高原地区水渠布置优化设计方案研究

(贵州省水利水电勘测设计研究院，贵州 贵阳 550002)

1 工程概况

贵州省遵义灌区工程地处黔北高原，灌区包括遵义市红花岗区以南遵义县南部的广大地区。遵义灌区综合利用任务是以灌溉为主，结合灌区工程措施解决遵义市红花岗区及南白镇一带工业、生活用水问题。灌区总灌溉面积54.76万亩，灌区规模为大(2)型，Ⅱ等工程。

遵义灌区一期工程根据分期实施、优先开发的原则在该灌区内选定，即为遵义灌区中南片区的水泊渡蓄提工程片区，灌区范围包括遵义县7个镇的24个乡及红花岗区的忠庄、南关二镇，共有耕地44.01万亩，工程控制灌溉面积25.4万亩。工程的渠系部分由1条总干渠、1条水泊渡干渠和4条支渠组成。

2 初步设计的总干渠、水泊渡干渠输水渠线布置

根据灌区地形及土地分布特点，初步设计的总干渠、水泊渡干渠输水渠线布置如下：

总干渠从水泊渡提水站的上水池开始，沿河逆流穿过龙背窝和大佛殿2座隧洞北上至环坡，经太保顶渡槽跨越冲沟后，再由西向东经龙堰渡槽、十字田渡槽至十字田。水泊渡干渠接总干渠渠尾，即由十字田继续向东，穿过徐家坝隧洞后，分别由青山渡槽跨越川黔公路、周家湾倒虹管穿过贵遵高等级公路至冉村，再经过冉村1号渡槽、冉村2号渡槽、蜂桶岩渡槽、黄陶井隧洞、黄陶井渡槽、宝峰山渡槽到宝峰山，最后经半坎渡槽跨越川黔铁路后再经过张家口渡槽至朱家寨。整个总干渠、水泊渡干渠全长20.73km(含建筑物)。其中，渡槽11座，长2.65km；隧洞4座，长0.984km；倒虹吸管1座，长0.318km；渠道长16.772km。设计流量11.05～6.49m3/s，渠首起始水位945.00m，末端水位937.91m。

根据初步设计审查意见，并考虑到工程所在地近年来建设条件发生了较大变化，渠道经过的一些地方已有人居住，为少占房屋和农田，并便于今后运行管理，决定对总干渠和水泊渡干渠的渠线布置进行优化。

3 总干渠、水泊渡干渠输水渠线布置优化设计

3.1 输水渠线布置优化设计原则

a.工程现状。遵义灌区一期工程规模大、范围广、建筑物繁多，渠道经过的一些地方已有人居住。因此在保证技术可靠、经济合理的前提下，根据地质地形条件，尽量使渠线避开人群居住的房屋和良田，以便于今后的运行管理，降低工程投资。

b.工程渠系由傍山渠道和渠系建筑物组成，建筑物包括渡槽、倒虹吸管、隧洞、陡坡等(渡槽和倒虹吸管是输水时跨越山沟和交通公路的建筑物，隧洞是输水时用来穿过高山峻岭的建筑物，陡坡布置在地形较陡水头又有富余的渠段，是避免渠道出现大的挖方或填方的建筑物)。

在渠系布置设计中，对于是采用渠道绕线还是布置输水建筑物，按如下原则考虑：

单用渠系无法引至需灌耕地，则设计建筑物；

采用建筑物可缩短渠道长度5倍以上(渡槽、倒虹吸管)或8倍以上(隧洞)，则优先设计建筑物[1]；

渠道线路若穿过村寨、煤矿、厂矿等，则优先设计建筑物避开；

渠道线路若通过不良地质地段，则优先设计建筑物避开[2]。

c.在建筑物设计中，对于建筑物型式的选择主要考虑水头损失、造价、运行管理等几方面(渡槽水头损失小，但造价高；倒虹吸管造价低，但水头损失大)。

根据灌区水源点和耕地分布特点，充分考虑建筑物的地形，按以下原则选定：

在总干渠、干渠及一些规模较大的支渠上主要采用渡槽，以保证渠系高程能控制整个灌区[3]；

对一些规模小的次要支渠在满足附近灌面灌溉前提下尽可能采用倒虹吸管，对水头有富余的渠段，考虑采用倒虹吸管；

在跨越等级较高的公路或铁路时，若无现成的公路桥涵可供倒虹吸管穿越，则选用渡槽以避免施工干扰[4]。

3.2 输水渠线布置优化设计

根据以上原则，在保持总干渠、水泊渡干渠整体布局不变的情况下，在七个局部上进行了优化，优化后的渠线布置如下：

总干渠从水泊渡提水站的上水池开始，沿河逆流穿过龙背窝、大佛殿和太保顶3座隧洞北上至环坡，经太保顶渡槽跨越冲沟后，再由西向东经龙堰隧洞、新龙堰渡槽、新十字田渡槽至十字田。水泊渡干渠接总干渠渠尾，即由十字田继续向东，穿过水泥厂隧洞、徐家坝隧洞、青山隧洞后，分别由新青山渡槽跨越川黔公路、周家湾倒虹管穿过贵遵高等级公路至冉村，再经过冉村1号渡槽、冉村2号渡槽、蜂桶岩渡槽、黄陶井隧洞、新黄陶井渡槽、宝峰山渡槽到宝峰山，最后经半坎渡槽跨越川黔铁路后再经过半坎隧洞、张家口渡槽至朱家寨。

优化后整个总干渠、水泊渡干渠全长14.680km(含建筑物)。其中，渡槽11座，长2.682km；隧洞9座，长3.011km；倒虹吸管1座，长0.318km；渠道长8.668km。设计流量11.05～6.534m3/s，起始水位945.000m，末端水位938.472m。

3.3 优化渠线布置结果比较

优化前后的渠线布置方案的比较见下表。

总干渠、水泊渡干渠优化前后渠线布置比较表

优化布置后，渠系的隧洞多，渠道少；而旧方案渠道多，隧洞少。新方案和旧方案比较，具有如下优点：

从工程角度看，避开了一些具有不稳定边坡、岩溶、煤系地层及废弃煤窑探洞等不良地质条件的渠段，保证了渠线的安全运行。

从环境影响看，减少了房屋和农田占地，降低了房屋拆迁和占地的费用。

从运行管理角度看，减少了农村人群对水的污染，便于今后的运行管理。

从施工角度看，遵义灌区的隧洞长度均小于600m，降低了施工难度，确保了工期。

从投资上看，新方案直接工程投资增加了252万元，工程占地和房屋拆迁费用节省403万元，总投资降低151万元。

4 结 语

遵义灌区一期工程总干渠、水泊渡干渠布置经优化后，避开了不良地质条件的渠段，减少了占地，加大了供水规模，保证了渠线的安全运行，降低了工程投资，且便于运行管理，可为高原地区水渠布置优化设计提供借鉴。