浅谈石堡川水库干渠改造与效益分析

2014-04-07王永红

陕西水利 2014年2期

王永红

（渭南市石堡川水库灌溉管理局陕西澄城 715200）

1 石堡川水库的作用

石堡川水库位于洛河一级支流石堡川河上，大坝地处洛川县石头乡盘曲河村东500m，水库库容6375万m3。灌区位于渭南市北部，涉及白水、澄城两县14个乡镇180个行政村，设计灌溉面积40万亩，有效灌溉面积31万亩，解决了灌区内15万人、50万大家畜的人畜饮水问题。随着经济社会发展，水库又承担澄城县城的生活用水任务，年供水500万m3，2012年该水库规划向白水县城进行生活用水补给，计划补水1200万m3，为当地农业增收、经济发展起到了骨干工程枢纽作用。

2 石堡川水库干渠工程现状

干渠是水库向灌区供水的主要干线。目前石堡川水库现有干渠1条，起于水库放水洞出口，止于澄城县西河倒虹八支口，全长38.7km，设计流量 9m3/s，加大流量 11.5m3/s。起点高程904.25m，比降1/2000，其中有5.3km干渠为绕山明渠，为石渠段。库水通过石渠段从黄龙山麓流出，分别有四座隧洞，通称一号、二号、三号和四号隧洞。由于该灌区地形复杂，干渠要途经四座大沟，分别由聿津河渡槽、枣园沟渡槽、张索双曲拱渡槽、石索双曲拱渡槽、北彭衙西沟、东沟渡槽将库水送过，在输送途中还分别要经过落雁填方、孙家山西沟、孙家山西沟、东孙家山填方、郭家山庄填方等五座土填方，这段干渠长15km，其所经地段地形复杂，修建之艰难，动用劳力之多，堪与上世纪“红旗渠”媲美。

3 石堡川水库干渠运行中存在的问题

3.1 干渠渗漏与渭北旱塬水资源短缺之间的矛盾

石堡川水库石渠段经过四十多年运行，由于渠基地质条件差，岩石风化，基础变形，渗漏损失严重，水量浪费大，仅5.3km石渠段水量损失就达到18%，年渗漏量约540万m3。石渠段虽然经过两次防渗改造，过水断面却减小18%，干渠输水只能按其70%的流量运行，致使渠道过水能力降低。近几年来，为了保证干渠运行安全，渠道过水能力只维持在6m3/s左右，无法满足灌溉和城市供水的需要。现状干渠交通条件差，改造工程投资大。由于渠基基础条件差，即使进行内衬防渗，也不能适应渠基的变形造成的威害，仅是治标，不治本，通过干渠改线，可消除渠基带来的不利影响。从长远看，石堡川水库不仅承担灌区农业用水，而且可能承担县城供水、工业用水，采用隧洞输水，对防止水质污染、节水具有十分重要的意义。

3.2 干渠运行现状与适时抗旱之间的矛盾

干渠所经的四座输水隧洞因衬砌勾缝脱落，砌石风化，内水外渗，尤其是3#和4#隧洞，干渠输水时在当地群众的红苕窖内均有水出现，曾多次因渗水引起矛盾纠纷；途经的六座渡槽老化失修，槽墩沉陷造成槽身多处裂缝，渡槽与渠道接茬渗漏严重加之冻胀作用，致使渡槽多处漏水，灌溉期间必须加派专人看护；桥面栏杆缺损，为渠道巡护和行人埋下了安全隐患；五座土填方在施工时量大线长，因质量缘故，加之群众运动，填方碾压不实，与边坡结合部未能经过严格处理，大都出现不同程度沉陷裂缝，经观测沉陷量达到0.6m～1.2m。加上灌区处于副热带气候，黄龙山脉抬升，容易发生强降雨，造成土填方损毁、决口，边坡滑塌，涵洞塌方。这些事故频发，每年管理单位投入到该段的抢修费用均在200万元以上，加之事故发生段交通条件差，维修、抢险不及时，不仅贻误灌溉时机，也使水库不能及时给灌区供水，造成农业减产。

3.3 干渠供水生产与水库防汛安全之间的矛盾

石堡川水库坝址以上流域面积820km2，设计库容 6220万 m3，其中兴利库容3235万m3，滞洪库容2400万m3，死库容585万m3。2002年石堡川水库实施除险加固，2008年水库加固工程经过竣工验收，汛限水位由原来的929m提升到936m，不仅使原来设计库容得到恢复，也使水库总库容增加至6375万m3，水库运行也由年调节变成多年调节。但是由于干渠输水能力不足，输水时事故频繁发生，水库水资源不能得到充分利用，每年约有2000万m3的水从水库下泄，不能为当地经济建设服务，在贫水的渭北旱塬造成水资源无谓的浪费。

