石羊河流域外调水工程线路比选研究

马 雁 萍

(甘肃省水利厅石羊河流域管理局，甘肃 武威 733000)

1 基本情况

石羊河流域位于甘肃省河西地区东部，位于乌鞘岭以西，祁连山北麓，与巴丹吉林沙漠、腾格里沙漠南缘相接壤，荒漠化严重。首先，沙化面积和荒漠草原枯死面积的逐年扩大，沙漠每年以3～4 m的速度向绿洲推进；其次，流域近50年人口剧增，社会经济与工农业发展迅速，流域内城市化率加快，中游地区工业的发展使得污染严重，林草覆盖率降低；最后，耕地面积的急剧扩大，加上大肆无节制开采地下水，迫使地下水位下降，都将导致干旱、大风、沙尘暴、低温霜冻、暴雨等不确定的灾害频发，加剧了石羊河流域的水资源短缺问题，因此，为改善石羊河流域缺水的情况，石羊河流域外调水工程是十分必要的。

为解决石羊河流域水资源极其短缺的问题，现提出两条跨流域调水方案。其一，从黄河干流提水的“引黄济石”方案，包括“北线方案”、“南线方案”以及“中线方案”；其二，从黄河的二级支流大通河引水的“引大济石”方案，包括“引大济西”方案、“引大入秦东二干延长”方案。

2 线路比选的原则

根据引调水工程的特点和本工程的功能需求，输水线路选取时，遵循以下原则：①尽量选取输水线路短、引水条件好、引水保证率高的线路；②尽量利用现有河渠工程，以减少新开渠段长度及新建、扩建建筑物数量，节省工程占地，降低工程投资；③选择利用已有河渠时，应尽量避开污染，保证输水水质；④ 尽量选用自流输水线路，以减少泵站建设和工程运行费用；⑤利用现有工程的应维持其既有功能，不得以造成破坏的、低于原标准进行复建；⑥尽可能减少工程建设对线路附近的社会、环境影响，并适当兼顾当地政府和群众的合理化建议。

3 外流域调水线路方案分析比选

3.1 “引大济石”方案

方案一：“引大济西” 计划在青海省门源县境内大通河纳子峡修建水库蓄水发电，然后设三级泵站引取大通河干流及支流莱斯图河、二道沟、硫磺沟水，穿过分水岭(冷龙岭)年引水量2.5 亿m3到石羊河流域的西大河。线路总长39.4 km，其中明渠7.66 km，隧洞4座，长29.59 km，其中单洞最长8.79 km，泵站及其他建筑物长度2.15 km，引水枢纽3座。工程设计流量为16.6 m3/s。共设三级泵站，设计净扬程272.21 m，设计总扬程280.3 m，装机容量5.12 万kW，年利用小时数为5 136 h，年耗电量1.75 亿kWh，估算总投资为16.5 亿元。

方案二：“引大入秦东二干延长”“引大入秦” 方案计划从引大东二干渠尾新建延长段，穿越分水岭，将大通河水引至景电二期总干分水闸附近，汇入景电二期向民勤调水的干渠，调至民勤红崖山水库。工程总干渠长87 km，原设计灌溉面积5.73 万hm2，年引水量4.43 亿m3。东二干全长54 km，原设计灌溉面积3.33 万hm2，东二干延长段共长127 km，其中明渠50 km，隧洞33座69 km，单洞最长5.8 km，渡槽24座6.0 km，陡坡2座2 km，景电二期总分水闸(新井)后向民勤调水干渠共长113 km，东二干的主要建筑物隧洞和渡槽等均在下古山之前。甘露池海拔高程2 164.87 m，而景电二期总分水闸设计水位1 774 m，高差达390.87 m，因而延长东二干至景电二干总分水闸附近,有自流向石羊河流域输水的可能性，估算总投资为12.6 亿元。

