淺談石堡川水庫干渠改造與效益分析

王永紅

（渭南市石堡川水庫灌溉管理局 陜西 澄城 715200）

1 石堡川水庫的作用

石堡川水庫位于洛河一級支流石堡川河上，大壩地處洛川縣石頭鄉(xiāng)盤曲河村東500m，水庫庫容6375萬m3。灌區(qū)位于渭南市北部，涉及白水、澄城兩縣14個鄉(xiāng)鎮(zhèn)180個行政村，設(shè)計(jì)灌溉面積40萬畝，有效灌溉面積31萬畝，解決了灌區(qū)內(nèi)15萬人、50萬大家畜的人畜飲水問題。隨著經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展，水庫又承擔(dān)澄城縣城的生活用水任務(wù)，年供水500萬m3，2012年該水庫規(guī)劃向白水縣城進(jìn)行生活用水補(bǔ)給，計(jì)劃補(bǔ)水1200萬m3，為當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)增收、經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到了骨干工程樞紐作用。

2 石堡川水庫干渠工程現(xiàn)狀

干渠是水庫向灌區(qū)供水的主要干線。目前石堡川水庫現(xiàn)有干渠1條，起于水庫放水洞出口，止于澄城縣西河倒虹八支口，全長38.7km，設(shè)計(jì)流量 9m3/s，加大流量 11.5m3/s。起點(diǎn)高程904.25m，比降1/2000，其中有5.3km干渠為繞山明渠，為石渠段。庫水通過石渠段從黃龍山麓流出，分別有四座隧洞，通稱一號、二號、三號和四號隧洞。由于該灌區(qū)地形復(fù)雜，干渠要途經(jīng)四座大溝，分別由聿津河渡槽、棗園溝渡槽、張索雙曲拱渡槽、石索雙曲拱渡槽、北彭衙西溝、東溝渡槽將庫水送過，在輸送途中還分別要經(jīng)過落雁填方、孫家山西溝、孫家山西溝、東孫家山填方、郭家山莊填方等五座土填方，這段干渠長15km，其所經(jīng)地段地形復(fù)雜，修建之艱難，動用勞力之多，堪與上世紀(jì)“紅旗渠”媲美。

3 石堡川水庫干渠運(yùn)行中存在的問題

3.1 干渠滲漏與渭北旱塬水資源短缺之間的矛盾

石堡川水庫石渠段經(jīng)過四十多年運(yùn)行，由于渠基地質(zhì)條件差，巖石風(fēng)化，基礎(chǔ)變形，滲漏損失嚴(yán)重，水量浪費(fèi)大，僅5.3km石渠段水量損失就達(dá)到18%，年滲漏量約540萬m3。石渠段雖然經(jīng)過兩次防滲改造，過水?dāng)嗝鎱s減小18%，干渠輸水只能按其70%的流量運(yùn)行，致使渠道過水能力降低。近幾年來，為了保證干渠運(yùn)行安全，渠道過水能力只維持在6m3/s左右，無法滿足灌溉和城市供水的需要。現(xiàn)狀干渠交通條件差，改造工程投資大。由于渠基基礎(chǔ)條件差，即使進(jìn)行內(nèi)襯防滲，也不能適應(yīng)渠基的變形造成的威害，僅是治標(biāo)，不治本，通過干渠改線，可消除渠基帶來的不利影響。從長遠(yuǎn)看，石堡川水庫不僅承擔(dān)灌區(qū)農(nóng)業(yè)用水，而且可能承擔(dān)縣城供水、工業(yè)用水，采用隧洞輸水，對防止水質(zhì)污染、節(jié)水具有十分重要的意義。

