掛石溝水庫灌區輸水方式研究

(四川省水利水電勘測設計研究院，成都，610072)

1 水庫基本概況

安岳是全國唯一的檸檬商品生產基地縣，享有“中國檸檬看四川，四川檸檬看安岳”的美譽。安岳檸檬以占全國70%的獨特優勢成為全國唯一的檸檬商品生產基地，是國家授牌的“中國檸檬之鄉”。掛石溝水庫工程位于安岳縣永清鎮境內，永清鎮以農業經濟為主，主產水稻、小麥、紅苕，經濟作物為檸檬和油菜，本水庫任務主要以鄉鎮供水和農村人畜飲水兼顧灌溉、應急供水等綜合利用的Ⅳ等小(1)型水利工程，設計灌溉面積813.33hm2，永清鎮現有鄉鎮人口0.98萬人，規劃水平年2025年為1.49萬人，掛石溝水庫可保障永清鎮的鄉鎮生活用水。掛石溝水庫灌區內目前共有農村人口1.83萬人，當發生干旱造成場鎮用水困難時，掛石溝水庫還可向坪河鄉提供應急供水，應急供水人口為坪河鄉1.0萬人，供水時長為45d。

掛石溝水庫校核洪水位352.60m，總庫容為362.48萬m3，水庫正常蓄水位為351.00m，相應庫容300.0萬m3，其中興利庫容278.3萬m3，死水位340.00m，死庫容21.7萬m3。水庫近期多年平均供水量226萬m3，其中灌溉供水124萬m3，農村人畜供水27萬m3，集鎮生活供水75萬m3。

2 灌區輸水方式研究

水庫輸水方式有多種形式，大型灌區輸水常修建輸水隧洞，后接輸水明渠，沿線通過輸水隧洞、渡槽、倒虹管等建筑物輸水；中小灌區除上述方式外，還可修建放水涵洞或通過虹吸管翻壩頂后向下游供水，其后可以接明渠，也可以接管線。

因工程布置要求，本水庫輸水工程沿線必須穿越檸檬產業用地，檸檬產業園經濟效益每年約1萬元/畝～1.5萬元/畝，是當地農民增產增收的主要來源，產業園重新栽種檸檬需要6～7年后才能盛產，而按目前水利工程征地移民政策，檸檬園掛果檸檬賠償標準僅為0.90萬元/畝，賠償標準與實際損失情況相差很大，征地阻力很大。根據水庫運行原則，本工程灌區范圍均在水庫下游，正常蓄水位至死水位相差11.00m，有將水庫正常消落水頭作為灌區輸水水頭的條件。

由于掛石溝水庫灌區位于淺丘地區，綜合上述情況，其灌溉方式可以沿等高線選用無壓自流明渠輸水，也可以沿路和垂直等高線采用有壓自流管道輸水。

2.1 無壓明渠輸水方式

根據地形地質情況，以及沿線村莊、房屋、道路及現有基礎設施分布情況，該工程若采用明渠輸水方案，需要水庫樞紐新建塔式進水口。塔式進水口內設置檢修閘門及工作閘門，由工作閘門控制流量，洞內消能后接無壓隧洞與明渠銜接；渠道初始水頭僅為輸水口出口與干渠末端地形高差(338.95-336.582=2.368m)，因該工程所在地為淺丘地形，輸水口出口與干渠末端地形高差不大，不宜設置倒虹管，以充分利用寶貴的水頭，減小水頭損失，故明渠盡量沿等高線布置，采用隧洞過山、渡槽過河，其布置方式如圖1所示。

圖1 明渠輸水方式布置示意

2.2 有壓自流管線輸水方式

根據地形地質情況，以及沿線村莊、房屋、道路及現有基礎設施分布情況，該工程若采用有壓自流管線輸水方案，正常運行工況下，管道初始水頭=水庫水深+輸水口出口與管道末端地形高差(11+2.368=13.368m)，可充分利用水庫蓄水水位與用水點的自然消落高差，對灌區和人畜供水；當水位下降至343.00m以后，設置了低水位啟動泵站向進水調節池抽水至水位343.00m，以滿足有壓式進水口最小淹沒深度，泵室上部設啟閉平臺及排架，固定卷揚機啟閉檢修閘門，固定電動葫蘆起吊潛水泵。為緊湊布置，塔式進水口內最前端設置檢修閘門，以便于進水口后出現緊急情況，能快速關閉，檢修閘門后設置泵站和調節池；根據45年長系列水庫運行過程進行統計，45年中有23年水庫水位會消落至343m以下，多年平均需泵站提水的方式供水30.3萬m3，泵站多年平均運行僅為7.62d/a，灌區和供水等日常絕大部分時間均利用自然消落水頭運行，總體運行費用較低，其取水口布置方式如圖2所示。

圖2 有壓自流管線輸水方式取水口布置

輸水口后直接接壓力管道，并在隧洞出口設置檢修閥，以便于日常壓力管道檢修使用，因該工程所在地為淺丘地形，沿線地形高差不大，故盡量沿道路布置和垂直于等高線布置，采用隧洞內鋪設有壓管道過山，采用有壓管道過河，沿線在高點設置排氣閥，河道附近設置泄水閥，其布置方式如圖3所示。

圖3 有壓自流管線輸水方式壓力管道布置示意

2.3 兩種方案比較

根據兩種方案經濟技術對比，因在淺丘地區，其輸水長度相差不大，移民投資明渠工程較管線工程多700多萬，工程投資大體相當。管線工程永久占地和臨時占地均較小，棄土量較小，特別是本工程沿線有大量的檸檬產業園，采用有壓自流輸水更能節約工程投資和有利于工程實施，故最終選用有壓自流管線輸水方式作為本工程實施方案。

3 結語

掛石溝水庫灌區工程經過大量同精度設計比較得出以下結論：

(1)充分利用水庫自身水頭(正常蓄水至死水位)，進行有壓自流灌溉，是一種非常經濟合理的方式；

(2)在丘陵地區，特別是灌區沿線有較多的農業產業園或較高經濟附著物，采用管灌有利于減少對沿線產業的損壞，減少實施征遷難度，且有利于產業園后期利用有壓管道水頭進行節水灌溉，能取得顯著的經濟效益及社會效益，值得推廣。