交口抽渭渠首枢纽小枯径流条件下引水困难问题探析与建议

高喜洲，魏正叶，郝晓静

（1.陕西省交口抽渭灌溉中心，陕西 渭南 714000；2.陕西省水利信息宣传教育中心,陕西 西安 710000；3.全省节约用水办公室，陕西 西安 710000）

1 枢纽工程概况

陕西省交口抽渭灌区位于陕西省关中平原东部，渭河下游北岸，是陕西省唯一灌排结合的大型电力灌排工程，现有设施面积126.6 万亩，辖灌渭南市的临渭、大荔、蒲城、富平和西安的临潼、闫良共2 市6 县（区）。而渠首引水枢纽是灌区农田灌溉的水源工程，位于西安市临潼区油槐镇西楼村，石川河入渭口以东2.5 km 处，属于无坝引水枢纽，整个引水枢纽工程分二期建成由河道控导工程、进水闸及抽水站三部分组成。

1.1 河道控导工程

河道控导工程布设在进水闸上游2.0 km 河段内，依照“洪水不改道，枯水不离闸，确保引水”的原则，按12 年一遇洪水（Q=7880 m3/s）设计，50 年一遇洪水（Q=10800 m3/s）校核，对引水口以上2.0 km 的河床进行了治理，在渭河南岸修筑了护岸工程1.58 km，修筑丁坝24 个；北岸砌护600 m，固定主河槽；在滩地南岸修4 道，北岸修2 道砌石固滩潜坝（坝顶基本与滩面相平），并在老河口地段修建土格坝3 道，植防护林带以保护滩地，保证河流不改道。为了保证小水不离闸，在闸的对岸修建了7 道挑水潜丁坝,整个河道控导工程构成一个平面“S”型的控导线。

1.2 进水闸

进水闸分两期建成：一期工程进水闸位于“S”型控导线弯道尾部，闸中心与主河槽河道水流方向呈55°夹角，闸底高程为343 m，闸顶高程为354 m，设计洪水位353 m（100 年一遇洪水流量14000 m3/s），校核洪水位353.5 m（200 年一遇洪水流量18000 m3/s）。共设开敞式进水闸8 孔，孔宽3.0 m，闸墩宽度2.6 m，钢筋混凝土闸门，闸门宽3.52 m，闸高11 m，闸门启闭采用2×7.5 t 双吊杆式卷扬机；二期工程进水闸在一期进水闸上游增设进水闸5 孔，孔宽4.5 m，一、二期进水闸前沿夹角15°，每孔闸门设置工作闸和检修闸各一道。

1.3 抽水站

机房布设在进水闸之后，与进水廊道连接，布设比较紧凑合理。机房几经改造，现安装机组10 台，设计扬程17.87 m，泵站设计流量37 m3/s，最大抽水流量41 m3/s，总装机容量9640 kW，担负着灌区126.6 万亩农田灌溉供水任务，是交口抽渭灌溉工程咽喉工程之一。

图1 交口抽渭渠首控导工程平面布置图

2 中小流量时枢纽引水存在严重问题

交口抽渭渠首引水枢纽工程历经五十多年的运行,受三门峡水库最高运行水位调整的影响、多次较大洪水对护岸工程冲刷引起控导线的变化、工程寿命以及自然活动的诸多因素的影响,造成原顺畅的“S”型控导线发生变化，特别是中小流量时引水条件恶化，造成引水困难。

2.1 受三门峡水库最高运行水位调整的影响，小枯水流量无法引水

1969 年三门峡水库最高运行水位由高程350 m 调整为310 m，渭河主河槽河底高程淘刷深度加深，低于初期引水枢纽建造时的河床底高程343 m，致使枯水期引水不足或无法引水，因此在上世纪70 年代全面投入运行初期，为保证枯水期枢纽能引水,且在不影响渭河生态流量的前提下,在进水闸下游修筑临时拦河潜坝。而拦河潜坝按临时工程修建，标准较低，经历较大洪水后，都要进行水毁修复，否则无法保证枢纽小枯水流量引水。

2.2 中小水（≤2000 m3/s）主河槽发生了大的改道，原顺畅的“S”型控导线发生根本性改变

1）石川河断面渭河主河槽向左岸偏移400 mm～500 m，最大处偏移641 m。

2）23 # 丁坝断面渭河主河槽与原右岸治导线冲刷成90°，致使支点原河道控导工程损坏严重，19#～21#丁坝基本被冲毁，若遇大的洪水，支点渭河主河槽可能发生大的改道，枢纽引水将彻底脱流无法引水。

图2 渭河交口抽渭渠首控导河势现状图

3）受石川河断面和23#丁坝断面两个支点主河槽的改变，进水闸上游左岸顶冲点向上游淘刷偏移较大，致使进水闸段在中、小水时处于该弯道环流的水沙分离回淤区，进水闸中心线与主流方向夹角由原设计的55°变成近乎90°夹角，加之枯水流量的堵河影响，进水闸引水条件变坏。

2.3 一期进水闸进水条件恶化

1）原进水闸在初期运行时，闸底坎以上30 cm 水位能满足运行要求，而渠首枢纽抽水站泵组经过改造调整，加之河道演变等因素，目前闸底坎以上水位须达120 cm以上方可满足运行要求。

2）限于当时经济条件，建造标准较低，闸墩采用的圬工材料，块石砌筑已达到原设计使用年限且有剥落现象。

3）一期进水闸工程作为洪水的行洪顶冲支点位置，对交口引水枢纽安全运行至关重要，特别是1992 年发生过一次较大的险情，闸底板下出现淘刷悬空，采用了在闸底板掏空部位回填和前沿以下灌注桩防冲处理等措施；2000 年利用世行贷款项目仅对上部闸房进行了改造，进水闸基础和墩墙均未改造。