3.2 干渠運(yùn)行現(xiàn)狀與適時抗旱之間的矛盾

干渠所經(jīng)的四座輸水隧洞因襯砌勾縫脫落，砌石風(fēng)化，內(nèi)水外滲，尤其是3#和4#隧洞，干渠輸水時在當(dāng)?shù)厝罕姷募t苕窖內(nèi)均有水出現(xiàn)，曾多次因滲水引起矛盾糾紛；途經(jīng)的六座渡槽老化失修，槽墩沉陷造成槽身多處裂縫，渡槽與渠道接茬滲漏嚴(yán)重加之凍脹作用，致使渡槽多處漏水，灌溉期間必須加派專人看護(hù)；橋面欄桿缺損，為渠道巡護(hù)和行人埋下了安全隱患；五座土填方在施工時量大線長，因質(zhì)量緣故，加之群眾運(yùn)動，填方碾壓不實(shí)，與邊坡結(jié)合部未能經(jīng)過嚴(yán)格處理，大都出現(xiàn)不同程度沉陷裂縫，經(jīng)觀測沉陷量達(dá)到0.6m～1.2m。加上灌區(qū)處于副熱帶氣候，黃龍山脈抬升，容易發(fā)生強(qiáng)降雨，造成土填方損毀、決口，邊坡滑塌，涵洞塌方。這些事故頻發(fā)，每年管理單位投入到該段的搶修費(fèi)用均在200萬元以上，加之事故發(fā)生段交通條件差，維修、搶險不及時，不僅貽誤灌溉時機(jī)，也使水庫不能及時給灌區(qū)供水，造成農(nóng)業(yè)減產(chǎn)。

3.3 干渠供水生產(chǎn)與水庫防汛安全之間的矛盾

石堡川水庫壩址以上流域面積820km2，設(shè)計(jì)庫容 6220萬 m3，其中興利庫容3235萬m3，滯洪庫容2400萬m3，死庫容585萬m3。2002年石堡川水庫實(shí)施除險加固，2008年水庫加固工程經(jīng)過竣工驗(yàn)收，汛限水位由原來的929m提升到936m，不僅使原來設(shè)計(jì)庫容得到恢復(fù)，也使水庫總庫容增加至6375萬m3，水庫運(yùn)行也由年調(diào)節(jié)變成多年調(diào)節(jié)。但是由于干渠輸水能力不足，輸水時事故頻繁發(fā)生，水庫水資源不能得到充分利用，每年約有2000萬m3的水從水庫下泄，不能為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)，在貧水的渭北旱塬造成水資源無謂的浪費(fèi)。

4 石堡川水庫干渠改造方案優(yōu)選分析

4.1 石堡川干渠改良方案

對干渠進(jìn)行改良，包括對正運(yùn)行的干渠進(jìn)行防滲加固處理，對石渠段用C20砼厚12cm進(jìn)行襯砌，并配備φ6@200鋼筋網(wǎng)對渠堤和部分山崖進(jìn)行加固，對現(xiàn)狀的四個隧洞進(jìn)行內(nèi)襯砼防滲加固，對六座渡槽用新型涂料賽柏斯進(jìn)行加固防滲處理，對高填方渠道進(jìn)行打孔充填灌漿，此項(xiàng)方案工程估算投資在1.45億元左右。

4.2 石堡川干渠改線方案

其改線方案是用隧洞對該段干渠進(jìn)行裁彎取直，改線設(shè)計(jì)隧洞一座，為4級建筑物，起于石堡川水庫干渠135m處，呈直線至白水縣史官鎮(zhèn)東孫家山村北，長7.7km,替代明渠輸水，該隧洞設(shè)計(jì)流量為8m3/s，加大流量10.5m3/s，進(jìn)口高程 904.18m，出口高程893.20m，高差10.98m，比降1/720。采用城門洞型，按明渠均勻渠過水?dāng)嗝?，出口水位與干渠水位一致，避免洞內(nèi)雍水或水面跌落，經(jīng)計(jì)算設(shè)計(jì)洞寬3.0m，洞高2.8m，采用現(xiàn)澆C25鋼筋砼襯砌，厚30cm，每10m設(shè)計(jì)伸縮縫一道，對洞頂120°范圍進(jìn)行回填灌漿，孔距4m，洞后明渠長0.215km，與原干渠三支口相接。結(jié)合地形，在實(shí)施過程中，布設(shè)施工豎井3座，作為施工出渣、通風(fēng)閘，豎井內(nèi)徑1.8m，采用C20鋼筋砼襯砌，厚0.25m，1#豎井井深60.92m，2#豎井井深126m，3#豎井井深179.7m。工程大概投資在1.60億元左右。

