挂石沟水库灌区输水方式研究

(四川省水利水电勘测设计研究院，成都，610072)

1 水库基本概况

安岳是全国唯一的柠檬商品生产基地县，享有“中国柠檬看四川，四川柠檬看安岳”的美誉。安岳柠檬以占全国70%的独特优势成为全国唯一的柠檬商品生产基地，是国家授牌的“中国柠檬之乡”。挂石沟水库工程位于安岳县永清镇境内，永清镇以农业经济为主，主产水稻、小麦、红苕，经济作物为柠檬和油菜，本水库任务主要以乡镇供水和农村人畜饮水兼顾灌溉、应急供水等综合利用的Ⅳ等小(1)型水利工程，设计灌溉面积813.33hm2，永清镇现有乡镇人口0.98万人，规划水平年2025年为1.49万人，挂石沟水库可保障永清镇的乡镇生活用水。挂石沟水库灌区内目前共有农村人口1.83万人，当发生干旱造成场镇用水困难时，挂石沟水库还可向坪河乡提供应急供水，应急供水人口为坪河乡1.0万人，供水时长为45d。

挂石沟水库校核洪水位352.60m，总库容为362.48万m3，水库正常蓄水位为351.00m，相应库容300.0万m3，其中兴利库容278.3万m3，死水位340.00m，死库容21.7万m3。水库近期多年平均供水量226万m3，其中灌溉供水124万m3，农村人畜供水27万m3，集镇生活供水75万m3。

2 灌区输水方式研究

水库输水方式有多种形式，大型灌区输水常修建输水隧洞，后接输水明渠，沿线通过输水隧洞、渡槽、倒虹管等建筑物输水；中小灌区除上述方式外，还可修建放水涵洞或通过虹吸管翻坝顶后向下游供水，其后可以接明渠，也可以接管线。

因工程布置要求，本水库输水工程沿线必须穿越柠檬产业用地，柠檬产业园经济效益每年约1万元/亩～1.5万元/亩，是当地农民增产增收的主要来源，产业园重新栽种柠檬需要6～7年后才能盛产，而按目前水利工程征地移民政策，柠檬园挂果柠檬赔偿标准仅为0.90万元/亩，赔偿标准与实际损失情况相差很大，征地阻力很大。根据水库运行原则，本工程灌区范围均在水库下游，正常蓄水位至死水位相差11.00m，有将水库正常消落水头作为灌区输水水头的条件。

由于挂石沟水库灌区位于浅丘地区，综合上述情况，其灌溉方式可以沿等高线选用无压自流明渠输水，也可以沿路和垂直等高线采用有压自流管道输水。

2.1 无压明渠输水方式

根据地形地质情况，以及沿线村庄、房屋、道路及现有基础设施分布情况，该工程若采用明渠输水方案，需要水库枢纽新建塔式进水口。塔式进水口内设置检修闸门及工作闸门，由工作闸门控制流量，洞内消能后接无压隧洞与明渠衔接；渠道初始水头仅为输水口出口与干渠末端地形高差(338.95-336.582=2.368m)，因该工程所在地为浅丘地形，输水口出口与干渠末端地形高差不大，不宜设置倒虹管，以充分利用宝贵的水头，减小水头损失，故明渠尽量沿等高线布置，采用隧洞过山、渡槽过河，其布置方式如图1所示。

图1 明渠输水方式布置示意

2.2 有压自流管线输水方式

根据地形地质情况，以及沿线村庄、房屋、道路及现有基础设施分布情况，该工程若采用有压自流管线输水方案，正常运行工况下，管道初始水头=水库水深+输水口出口与管道末端地形高差(11+2.368=13.368m)，可充分利用水库蓄水水位与用水点的自然消落高差，对灌区和人畜供水；当水位下降至343.00m以后，设置了低水位启动泵站向进水调节池抽水至水位343.00m，以满足有压式进水口最小淹没深度，泵室上部设启闭平台及排架，固定卷扬机启闭检修闸门，固定电动葫芦起吊潜水泵。为紧凑布置，塔式进水口内最前端设置检修闸门，以便于进水口后出现紧急情况，能快速关闭，检修闸门后设置泵站和调节池；根据45年长系列水库运行过程进行统计，45年中有23年水库水位会消落至343m以下，多年平均需泵站提水的方式供水30.3万m3，泵站多年平均运行仅为7.62d/a，灌区和供水等日常绝大部分时间均利用自然消落水头运行，总体运行费用较低，其取水口布置方式如图2所示。

图2 有压自流管线输水方式取水口布置

输水口后直接接压力管道，并在隧洞出口设置检修阀，以便于日常压力管道检修使用，因该工程所在地为浅丘地形，沿线地形高差不大，故尽量沿道路布置和垂直于等高线布置，采用隧洞内铺设有压管道过山，采用有压管道过河，沿线在高点设置排气阀，河道附近设置泄水阀，其布置方式如图3所示。

图3 有压自流管线输水方式压力管道布置示意

2.3 两种方案比较

根据两种方案经济技术对比，因在浅丘地区，其输水长度相差不大，移民投资明渠工程较管线工程多700多万，工程投资大体相当。管线工程永久占地和临时占地均较小，弃土量较小，特别是本工程沿线有大量的柠檬产业园，采用有压自流输水更能节约工程投资和有利于工程实施，故最终选用有压自流管线输水方式作为本工程实施方案。

3 结语

挂石沟水库灌区工程经过大量同精度设计比较得出以下结论：

(1)充分利用水库自身水头(正常蓄水至死水位)，进行有压自流灌溉，是一种非常经济合理的方式；

(2)在丘陵地区，特别是灌区沿线有较多的农业产业园或较高经济附着物，采用管灌有利于减少对沿线产业的损坏，减少实施征迁难度，且有利于产业园后期利用有压管道水头进行节水灌溉，能取得显著的经济效益及社会效益，值得推广。