌區(qū)居民點(diǎn)總面積的62%，800m以下占97%，表明絕大部分居民點(diǎn)分布在800m高程以下，考慮到未來城鄉(xiāng)供水一體化發(fā)展，充分保障區(qū)域城鄉(xiāng)供水安全，城鄉(xiāng)供水范圍為全灌區(qū)，現(xiàn)狀人口256萬人，規(guī)劃人口278萬人。

經(jīng)預(yù)測分析，現(xiàn)狀年灌區(qū)綜合凈需水量3.34億m3(灌溉1.62億m3，鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活0.26億m3，農(nóng)村人畜0.85億m3，二三產(chǎn)0.60億m3，生態(tài)環(huán)境0.0049億m3)，現(xiàn)狀水利設(shè)施可供水量2.59億m3，缺水率22.5%。規(guī)劃水平年2035年強(qiáng)化節(jié)水方案下灌區(qū)綜合凈需水量6.90億m3(灌溉4.08億m3，鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活0.65億m3，農(nóng)村人畜1.23億m3，二三產(chǎn)0.91億m3，生態(tài)環(huán)境0.03億m3)，充分考慮當(dāng)?shù)貜搅魍跐?、?yōu)化水源配置，當(dāng)?shù)厮O(shè)施可供水量3.14億m3，僅占灌區(qū)總需水量的36%，難以支撐未來用水需求，需考慮外流域引水。

4 水源方案初探

罐子壩灌區(qū)地勢由西北向東南傾斜，為灌區(qū)工程自流灌溉創(chuàng)造了有利的自然地形條件。2035年灌區(qū)設(shè)計灌面21.27萬hm2，規(guī)劃供水人口278萬人，多年平均凈需水6.90億m3，當(dāng)?shù)厮O(shè)施供水后多年平均需毛補(bǔ)水量5.70億m3。灌區(qū)內(nèi)的河流多為源于嘉渠分水嶺的中小河流，河流切割深，水量少，開發(fā)利用條件有限。灌區(qū)周邊較大的河流有灌區(qū)西邊的嘉陵江及其支流東河，灌區(qū)東邊的渠江(南江、巴河)及其支流恩陽河、通江河等。經(jīng)初步分析，灌區(qū)周邊有水源點(diǎn)15處，各水源點(diǎn)水源條件復(fù)雜。

罐子壩灌區(qū)周邊水源點(diǎn)基本情況詳見表1。

表1 罐子壩灌區(qū)周邊水源點(diǎn)基本情況統(tǒng)計

從水源點(diǎn)控灌條件來看，要滿足灌區(qū)灌溉供水要求，以罐子壩水庫為水源，灌區(qū)工程從罐子壩水庫自流取水，渠首取水水位530.0m，渠系輸水至儀隴縣金城鎮(zhèn)水位約490.00m，輸水至灌區(qū)中部儀隴縣思德鎮(zhèn)水位約470.00m；其它水源中僅紅魚洞水庫可自流，其余水庫提水揚(yáng)程在75m～255m之間，供水成本高；嘉陵江干流上在建的亭子口水庫灌區(qū)工程渠首設(shè)計水位436.00m，輸水至儀隴縣金城鎮(zhèn)水位約410.00m，理論上可控灌罐子壩灌區(qū)400m高程以下的區(qū)域，但控灌面積僅占全灌區(qū)耕園地的1/3，控灌條件差，且灌面分布零散，渠系布置難度大，給灌區(qū)當(dāng)?shù)厮O(shè)施充水條件也差，不易實(shí)施。

從水源點(diǎn)水資源量來看，和平和紅魚洞2座水庫壩址來水不足，徑流量小于罐子壩灌區(qū)需供水量；高橋、黃石盤、皇柏林、青峪口、江家口、泥溪等6座水庫壩址來水也不充沛，罐子壩灌區(qū)需供水量占壩址徑流量的45.2%～95.5%；罐子壩、張華、亭子口、三江口、蘭草、雙灘、風(fēng)灘等7座水庫壩址來水較為豐沛，罐子壩灌區(qū)需供水量占壩址徑流量的3.0%～30.8%，以亭子口、風(fēng)灘、雙灘等3座水庫水資源最為豐沛。

