汾河清水复流北赵联接段工程设计方案比选

许志超

（山西省水利水电勘测设计研究院有限公司，山西 太原 030024）

汾河清水复流北赵联接段工程，位于山西省西南部的河津市和万荣县境内，工程起于汾河干流下游西范，至庙前入河口段结束，复流长度20.31 km。该段河床宽浅、水流散乱多变，主槽迁徙不定，为堆积游荡性河道。工程区域内主要水利工程有西范电灌站和庙前提水工程。

复流工程利用禹门口一级泵站改扩建工程，向西范灌区、西范东扩灌区、北赵灌区及汾河下游河道进行生态补水。输水线路为禹门口一级泵站扩建工程的渠道末端——汾河西范——庙前段。汾河西范——庙前段为本工程的清水复流段。

1 工程概况

汾河清水复流北赵联接段工程，主要向西范及北赵灌区供水。目前万荣县西范灌区站前的黄河水是靠岸的，但随着黄河、汾河护岸堵串工程的实施，将来只能从汾河提水，而汾河又常常断流，现主要依靠河滩深井供水。北赵联接段工程20 世纪90 年代的水源可研报告选择的庙前和大石嘴两个水源位置，现在均已脱流。因此，西范和北赵灌区急需新的灌溉水源工程。

汾河西范至庙前段为汾河下游末断，根据汾河下游的河津水文站1956～2000 年的观测资料，最小流量为0，多年平均断流天数在20 d 左右。由于汾河下游段主要流经经济较发达地区，河流纳污量剧增，而汇流较少，河流自净作用不明显，因此河流污染最为严重，而且在河津、稷山、新绛汾河河谷一带地下水超采严重，生态环境日益恶化。

根据《山西省水生态系统保护与修复规划》报告，汾河下游由引沁入汾工程进行补水。沁河上建设的和川引水工程建成后，使沁河水自流至草峪岭隧洞，出洞后进入汾河支流洪安涧河。洪安涧河南支的工程有五马水库，考虑到和川引水工程和五马水库建成后，将与下游的曲亭水库、涝河水库和巨河水库联合运用，以解决临汾市古县、尧都区、洪洞等地的工农业需水要求。同时考虑到沁河本流域需水要求，近期汾河西范至河口段清水复流水量，考虑由汾河清水复流北赵联接段工程进行补充。

2 工程设计方案

工程线路起点位于禹门口沉沙池东南的一级站改扩建工程的渠道末端，渠线沿黄河大堤外侧，向南至清涧湾，跨过黄河大堤，横穿清涧湾至大石咀，在大石咀处从黄河大堤越过，沿黄河大堤外侧，继续向南行至小石咀，沿小石咀处黄河清淤疏浚小北干流放淤试验工程的输沙渠东侧，南行至放淤试验工程的沉沙条渠后进入，线路长10.608 km；在沉沙条渠中继续南行7.051 km 后出，渠线向西南方向行3.866 km 至汾河大堤外；设节制分水闸，分别经912 m 倒虹将水送入西范提水泵站一级站前池，或经580 m 渠道将水送入汾河主河道(即西范入汾口)，再经20.31 km 汾河天然河道，将水送至汾河入黄口，在入黄口设橡胶坝拦水，北赵引黄灌溉工程庙前一级站从橡胶坝库区取水。本工程的三种设计方案分别是：首部沉沙池方案设计、利用放淤区冲沙设计和输水渠加沉沙条渠设计。

2.1 首部沉沙池设计

从禹门口一级站改扩建工程末端取水后直接进入沉沙池，沉沙池共分五厢，其中四厢运行，一厢冲沙；沉沙池宽90 m，深6.0 m，长180.72 m，沉沙后的水流经22.105 km 渠道送入西范入汾口和西范一级站进水前池；沉沙池中沉下的泥沙经冲沙渠排入黄河边滩。

该方案需新建渠道22.105 km，利用汾河天然河道长20.31 km，线路全长42.415 km。建筑物有沉沙池、节制冲沙闸各1 座；渡槽1 座，长150 m；西范节制分水闸1 座；向西范供水穿汾河倒虹吸1 座，长912 m；渠道与道路交叉处设置公路桥15 座，桥涵2 座，拦汾河橡胶坝1 座，坝长70 m。