4.3 干渠改造方案的對比分析與選擇

在干渠改造的兩種方案中，第一種方案只是對干渠進(jìn)行防滲加固處理，暫時解決渠道輸水中出現(xiàn)的險情狀況，不能徹底消除干渠輸水出現(xiàn)的滲漏問題，尤其是石渠段，一到抗旱關(guān)鍵時刻，該段經(jīng)常發(fā)生滲漏滑塌，搶修不僅浪費(fèi)資金，更會影響到灌區(qū)抗旱工作開展。干渠改線通過改線可替代干渠長度14.815km，減少5.3km石渠段、4座隧洞、6座渡槽、3座高填方運(yùn)行帶來的各種病害、險情，隧洞洞線地面高程在1100m～890m這間，沿線分布有5條溝道，但溝底高程均在925m以上，高于洞線30m以上；在地形地貌方面，隧洞工程區(qū)地震基本烈度為Ⅶ度，按Ⅶ度設(shè)防，符合工程建設(shè)要求；隧洞洞線上部出露地層以中—上更新統(tǒng)洪積及風(fēng)積黃土狀亞粘土，在洞線進(jìn)口山體基巖裸露，在各溝道底部有基巖出露，參考白水縣史官鎮(zhèn)東孫家山一帶機(jī)井地質(zhì)資料，在隧洞出口處基巖埋深高程約830m；在地層巖性方面，改線隧洞前段洞身圍巖為砂巖，其它段為黃土，該段地層巖性適合隧洞開挖；在地下水埋深方面，在開挖隧洞出口東面的孫家山村一帶，打有許多眼大口井，通過對周邊這些水井地下水進(jìn)行觀測，該地域地下水埋深80m，水位在806m，地下水位均低于洞底；干渠改線區(qū)所屬各村均已修建進(jìn)村瀝青路與鄉(xiāng)級公路連接，便于施工機(jī)械進(jìn)出場地及材料運(yùn)輸，交通條件便利。施工用電可就近從附近村網(wǎng)接引至工地，也可采用發(fā)電機(jī)發(fā)電，施工用水可就近拉水運(yùn)至工地。目前水利施工隧洞開挖技術(shù)越來越成熟，為灌區(qū)干渠改線提供了技術(shù)保障。

綜合以上因素，筆者認(rèn)為：干渠改線由于方案具有安全、節(jié)省維修費(fèi)用、線路短、水利用率高的優(yōu)點(diǎn)，為徹底根除干渠運(yùn)行險情狀況，宜選用第二種方案，對灌區(qū)現(xiàn)有的干渠進(jìn)行改線，徹底消除渠道運(yùn)行中出現(xiàn)的險情，根除水庫供水與灌區(qū)抗旱工作的“腸梗阻”。

5 干渠改線效益分析

石堡川水庫干渠改線工程完成后，從放水洞口到三支口，水利用系數(shù)可以提升至0.95，按灌區(qū)每年渠首引水3000萬m3，年可節(jié)余水量600萬m3，多灌溉5萬畝果園，按畝均增產(chǎn)500kg蘋果，可增產(chǎn)蘋果2.5萬t。灌溉增產(chǎn)調(diào)查資料及2013年農(nóng)產(chǎn)品影子價格，經(jīng)分析計(jì)算，正常運(yùn)行期所產(chǎn)生的灌溉凈效益為5000萬元，則灌溉凈效益為2000萬元；間接效益按灌溉凈效益的15%計(jì)算，則為300萬元。同時干渠改線工程一旦實(shí)施完成，可節(jié)省每年原干渠維修費(fèi)用200萬元，有利用灌區(qū)步入良性發(fā)展的軌道。

6 結(jié)論

石堡川干渠改線具有投資小，規(guī)模適當(dāng)，效益顯著，不具投資風(fēng)險，是集經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和生態(tài)效益于一體的具有長久功效的項(xiàng)目，同時可以根除石堡川水庫供水生產(chǎn)的瓶頸制約，提高管理局的管理效益，實(shí)現(xiàn)灌區(qū)供水生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展，是一個迫在眉睫、勢在必行的項(xiàng)目。陜西水利