3.2 “引黄济石”方案

方案一：“北线方案”北线从宁夏中卫县长流水沟附近黄河干流取水，经长流水沟、团不拉水、田家刺疙瘩设五级泵站将水从1 246 m 提至1 470 m，几何扬程248 m，总扬程308 m。然后经腾格里沙漠腹地大岌岌湖、查拉湖庙、哈沙图、中九个井、头道山、青山、白土井至民勤县红崖山水库下游约11 km的下新沟处入跃进总干渠，渠线总长235 km。其中隧洞31.5 km，渡槽0.25 km暗渠169.7 km，明渠26 km(岩石渠12 km，土渠14 km)，泵站等建筑物7.55 km，线路在腾格里沙漠腹地行进，隧洞均坐落在砂砾岩和灰岩上，暗渠坐落在砂砾石、风积沙、淤泥、粉细沙、亚沙土和黏土上，总的来看暗渠通过线路地质条件较差，暗渠是为穿越腾格里沙漠的活动沙丘设置，共设五级泵站，因为四、五泵站在沙漠地段，因而地形较平坦，四、五泵站的压力管道均较长。一～五泵站线路长度45 km，其中一～三泵站3 km、三～五泵站42 km。

方案二：“南线方案”总干渠东起在景泰县五佛寺附近设第一泵站取水，提水线路基本与景电二期线路平行，设十一级泵站将水提至景电二期总分水闸(新井)附近，再新修与景电二期延长向民勤调水线路平行的渠道将水送至红崖山水库。渠线总长237.0 km，其中渡槽4.9 km，隧洞6.4 km，暗渠124 km，明渠95.0 km(岩石渠21 km，土渠74 km)，泵站等建筑物6.7 km，全线共设十一座泵站，几何扬程492.3 m，设计总扬程600 m。一泵站设于景泰县五佛寺附近，泵站均坐落在砂砾岩和灰岩上，基础均无突出问题，渠线通过三井沟设一泵站～六泵站，将水提至1 555 m，通过隧洞、明渠将渠线转入干涝坝沙沟附近设七泵站，将水提至1 600 m，七泵站以后，地形稍缓，至十一泵站，将水提至1 780 m，然后由东向西跨越丘陵地带，继而通过鸣沙咀固定、半固定沙丘地段至景电二期总分水闸(新井)附近，高程降至1 774 m，该段渠线通过砂砾石、砂壤土及砾石土、沙丘等地段，新井至红崖山水库段的线路基本与景电二期延长至民勤红崖山水库输水线路平行，沿腾格里沙漠边缘行进，线路长145.2 km，其中新井至红崖山水库完全为自流输水。

方案三：“中线方案”总干渠东起在景泰县五佛寺附近设第一泵站取水，与南线方案相同设七级泵站将水提至1 600 m 后，线路沿白墩子滩东缘由南向北行进，在白墩子火车站附近穿越包兰铁路和包兰公路，在郭家窑火车站附近穿越甘(塘)武(威)铁路，在内蒙古阿拉善左旗詹家房子附近经过腾格里沙漠，将水送至红崖山水库。渠线共长212 km，其中隧洞10.0 km，暗渠128.1 km，明渠69.8 km(岩石渠12.9 km，土渠56.9 km)，泵站等建筑物4.1 km，隧洞均坐落在砂砾岩和灰岩上，暗渠为穿越腾格里沙漠的活动沙丘设置，一泵站～七泵站与南线方案的相同，七泵站以后至内蒙古阿拉善左旗詹家房子附近。詹家房子后线路由东南向西北逐渐进入腾格里沙漠腹地，至邓马营湖南井后，线路沿邓马营湖东侧由南向北至盖巴子井附近后，线路转向西北又进入腾格里沙漠腹地，在民勤黑山大队东侧出沙漠，入红崖山水库。该段线路附近前后各有一小段及邓马营湖一带地形较平坦外，其余均在沙漠腹地行进，沙丘均为活动和半固定沙丘，高差5～40 m，地形条件复杂。

3.3 “引黄济石”调水线路方案比选

“引黄济石”三条输水线路的各项技术经济指标见表1。

表1 “引黄济石”线路方案技术经济指标表

对大型长距离引调水工程而言，输水线路选取的是否合理，对工程的安全性、经济性及所造成的社会、环境影响都起着至关重要的作用，甚至决定着工程的成败，对向石羊河流域的输水线路选取时进行多线路、多方案的分析比选是十分必要的。“引黄济石”3个方案的比较：北线方案泵站级数少、扬程低、年耗电量小，因而运行管理费少是最大优点，虽然可以局部改善沿线沙漠环境，但是线路要穿过腾格里沙漠腹地，工程量大，施工难度较大，在黄河干流取水，保证率高，但水源在宁夏，线路大部分在宁夏和内蒙古境内，因而施工和运行干扰大。南线方案线路比较简单，施工条件较好，但泵站多，扬程高，年耗电量大，运行管理费高是致命弱点，所以不选用此方案。中线方案处于南北线之中，线路比其他两条线路短，提水扬程居中，年耗电量、投资、运行管理费均居中，施工难度相对较小，水源在省内，大部分线路也在省内，因而取水保证率高，施工运行干扰小是最大优点。