綜上分析，初步分析的15處水源點(diǎn)中，控灌條件較好的僅有罐子壩水庫和紅魚洞水庫，但是紅魚洞水庫來水量少；來水較為豐沛的水源點(diǎn)除罐子壩水庫外有張華、亭子口、三江口、蘭草、雙灘、風(fēng)灘等6座水庫，但高程低、控灌條件差。罐子壩水庫壩址來水較為豐沛，水庫位置高、控灌條件好，可在經(jīng)濟(jì)合理范圍內(nèi)滿足灌區(qū)灌溉供水要求，是灌區(qū)唯一可靠外引水源。

20世紀(jì)70年代，罐子壩水庫查勘選址的推薦壩址位于立溪巖，下距旺蒼縣城7km，上距高陽鎮(zhèn)4km，該壩址處河底高程約468.00m，壩址集水面積2635km2，多年平均徑流量18.9億m3，1983年該壩址建設(shè)了東河電站，電站正常蓄水位488.00m，裝機(jī)3MW。2012年以來，在開展渠江、東河流域綜合規(guī)劃過程中，考慮到原規(guī)劃的立溪巖壩址已建東河電站，同時結(jié)合城鎮(zhèn)發(fā)展現(xiàn)狀，為避免建壩對高陽鎮(zhèn)的影響，規(guī)劃選址傾向于推薦位于高陽鎮(zhèn)上游約1km處的上壩址，該壩址下距旺蒼縣城12km，上距雙匯鎮(zhèn)8km，壩址處河底高程488m，壩址集水面積2590km2，水量豐沛(多年平均徑流量18.6億m3，其中5-10月徑流量占82%)，庫容條件好(600m高程以下庫容達(dá)到6.80億m3)，完全滿足灌區(qū)用水調(diào)蓄需求。為盡量減小罐子壩水庫樞紐規(guī)模和干渠設(shè)計流量以節(jié)省投資，以及減輕對樞紐壩址下游已建8座梯級水電站影響，可考慮在灌區(qū)選點(diǎn)建設(shè)骨干囤蓄水庫，利用汛期時段(5-10月)引罐子壩來水充囤，增強(qiáng)灌區(qū)調(diào)蓄能力，提高水安全保障水平。

5 結(jié)論與建議

(1)罐子壩灌區(qū)范圍北抵南江及其支流恩陽河，西至東河，南至流江河，東臨巴河，幅員面積7102km2，灌溉高程宜控制在500m左右，設(shè)計灌溉面積21.27萬hm2；城鄉(xiāng)供水范圍為全灌區(qū)，規(guī)劃供水人口278萬人。規(guī)劃水平年2035年灌區(qū)綜合凈需水量6.90億m3，扣除當(dāng)?shù)厮O(shè)施供水后，供水區(qū)多年平均需外補(bǔ)水量5.70億m3。

(2)罐子壩供水區(qū)內(nèi)的河流多為源于嘉渠分水嶺的中小河流，開發(fā)利用條件有限，當(dāng)?shù)貜搅骺晒┧績H占灌區(qū)總需水量的36%，不足以解決區(qū)域用水需求；嘉陵江支流東河上的罐子壩水庫壩址來水較為豐沛，水庫位置高、控灌條件好，可在經(jīng)濟(jì)合理范圍內(nèi)滿足灌區(qū)其余64%的灌溉供水要求，是灌區(qū)唯一可靠外引水源。

(3)罐子壩灌區(qū)工程雖然提出于20世紀(jì)60年代，但深入開展的實(shí)質(zhì)性分析工作很少，本文也僅對灌區(qū)規(guī)模、灌區(qū)需求和水源方案進(jìn)行了初步分析。為進(jìn)一步深入研究論證本項目可行性，推動項目早日實(shí)施，建議盡快啟動罐子壩水庫樞紐和灌區(qū)工程規(guī)劃編制工作。