拉西瓦灌溉工程設計規模推求分析

孔令晨

(青海省海南州貴德拉西瓦灌溉工程建設局，青海 海南州 811700)

0 引言

黃河谷地是青海省重要的糧食、經濟作物生產區。拉西瓦灌區是黃河谷地“四大灌區”之一，地處“沿黃河發展帶”。開發改建拉西瓦灌區，可增加當地總耕地面積，改善灌區水利設施現狀，有效利用灌區水土資源，提升灌區社會經濟效益。灌區規模主要根據灌區范圍內的用地規劃及水資源狀況兩方面確定[1]。本文基于對拉西瓦灌區設計規模的影響因素，探討論證合理設計規模。

1 灌區現狀

拉西瓦灌溉工程位于青海省貴德縣黃河上游拉西瓦電站大壩和李家峽電站水庫庫尾之間的黃河南岸，地處黃土高原與青藏高原的過渡地帶。貴德南岸現狀灌區由東河灌區、西河灌區和提黃灌區三部分組成，總灌溉面積15.36萬畝。擬建的拉西瓦灌區現狀灌溉面積由東、西河灌區部分和全部提黃灌區面積組成，現狀總灌溉面積12萬畝，其中包括西河灌區渠線以下4.61萬畝，東河灌區4.88萬畝，提黃灌區2.51萬畝。

2 拉西瓦灌區設計規模分析

2.1 灌區規劃面積

拉西瓦灌區位于貴德盆地黃河以南的一、二級階地上，范圍為貴德縣黃河南岸西起拉西瓦電站下游，東至沙巫灘的南干渠高程線以下至黃河岸邊和渠線以上100 m揚程以內的地區。按坡度將區域內土地分成兩大塊，其中坡度小于15°的地區發展川水耕地和淺山耕地，坡度在15°～25°之間的土地發展淺山林果業，提高經濟林比例，建設林果業基地。規劃拉西瓦灌區干渠渠首接引水樞紐輸水隧洞出口消力池2440.38 m高程處，通過明渠、暗涵、隧洞、渡槽、倒虹吸等各類建筑物將水輸送至干渠末端，總長53.2 km，末端設計高程2391.809 m，共計消耗水頭約48.191 m。

根據區域可利用土地面積和干渠布置方案，規劃灌區總灌溉面積20.35萬畝，改善現狀灌溉面積12萬畝，新增灌溉面積8.35萬畝，其中干渠線以下新增灌溉面積6.72萬畝，干渠線以上新增提灌面積1.63萬畝。規劃拉西瓦灌區各面積具體構成見表1，分布見圖1。

表1 拉西瓦灌區規劃面積 單位：萬畝

圖1 拉西瓦灌區規劃面積分布圖

2.2 灌區規劃水平年水量分析

2.2.1 灌溉制度調整

依據《青海省用水定額》，根據貴德縣實際氣候、氣象、條件和現狀灌溉情況，考慮規劃年份的節水灌溉措施，確定比較切合實際的作物灌溉定額、灌水次數。灌區規劃通過優化種植結構，適當加大經濟作物種植比例，確定各作物的種植比例為：冬小麥15%、春小麥5%、玉米7%、油菜8%、蔬菜15%、馬鈴薯5%、經濟林20%、生態林25%，復種比例為20%；其中冬小麥年澆水6次，春小麥年澆水6次，玉米年澆水4次，馬鈴薯年澆水5次，油菜年澆水5次，蔬菜年澆水9次，經濟林年澆水6次，生態林年澆水4次，復種年澆水3次。拉西瓦灌區規劃水平年凈灌水率見圖2。

圖2 灌區規劃水平年凈灌水率圖

2.2.2 灌區水平年綜合灌溉水利用系數

灌溉水利用系數采用式(1)進行計算：

η綜=η干×η支×η斗×η農×η田

(1)

式中：η綜為綜合灌溉水利用系數；η干、η支、η斗、η農分別為干、支、斗、農渠渠系水利用系數；η田為田間水利用系數。

規劃拉西瓦灌區總灌溉面積20.35萬畝，按灌溉方式可分為明渠自流灌溉、管網節水灌溉和提灌灌溉3種方式，其中明渠自流灌溉面積為17.47萬畝，管網節水灌溉面積為1.25萬畝，提灌灌溉面積為1.63萬畝，由此可見高節水灌溉面積占總面積的14.15%。灌區綜合灌溉水利用系數見表2。

表2 拉西瓦灌區綜合灌溉水利用系數計算表

2.2.3 規劃水平年灌區內各行業需水預測

(1)灌溉需水量

規劃水平年拉西瓦灌區灌溉面積達到20.35萬畝，其中改善灌溉面積12萬畝，擴大灌溉面積8.35萬畝；東、西河上游灌區改善灌溉面積分別為2.02萬畝和1.34萬畝，旱地變水澆地面積分別為2.51萬畝和1.75萬畝。規劃灌溉凈定額309.95 m3/畝，灌區綜合灌溉水利用系數為0.585，計算得農業灌溉總需水量為10782.02萬m3。

