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挂石沟水库灌区输水方式研究

2019-07-19

四川水利 2019年3期
关键词:自流明渠柠檬

(四川省水利水电勘测设计研究院,成都,610072)

1 水库基本概况

安岳是全国唯一的柠檬商品生产基地县,享有“中国柠檬看四川,四川柠檬看安岳”的美誉。安岳柠檬以占全国70%的独特优势成为全国唯一的柠檬商品生产基地,是国家授牌的“中国柠檬之乡”。挂石沟水库工程位于安岳县永清镇境内,永清镇以农业经济为主,主产水稻、小麦、红苕,经济作物为柠檬和油菜,本水库任务主要以乡镇供水和农村人畜饮水兼顾灌溉、应急供水等综合利用的Ⅳ等小(1)型水利工程,设计灌溉面积813.33hm2,永清镇现有乡镇人口0.98万人,规划水平年2025年为1.49万人,挂石沟水库可保障永清镇的乡镇生活用水。挂石沟水库灌区内目前共有农村人口1.83万人,当发生干旱造成场镇用水困难时,挂石沟水库还可向坪河乡提供应急供水,应急供水人口为坪河乡1.0万人,供水时长为45d。

挂石沟水库校核洪水位352.60m,总库容为362.48万m3,水库正常蓄水位为351.00m,相应库容300.0万m3,其中兴利库容278.3万m3,死水位340.00m,死库容21.7万m3。水库近期多年平均供水量226万m3,其中灌溉供水124万m3,农村人畜供水27万m3,集镇生活供水75万m3。

2 灌区输水方式研究

水库输水方式有多种形式,大型灌区输水常修建输水隧洞,后接输水明渠,沿线通过输水隧洞、渡槽、倒虹管等建筑物输水;中小灌区除上述方式外,还可修建放水涵洞或通过虹吸管翻坝顶后向下游供水,其后可以接明渠,也可以接管线。

因工程布置要求,本水库输水工程沿线必须穿越柠檬产业用地,柠檬产业园经济效益每年约1万元/亩~1.5万元/亩,是当地农民增产增收的主要来源,产业园重新栽种柠檬需要6~7年后才能盛产,而按目前水利工程征地移民政策,柠檬园挂果柠檬赔偿标准仅为0.90万元/亩,赔偿标准与实际损失情况相差很大,征地阻力很大。根据水库运行原则,本工程灌区范围均在水库下游,正常蓄水位至死水位相差11.00m,有将水库正常消落水头作为灌区输水水头的条件。

由于挂石沟水库灌区位于浅丘地区,综合上述情况,其灌溉方式可以沿等高线选用无压自流明渠输水,也可以沿路和垂直等高线采用有压自流管道输水。

2.1 无压明渠输水方式

根据地形地质情况,以及沿线村庄、房屋、道路及现有基础设施分布情况,该工程若采用明渠输水方案,需要水库枢纽新建塔式进水口。塔式进水口内设置检修闸门及工作闸门,由工作闸门控制流量,洞内消能后接无压隧洞与明渠衔接;渠道初始水头仅为输水口出口与干渠末端地形高差(338.95-336.582=2.368m),因该工程所在地为浅丘地形,输水口出口与干渠末端地形高差不大,不宜设置倒虹管,以充分利用宝贵的水头,减小水头损失,故明渠尽量沿等高线布置,采用隧洞过山、渡槽过河,其布置方式如图1所示。

图1 明渠输水方式布置示意

2.2 有压自流管线输水方式

根据地形地质情况,以及沿线村庄、房屋、道路及现有基础设施分布情况,该工程若采用有压自流管线输水方案,正常运行工况下,管道初始水头=水库水深+输水口出口与管道末端地形高差(11+2.368=13.368m),可充分利用水库蓄水水位与用水点的自然消落高差,对灌区和人畜供水;当水位下降至343.00m以后,设置了低水位启动泵站向进水调节池抽水至水位343.00m,以满足有压式进水口最小淹没深度,泵室上部设启闭平台及排架,固定卷扬机启闭检修闸门,固定电动葫芦起吊潜水泵。为紧凑布置,塔式进水口内最前端设置检修闸门,以便于进水口后出现紧急情况,能快速关闭,检修闸门后设置泵站和调节池;根据45年长系列水库运行过程进行统计,45年中有23年水库水位会消落至343m以下,多年平均需泵站提水的方式供水30.3万m3,泵站多年平均运行仅为7.62d/a,灌区和供水等日常绝大部分时间均利用自然消落水头运行,总体运行费用较低,其取水口布置方式如图2所示。

图2 有压自流管线输水方式取水口布置

输水口后直接接压力管道,并在隧洞出口设置检修阀,以便于日常压力管道检修使用,因该工程所在地为浅丘地形,沿线地形高差不大,故尽量沿道路布置和垂直于等高线布置,采用隧洞内铺设有压管道过山,采用有压管道过河,沿线在高点设置排气阀,河道附近设置泄水阀,其布置方式如图3所示。

图3 有压自流管线输水方式压力管道布置示意

2.3 两种方案比较

根据两种方案经济技术对比,因在浅丘地区,其输水长度相差不大,移民投资明渠工程较管线工程多700多万,工程投资大体相当。管线工程永久占地和临时占地均较小,弃土量较小,特别是本工程沿线有大量的柠檬产业园,采用有压自流输水更能节约工程投资和有利于工程实施,故最终选用有压自流管线输水方式作为本工程实施方案。

3 结语

挂石沟水库灌区工程经过大量同精度设计比较得出以下结论:

(1)充分利用水库自身水头(正常蓄水至死水位),进行有压自流灌溉,是一种非常经济合理的方式;

(2)在丘陵地区,特别是灌区沿线有较多的农业产业园或较高经济附着物,采用管灌有利于减少对沿线产业的损坏,减少实施征迁难度,且有利于产业园后期利用有压管道水头进行节水灌溉,能取得显著的经济效益及社会效益,值得推广。

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