4 石堡川水库干渠改造方案优选分析

4.1 石堡川干渠改良方案

对干渠进行改良，包括对正运行的干渠进行防渗加固处理，对石渠段用C20砼厚12cm进行衬砌，并配备φ6@200钢筋网对渠堤和部分山崖进行加固，对现状的四个隧洞进行内衬砼防渗加固，对六座渡槽用新型涂料赛柏斯进行加固防渗处理，对高填方渠道进行打孔充填灌浆，此项方案工程估算投资在1.45亿元左右。

4.2 石堡川干渠改线方案

其改线方案是用隧洞对该段干渠进行裁弯取直，改线设计隧洞一座，为4级建筑物，起于石堡川水库干渠135m处，呈直线至白水县史官镇东孙家山村北，长7.7km,替代明渠输水，该隧洞设计流量为8m3/s，加大流量10.5m3/s，进口高程 904.18m，出口高程893.20m，高差10.98m，比降1/720。采用城门洞型，按明渠均匀渠过水断面，出口水位与干渠水位一致，避免洞内雍水或水面跌落，经计算设计洞宽3.0m，洞高2.8m，采用现浇C25钢筋砼衬砌，厚30cm，每10m设计伸缩缝一道，对洞顶120°范围进行回填灌浆，孔距4m，洞后明渠长0.215km，与原干渠三支口相接。结合地形，在实施过程中，布设施工竖井3座，作为施工出渣、通风闸，竖井内径1.8m，采用C20钢筋砼衬砌，厚0.25m，1#竖井井深60.92m，2#竖井井深126m，3#竖井井深179.7m。工程大概投资在1.60亿元左右。

4.3 干渠改造方案的对比分析与选择

在干渠改造的两种方案中，第一种方案只是对干渠进行防渗加固处理，暂时解决渠道输水中出现的险情状况，不能彻底消除干渠输水出现的渗漏问题，尤其是石渠段，一到抗旱关键时刻，该段经常发生渗漏滑塌，抢修不仅浪费资金，更会影响到灌区抗旱工作开展。干渠改线通过改线可替代干渠长度14.815km，减少5.3km石渠段、4座隧洞、6座渡槽、3座高填方运行带来的各种病害、险情，隧洞洞线地面高程在1100m～890m这间，沿线分布有5条沟道，但沟底高程均在925m以上，高于洞线30m以上；在地形地貌方面，隧洞工程区地震基本烈度为Ⅶ度，按Ⅶ度设防，符合工程建设要求；隧洞洞线上部出露地层以中—上更新统洪积及风积黄土状亚粘土，在洞线进口山体基岩裸露，在各沟道底部有基岩出露，参考白水县史官镇东孙家山一带机井地质资料，在隧洞出口处基岩埋深高程约830m；在地层岩性方面，改线隧洞前段洞身围岩为砂岩，其它段为黄土，该段地层岩性适合隧洞开挖；在地下水埋深方面，在开挖隧洞出口东面的孙家山村一带，打有许多眼大口井，通过对周边这些水井地下水进行观测，该地域地下水埋深80m，水位在806m，地下水位均低于洞底；干渠改线区所属各村均已修建进村沥青路与乡级公路连接，便于施工机械进出场地及材料运输，交通条件便利。施工用电可就近从附近村网接引至工地，也可采用发电机发电，施工用水可就近拉水运至工地。目前水利施工隧洞开挖技术越来越成熟，为灌区干渠改线提供了技术保障。

综合以上因素，笔者认为：干渠改线由于方案具有安全、节省维修费用、线路短、水利用率高的优点，为彻底根除干渠运行险情状况，宜选用第二种方案，对灌区现有的干渠进行改线，彻底消除渠道运行中出现的险情，根除水库供水与灌区抗旱工作的“肠梗阻”。

5 干渠改线效益分析

石堡川水库干渠改线工程完成后，从放水洞口到三支口，水利用系数可以提升至0.95，按灌区每年渠首引水3000万m3，年可节余水量600万m3，多灌溉5万亩果园，按亩均增产500kg苹果，可增产苹果2.5万t。灌溉增产调查资料及2013年农产品影子价格，经分析计算，正常运行期所产生的灌溉净效益为5000万元，则灌溉净效益为2000万元；间接效益按灌溉净效益的15%计算，则为300万元。同时干渠改线工程一旦实施完成，可节省每年原干渠维修费用200万元，有利用灌区步入良性发展的轨道。