引黄调蓄工程调蓄方案的可行性分析

邢欣伟

（河南浩润水利工程有限公司）

1 工程概况

1.1 建设背景

长垣县位于河南省东北部，属国家粮食生产核心区。境内有大功灌区和石头庄灌区，由于黄河来水与农业用水过程不匹配，加之小浪底水库运行以来河床下切，口门引水能力下降，致使大功灌区和石头庄灌区的下游1.20×104hm2耕地不能适时灌溉，水资源供需矛盾日益突出。为了缓解下游灌区水资源供需矛盾的问题，长垣县规划通过已建的大车集引水闸引天然文岩渠地表水来解决。由于天然文岩渠年际年内径流变化比较大，引水保证程度低，长垣县在石头庄处修建了天然文岩渠橡胶坝。通过橡胶坝工程的调蓄，初步改善了大车集引水闸的引水条件。但是，由于灌区农业需水过程与大车集闸可引水过程不匹配，石头庄灌区下游的0.53×104hm2耕地仍不能适时灌溉，需通过新建三善园调蓄工程来缓解。

1.2 建设地点及规模

长垣县三善园引黄调蓄工程位于长垣县南部的三善园办事处。引黄调蓄工程由调蓄工程、引水工程、供水工程三部分组成。

1.2.1 调蓄工程

调蓄工程任务将引入的高峰流量调蓄后适时排出。调蓄池设计总调蓄库容为1×106m3，死库容为1×105m3，总库容为1.10×106m3。工程正常调蓄水位61.80 m时面积为36.50 hm2，水深3.10 m。

1.2.2 引水工程

引水工程任务将水源水输送到蓄水池。大车总干渠控制面积1.20×104hm2（大功灌区6.70×10-5hm2，石头庄灌区5.30×10-5hm2），年引天然文岩渠水总量为2.11 亿m3，其中直接引用量为1 784 万m3，调蓄引用量为3.22×106m3。最大引水流量为7.12 m3/s。此次引水渠工程建设维持原规模，即大车集引水闸和引水渠设计引水流量10.00 m3/s。

1.2.3 供水工程

供水工程任务将调蓄池水输送到灌区渠道，调蓄工程供水渠设计流量按照调蓄池出水过程的最大流量确定，调蓄池最大供水量为84.80×104m3，引水量及引水流量较小，为了减少输水损耗和提高灌溉效率，适当缩短次灌水时间至5-7 d，输水渠道设计流量为1.50 m3/s。

2 依据的资料及分析方法

2.1 依据的资料

搜集大车集水文站的37 a 实测径流量资料。大车集水文站位于封丘县和长垣县交界处的大车集村，水文站水文监测年限较长，且大车集闸与该水文站之间无支流汇入，也无其它取水工程，水文测验资料可基本反映取水河段（天然文岩渠）的水文状况。因此选用该水文站的长系列实测资料进行分析依据可靠。

2.2 分析方法

通过分析大车集水文站不同保证率下的来水量、用水量，并结合大车引水闸引水能力、工程输水、调蓄能力，计算天然文岩渠干流通过大车闸本工程的可供水量，从而进行调蓄计算，从水量角度分析项目水源的可行性。

3 水资源供需平衡分析

3.1 来水量分析

从2008年开始，天然文岩渠开始进行河道治理，因而08年和09年的实测数据不完整，不予采用，另2007年仅有9个月实测数据，亦不予采用。这里依据1970-2006年共37 a的实测流量系列资料进行设计年径流量的分析计算。

根据径流系列数据，采用P-Ⅲ型曲线对选用大车集水文站实测径流资料进行分析、适线，根据点线配情况确定最后采用的统计参数。考虑引水最为关注的是枯水时段的来水保证率情况，适线时适当照顾小流量数据，取Cv=0.51，Cs=2Cv，则P=50%年径流量4.02×108m3，对应流量12.80 m3/s。天然文岩渠不同频率条件下设计径流见表1，P-Ⅲ频率曲线图见图1。

表1 天然文岩渠不同设计频率年径流参数表

图1 天然文岩渠大车集水文站年径流量频率曲线图

天然文岩渠径流量连续最大4 个月在6-9 月，6-9 月径流量占全年径流量的81.04%，其中7-9月的径流量占年径流量的比例就达67.13%。最小月径流量多发生在1 月或12 月，最大月径流量多发生在8 月，个别年份会出现月径流断流情况，详见表2。