4）渭河全线整治项目实施后，原进水闸设计防洪标准低于现渭河全线整治标准，进水闸成为薄弱节点，存在安全隐患。

5）受渭河主河槽逐年刷深影响，进水闸前河床高程低于进水口底板高程，致使枯流量期进水宽度变窄，引水条件恶化，造成引水困难。

3 枢纽工程整治原则建议

交口渠首枢纽河道治理工程自一期工程1963 年投入运行已57 年，1992 年以前，渭河主河槽遵循控导线从未改变，引水条件良好。有多年的长系列1∶1 原型运用经验积累，在中水条件下的渭河主河槽控导线不需要进行水力模型试验，只是疏浚恢复1992 年以前的主河槽即可，因此在恢复完善控导线的总原则下，建议结合以下原则对其进行整治。

3.1 系统治理原则

枢纽引水工程是一个整体统一的系统，包括河道治理、临时拦河潜坝和进水闸，通过调研自1992 年之后，主河槽控导线发生了很大的变化，对枢纽引水造成了很大的不利影响，若为及时采取有效整治措施，辖灌的百余万亩农田丰产、农民丰收将无法保障。亟需及时科学系统的考虑改造和完善。

3.2 科学治理原则

做进水闸前部分弯道环流水沙分离原理小模型试验，解决闸前在小枯流量条件下弯道顶冲点和进水闸之间的相对位置问题，以及拦河潜坝和冲砂闸的高程和布置问题，解决进水闸引水与拦河潜坝拦水对水沙分离带来的矛盾问题，达到能“水沙分离、拦沙引清、冲沙不淤”的目的。

3.3 梯级控导原则

应对渭河多年径流量进行水文分析，按大水（防洪流量）、中水（归槽流量）、小水（日常流量）、枯水（枯水流量）进行分级控导，采取不同的工程措施。

3.4 两岸控导的原则

原河道治理仅在南岸采取了工程治理措施，造成了23#丁坝断面以上渭河主河槽向北岸改道偏移，支点的改变对石川河至进水闸渭河主河槽造成系列影响。

3.5 一次规划、分年度实施原则

交口枢纽工程作为126.6 万亩设施灌溉面积的水源工程，无论从社会经济发展的重要性，还是解决当前存在的问题，保证灌区的可持续发展，都需要进行一次性整体综合考虑、长远规划，鉴于系统规模较大，建议分年度实施。

4 枢纽工程整治措施建议

4.1 大水流量工程措施

1）进水闸上游顶冲点控导工程：为了控制进水闸上游北岸顶冲点向北和向上游的淘刷，以及调整进水闸与上游顶冲点保持合理的距离，需在水力模型试验的基础上对进水闸上游适当位置修建控制性导流工程。

2）北岸石川河口渭河改道主河槽截流控导工程：为了保障疏浚后的渭河主河槽再不发生向北偏移，并对现状主河槽进行截流，需在渭河北岸石川河口上、下游新建截流拦河控导工程，使渭河主河槽南移，距离石川河口400 m～500 m。

4.2 中水流量工程措施

1）石川河断面至23#丁坝断面原主河槽疏浚恢复工程：为了遵循原有中小水条件下的控导线，恢复1992 年以前渭河的主河槽，需对已回淤的老河槽进行疏浚恢复，预估疏浚长度2.5 km（改道疏浚2 km，嫩滩疏浚0.5 km）。地下水位以上采取开挖方式，地下水位以下采取水力冲填方式。

2）南岸23#丁坝上下游弯道加固控导工程：因渭河主河槽改道影响，在南岸23#丁坝断面附近，渭河主流与原治导线几乎成90°冲刷，加之采沙影响，原有工程措施破坏严重，在南岸23#丁坝上下游需恢复和修建中水条件下加固控导工程。

4.3 小枯水流量工程措施

1）24 #丁坝断面至拦河潜坝渭河主河槽小枯水流量控制工程：控制中水条件下，在24#丁坝断面至拦河潜坝河段的主河槽内，通过两岸修筑和改善原有低潜丁坝工程措施，建造相当于固定的人工渠道的办法和拦河低堰共同起作用抬高小枯水径流水位，来进一步缩小小枯水流量过流断面。

2）飞沙堰（冲沙闸）工程（拦河潜坝）：充分利用弯道环流水沙分离原理解决进水闸引水与拦河潜坝拦水对水沙分离带来的矛盾问题，采用修建潜水飞沙低堰措施（可带冲沙闸），达到“水沙分离、拦沙引清、冲沙不淤”的目的。

4.4 渭河石川河口到交口枢纽进水闸段北岸湿地公园工程

通过疏浚老河槽、截堵现状主河槽、固化北岸中水主河槽的整体方案下，利用截堵后留弃的现状主河槽，以及疏浚老河槽的土方修建渭河石川河口到交口枢纽进水闸段北岸湿地公园工程。

4.5 渭河石川河口到交口枢纽进水闸段南岸主河槽边巡查抢险通道工程

现状渭河交口枢纽河道治理工程在南岸修建时，限于当时经济条件未修建巡查抢险通道，给后来的巡查管理和日常维护带来极大的不便，沿着南岸主河槽边修建允许淹没的巡查抢险通道，进行适当的硬化。

4.6 一期进水闸更新改造工程

交口枢纽进水闸一期工程自1963 年投入运行已57 a，即将达到原设计使用年限，结合解决小枯水流量引水问题，一并解决进水闸在小枯水流量条件下的引水和拦沙问题。