“引黄济石”中线方案虽然投资及运行管理居中(投资为北线的71%、为南线的1.15倍，用电量为北线的1.4倍、为南线的64%)。原规划黑山峡小观音坝址设计死水位1 340 m，正常高水位1 380 m，若黑山峡小观音电站兴建，将使该线路的几何扬程减少50 m左右，这样用电量更少，且该方案取水口及线路大部分在省内，因而施工、运行干扰少，加上规划沙漠施工有宁夏沙坡头治沙经验，以及景电二期鸣沙咀及“民调”工程沙漠施工经验可借鉴，施工难度相对可减少，故综合分析，即从投资、施工及运行管理等方面综合考虑，确定方案为“引黄济石”中线方案。

3.4 “引黄济石”中线方案与“引大济石”方案的比选

“引黄济石”中线方案与“引大济石”方案的“引大济西”和“引大入秦东二干延长”三个方案进行综合分析：“引大入秦东二干延长”方案最大的优点是利用东二干延长可以自流引水，不耗电，运行费用小，该工程的致命弱点是水源在青海，在高寒地区施工难度大，工程又地处两省，管理难度也大，其调水量也是有限的，其次由于线路穿越分水岭，施工道路、施工用电、施工通讯不太好。“引大济石”方案虽然有投资较小，耗电较少，运行费用较小，渠线短，管理方便且有发电效益等优点，但是该工程水源与主要线路也均在青海，管理难度较大，并且本工程调水规模也是有限的，最多只能调2.1 亿m3，无法解决石羊河缺水5.5 亿m3的问题。“引黄济石”中线方案与前两个方案相比虽然投资大，年耗电量最多，运行费用高，施工难度大，但是其由于水源在黄河干流，取水口在省内，所以不存在管理方面的问题，该方案最大的优点是施工运行管理干扰小，调水量最大，调水有保证，仅修建这一工程就可以基本解决石羊河的水资源短缺问题，因此确定“引黄济石”中线方案为石羊河流域外流域调水的最佳方案。

确定“引黄济石”中线方案为最佳调水方案后，水是调至民勤红崖山水库的，为解决金昌市水资源短缺的问题，现有民勤红崖山水库至金昌市的“引黄济石”延长段，将黄河水送至民勤红崖山水库后大部分直入跃进总干渠送至民勤红崖山灌区生态用水和民勤县城镇用水，另一部分水量建渠将水送入金昌市，延长段从红崖山水库北部绕过红崖山沿较平坦的沙漠地进行，在低窝铺北设一泵站将水提至鸡冠山脚，在馒头山脚设二泵站，在金昌市金川区赵家沟南面三道华子沟和二道华子沟间设三泵站，最后将水引至金川区宁远堡乡白碱滩附近设日调蓄池。线路除红崖山水库至一泵在较平坦的沙漠外，其余线路多在山坡脚，地势相对比较平坦。线路总长68.8km，其中泵站三座，设计扬程162 m，总扬程186 m，“引黄济石”延长段投资较小，沿线全在省内，因而施工干扰小，工程在黄河干流取水，取水保证率高。

4 结 论

经上述综合分析，“引黄济石”中线方案相较于“引大济石”方案和“引大入秦东二干延长”方案，虽然投资较大，年耗电量最多，运行费用高，施工难度大，但是由于其水源在黄河干流，取水口在省内而不存在管理方面的问题，所以具有施工运行管理干扰小，调水量最大，调水有保证，仅修建这一工程就可以基本解决石羊河的水资源短缺问题等优点，因此确定“引黄济石”中线方案，即从景泰县五佛寺附近从黄河提水至民勤红崖山水库，为石羊河流域外流域调水的最佳方案，用来解决石羊河流域水资源短缺的问题。

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参考文献：

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