2.2 利用放淤区冲沙设计

从禹门口一级站改扩建工程末端取水，由渠道输水10.608 km 后入放淤区，在放淤区的东围堤内侧修建一厢条渠，条渠宽80 m，长7 051 m，条渠末尾设置渠道进水闸和冲沙闸。清水从进水闸进入下游渠道，行4.446 km 到西范入汾口和西范一级站进水前池，线路全长22.105 km。条渠沉满沙后，利用灌溉间隙进行冲沙，泥沙通过冲沙闸，进入长2 230 m 的矩形冲沙渠，最后通过入黄河退水闸排入黄河。

冲沙条渠方案需新建渠道15.054 km，新建冲沙条渠7.051 km，利用汾河天然河道20.31 km，线路总长42.415 km。建筑物有节制冲沙闸1 座、渡槽1 座（长150 m）、冲沙条渠1 条、渠道进水闸1 座、冲沙闸1 座、入黄退水闸1 座、冲沙渠1 条（长2.23 km）、西范节制分水闸1 座、向西范供水穿汾河倒虹吸1 座（长912 m）；渠道与道路交叉处设置公路桥15 座，桥涵2 座，拦汾河橡胶坝1 座，坝长70 m。

2.3 输水渠加沉沙条渠方案

从禹门口一级站改扩建工程末端取水后，由7.97 km 渠道将水送入黄委已建成的黄河小北干流放淤试验工程的输沙渠，经2.6 km 将水引至放淤区，在放淤区首部修建节制进水闸，沿放淤区左围堤平行修建长7.051 km 的渠道和沉沙条渠。当来水泥沙含量较大需要沉沙时即通过闸门控制，将水引入新修建的沉沙条渠内进行沉沙，清水通过沉沙条渠尾部设置的渠道进水闸进入下游渠道；当来水泥沙含量小于35 kg/m3时，通过闸门控制将水直接引至下游渠道。

该方案新建渠道19.467 km，利用现有黄委输沙渠2.6 km，新建沉沙条渠宽120 m、长7 051 m；利用汾河天然河道20.31 km，线路总长42.38 km。建筑物有节制冲沙闸1 座，渡槽1 座（长150 m），节制进水闸1 座，渠道节制闸1 座，渠道进水闸1 座，西范节制分水闸1 座，向西范供水穿汾河的倒虹吸1 座（长912 m），渠道与道路交叉处设置公路桥15 座、桥涵2 座，拦汾河橡胶坝1 座（长7.051 km）。

3 方案比较

首部沉沙池方案在渠首建沉沙池，经过沉沙处理后的水再进入渠道，不会造成渠道的严重淤积，极大地方便了渠道的运行管理，而且沉沙池紧靠黄河大堤外侧布置，也便于沉沙池冲沙，另外沉沙池长180.7 m，宽90 m，占地较少且为黄河滩地，工程量较小，但比较省内、外黄河各段泥沙的处理方式及运行经验，目前还没有很好的泥沙解决办法。该方案总投资38 793.30 万元，其中工程占地补偿投资7 659.9 万元。

利用放淤区冲沙方案的条渠，布置在整个渠线的中下部，条渠前的10.608 km 渠道极易形成淤积，不便于渠道的运行和管理；冲沙条渠长7 051 m，长度较大，也不便于水力冲沙，还需要结合机械扰动进行冲沙，冲沙渠长2 230 m，不利于排沙；沉沙条渠和冲沙渠长度较大，工程占地和工程量也比较大。工程总投资44 992.91 万元，其中工程占地补偿投资为12 655.80 万元。

输水渠加沉沙条渠沉沙方案，在我省浪店输水渠沉沙输水工程中，取得了比较好的效果。该方式在泥沙含量不大时尽量利用渠道输水，泥沙含量大于35 kg/m3时，再利用沉沙条渠沉沙。借鉴其他同类工程的经验，本工程主要考虑7～8 月份灌溉期引水的泥沙处理，实际实施可采用分厢沉沙，先征用一厢作为沉沙条渠，经过运行试验后，根据运行沉沙的效果和条渠淤积情况，再确定增加沉沙条渠和改进措施。目前该方案工程总投资39 717 万元，其中工程占地补偿投资为15 142.43 万元。可操作性强，运行期可根据实际情况增加或减少条渠数。

4 结语

综上比较分析，三个方案均能满足输水沉沙要求，但首部沉沙池方案、利用放淤区冲沙方案理论上虽能满足要求，但考虑工程主要为灌溉期的泥沙处理，加之三个方案投资相差不大，最终确定三输水渠加沉沙条渠方案作为本工程的首选方案。