(2)人口、牲畜飲水需水量

規劃年拉西瓦灌區總人口達到67304人，其中城鎮人口16525人、農村人口50779人，大牲畜5166頭，羊41776只，豬18082頭。依據《青海省用水定額》規劃城鎮人口人飲定額取95 L/(人·d)，農村人口人飲定額取70 L/(人·d)，大牲畜飲水定額取34 L/(頭·d)，羊飲水定額取6 L/(只·d)，豬飲水定額取25 L/(頭·d)，計算出人口、牲畜飲水總需水量為219.07萬m3。

(3)第二、第三產業需水量

規劃水平年灌區二產增加值為41098.12萬元，三產增加值為28821.05萬元。依據《定額》確定二產用水定額為129.4 m3/萬元，三產用水定額為12 m3/萬元，計算得灌區第二、第三產業需水量為566.57萬m3。

(4)灌區總需水量

規劃水平年拉西瓦灌區范圍內人口、牲畜飲水需水量為219.07萬m3，第二、第三產業需水量為566.57萬m3，農業灌溉需水量為10782.02萬m3，總需水量為11567.66萬m3。

拉西瓦灌區范圍內現狀灌溉面積12萬畝，年灌溉用水量為10601.14萬m3；規劃灌溉面積20.35萬畝，其中改善灌溉面積12萬畝，新增灌溉面積8.35萬畝，年灌溉用水量為10782.02萬m3，而灌溉需水量較現狀用水減少了180.88萬m3；可見工程實施后，不僅滿足了國民經濟各部門需水要求，保證了林草生態建設用水，而且還為東、西河上游提供了一定的水源積蓄，有利于小流域的可持續發展，實現水資源合理利用。

2.3 工程規模計算

2.3.1 灌區渠道流量推算

(1)灌溉流量

干渠流量的設計是根據各支渠續灌設計流量的總和，續灌渠道流量設計按式(2)計算：

(2)

式中：Q為續灌渠道的設計流量，m3/s；q為設計灌水率，m3/(s·萬畝)；A為該渠道灌溉面積，萬畝；η為渠道至田間的綜合灌溉水利用系數。

拉西瓦灌區總控制灌溉面積20.35萬畝，設計灌水率為0.2778 m3/(s·萬畝)，綜合灌溉水利用系數為0.585，則通過式(2)可計算出干渠灌溉設計流量為9.66 m3/s，考慮灌區以后發展需水，取流量加大系數1.2，得出灌區灌溉加大流量11.59 m3/s，見表3。

表3 灌區設計流量

(2)人口、牲畜飲水及第二、三產業需水流量

規劃拉西瓦灌區內人口、牲畜年需水量為219.07萬m3，第二、三產業年需水量為566.57萬m3?？紤]人口、牲畜飲水和第二、三產業供水的日變化系數為1.3，不可預見系數0.3，計算得人口、牲畜飲水需水流量為0.11 m3/s，第二、三產業需水流量為0.23 m3/s。灌區規劃考慮在渠首即拉西瓦灌區引水樞紐出口處預留人口、牲畜飲水和第二、第三產業需水放水口一座，可供水最大流量為0.34 m3/s。

(3)支渠流量推算

流量設計按式(3)、式(4)計算確定：

(3)

(4)

式中：Q支為支渠設計流量，m3/s；q支為設計灌水率，m3/(s·萬畝)；A支為支渠灌溉面積，萬畝；η支為支渠灌溉水利用系數。

灌區通過現場調查，采用GPS定位測量、控制面積圖上勾繪確定各支渠控制灌溉面積，推算支渠流量；干渠流量分段考慮了施工、流量進位等因素，首段渠道加大流量進位至12 m3/s，以此為依據進行設計。

2.3.2 工程規模確定

拉西瓦灌溉工程總控制灌溉面積為20.35萬畝，其中現狀灌溉面積為12.0萬畝，規劃新增灌溉面積8.35萬畝。拉西瓦灌區渠首引水高程為2440.4 m，預測規劃年引水量為1.08億m3。灌區規劃總布設支渠28條，流量0.1 m3/s～1.73 m3/s。干渠設計流量為9.67 m3/s，加大流量為12 m3/s。灌區內涉及2鄉3鎮，共56個行政村，規劃總人口67304人。依據規范確定該工程為Ⅲ等中型水利工程。干渠建筑物根據設計引水流量在5 m3/s～20 m3/s之間確定干渠及建筑物級別均為4級，設計洪水按20 a一遇設計；支渠的設計引水流量均小于5 m3/s，確定支渠及建筑物級別均為5級，設計洪水按10 a一遇設計。

3 結語

灌溉工程規模的確定牽扯到區域內土地利用現狀、水資源狀況、規劃水平年經濟社會發展預測等方面。為有效利用區域水土資源優勢，在灌區建設過程中秉持節水優先思路，充分發掘水土資源潛力，合理劃定灌溉工程規模和工程等別是一項繁雜的工作?？蔀楣鄥^改擴建工程確定設計規模提供推求思路，為后續設計者、管理者就灌區效益提供有效的分析方法。