3.2 可供水量分析

3.2.1 大车集闸可引水量分析

3.2.1.1 大车闸闸前水位—可引流量关系

大车闸址位于黄河大堤1+910处，于1984年建设水闸为前置式1 孔钢筋混凝土平板闸门，螺杆式启闭设备，穿黄河大堤钢筋混凝土箱式涵洞，洞身全长90.00 m，分九节设置。

大车集闸进口底板高61.98 m，设计水位63.98 m，最高运行水位66.48 m，涵洞出口底板高61.53 m，经消能防冲后进入大车引水渠。

对大车集引水闸进行水力计算，得出大车集引水闸闸前水位与引水闸可引流量关系见表2。关系曲线见图3。

3.2.1.2 石头庄橡胶坝水位—库容关系

天然文岩渠大车集引水口下游约20.00 km 处建有石头庄橡胶坝，橡胶坝坝顶高程64.00 m，对应坝前水深3.00 m，坝址河底高程61.00 m，堤顶高程68.27 m。

根据大车集至橡胶坝址处天然文岩渠河道断面形式结合橡胶坝顶高程，得橡胶坝满库总库容为5.29×106m3，调蓄库容为4.81×106m3，橡胶坝前水位—库容关系曲线见图3。

表2 天然文岩渠设计径流年内分配表（P=50%）

表3 引水闸闸前水位—可引流量关系表

图2 大车闸闸前水位—可引流量关系曲线图

3.2.1.3 橡胶坝前水位—大车集闸前水位关系

图3 橡胶坝前水位—库容关系曲线图

大车集闸前水位根据橡胶坝前水位进行回水计算分析，橡胶坝前水位—大车集闸前水位关系曲线见图4。

图4 橡胶坝前水位—大车集闸前水位关系曲线图

3.2.1.4 大车集闸可引水量

根据上述，由大车闸闸前水位—可引流量关系、石头庄橡胶坝水位—库容关系、橡胶坝前水位—大车集闸前水位关系可知，大车集引水渠最大可引能力10 m3/s，橡胶坝运用形式为非洪水时充坝蓄水，洪水时相机塌坝泄洪。根据橡胶坝的运用形式、天然文岩渠P=50%平水年来水过程及前述图2、3、4，可得到大车集闸P=50%平水年年可引水总量为2.58 亿m3，计算过程略。

3.3 兴利调节计算

三善园引黄调蓄工程通过大车集闸引水，经已建大车引水渠、二干截渗沟、何寨沟、何寨支沟及新建引水渠引水入池，大车集闸及大车引水渠均为大功灌区设施，由于三善园引黄调蓄工程为调节使用，故蓄水时段与大车灌区用水时间并不矛盾，可相机调节使用。因此，调蓄工程调蓄时间需与灌区农业需水情况及天然文岩渠来水过程相匹配。根据三善园引黄调蓄工程供水工程布置情况对三善园引黄调蓄工程以旬为调蓄计算时段进行调节计算，结果详见表4。

表4 调蓄工程调蓄计算情况表（P=50%） 单位：104 m3

根据调蓄计算表可知，调蓄工程运行后，一年取水5次，每次引水历时3-5 d，引水安排在非灌溉用水期相机引水，年引水总量为3.22×106m3。调蓄工程单次最大引水量为9.10×105m3，最大引水流量为7.12 m3/s，大车集闸取水口设计流量完全能够满足工程正常引水。调蓄工程最大充水库容9.99×106m3（4月份上旬），所以工程设计调蓄库容1×106m3、总库容1.10×106m3是满足供水需求的。因此，三善园引黄调蓄工程引、供水方案可行。

4 结论

通过以上分析，三善园引黄调蓄工程在50%保证率的情况下，引水量扣除直接供给灌区农业灌溉用水量，水量仍有很大剩余。再者蓄水工程建成后，其取水时间安排在非灌溉时期相机引水，取水过程不矛盾，取水保证率较高。因此，三善园调蓄工程取水水源可靠，调蓄方案合理，项目建设可行。