拉西瓦灌溉工程设计规模推求分析

孔令晨

(青海省海南州贵德拉西瓦灌溉工程建设局，青海 海南州 811700)

0 引言

黄河谷地是青海省重要的粮食、经济作物生产区。拉西瓦灌区是黄河谷地“四大灌区”之一，地处“沿黄河发展带”。开发改建拉西瓦灌区，可增加当地总耕地面积，改善灌区水利设施现状，有效利用灌区水土资源，提升灌区社会经济效益。灌区规模主要根据灌区范围内的用地规划及水资源状况两方面确定[1]。本文基于对拉西瓦灌区设计规模的影响因素，探讨论证合理设计规模。

1 灌区现状

拉西瓦灌溉工程位于青海省贵德县黄河上游拉西瓦电站大坝和李家峡电站水库库尾之间的黄河南岸，地处黄土高原与青藏高原的过渡地带。贵德南岸现状灌区由东河灌区、西河灌区和提黄灌区三部分组成，总灌溉面积15.36万亩。拟建的拉西瓦灌区现状灌溉面积由东、西河灌区部分和全部提黄灌区面积组成，现状总灌溉面积12万亩，其中包括西河灌区渠线以下4.61万亩，东河灌区4.88万亩，提黄灌区2.51万亩。

2 拉西瓦灌区设计规模分析

2.1 灌区规划面积

拉西瓦灌区位于贵德盆地黄河以南的一、二级阶地上，范围为贵德县黄河南岸西起拉西瓦电站下游，东至沙巫滩的南干渠高程线以下至黄河岸边和渠线以上100 m扬程以内的地区。按坡度将区域内土地分成两大块，其中坡度小于15°的地区发展川水耕地和浅山耕地，坡度在15°～25°之间的土地发展浅山林果业，提高经济林比例，建设林果业基地。规划拉西瓦灌区干渠渠首接引水枢纽输水隧洞出口消力池2440.38 m高程处，通过明渠、暗涵、隧洞、渡槽、倒虹吸等各类建筑物将水输送至干渠末端，总长53.2 km，末端设计高程2391.809 m，共计消耗水头约48.191 m。

根据区域可利用土地面积和干渠布置方案，规划灌区总灌溉面积20.35万亩，改善现状灌溉面积12万亩，新增灌溉面积8.35万亩，其中干渠线以下新增灌溉面积6.72万亩，干渠线以上新增提灌面积1.63万亩。规划拉西瓦灌区各面积具体构成见表1，分布见图1。

表1 拉西瓦灌区规划面积 单位：万亩

图1 拉西瓦灌区规划面积分布图

2.2 灌区规划水平年水量分析

2.2.1 灌溉制度调整

依据《青海省用水定额》，根据贵德县实际气候、气象、条件和现状灌溉情况，考虑规划年份的节水灌溉措施，确定比较切合实际的作物灌溉定额、灌水次数。灌区规划通过优化种植结构，适当加大经济作物种植比例，确定各作物的种植比例为：冬小麦15%、春小麦5%、玉米7%、油菜8%、蔬菜15%、马铃薯5%、经济林20%、生态林25%，复种比例为20%；其中冬小麦年浇水6次，春小麦年浇水6次，玉米年浇水4次，马铃薯年浇水5次，油菜年浇水5次，蔬菜年浇水9次，经济林年浇水6次，生态林年浇水4次，复种年浇水3次。拉西瓦灌区规划水平年净灌水率见图2。

图2 灌区规划水平年净灌水率图

2.2.2 灌区水平年综合灌溉水利用系数

灌溉水利用系数采用式(1)进行计算：

η综=η干×η支×η斗×η农×η田

(1)

式中：η综为综合灌溉水利用系数；η干、η支、η斗、η农分别为干、支、斗、农渠渠系水利用系数；η田为田间水利用系数。

规划拉西瓦灌区总灌溉面积20.35万亩，按灌溉方式可分为明渠自流灌溉、管网节水灌溉和提灌灌溉3种方式，其中明渠自流灌溉面积为17.47万亩，管网节水灌溉面积为1.25万亩，提灌灌溉面积为1.63万亩，由此可见高节水灌溉面积占总面积的14.15%。灌区综合灌溉水利用系数见表2。

表2 拉西瓦灌区综合灌溉水利用系数计算表

2.2.3 规划水平年灌区内各行业需水预测

(1)灌溉需水量

规划水平年拉西瓦灌区灌溉面积达到20.35万亩，其中改善灌溉面积12万亩，扩大灌溉面积8.35万亩；东、西河上游灌区改善灌溉面积分别为2.02万亩和1.34万亩，旱地变水浇地面积分别为2.51万亩和1.75万亩。规划灌溉净定额309.95 m3/亩，灌区综合灌溉水利用系数为0.585，计算得农业灌溉总需水量为10782.02万m3。

(2)人口、牲畜饮水需水量

规划年拉西瓦灌区总人口达到67304人，其中城镇人口16525人、农村人口50779人，大牲畜5166头，羊41776只，猪18082头。依据《青海省用水定额》规划城镇人口人饮定额取95 L/(人·d)，农村人口人饮定额取70 L/(人·d)，大牲畜饮水定额取34 L/(头·d)，羊饮水定额取6 L/(只·d)，猪饮水定额取25 L/(头·d)，计算出人口、牲畜饮水总需水量为219.07万m3。

(3)第二、第三产业需水量

规划水平年灌区二产增加值为41098.12万元，三产增加值为28821.05万元。依据《定额》确定二产用水定额为129.4 m3/万元，三产用水定额为12 m3/万元，计算得灌区第二、第三产业需水量为566.57万m3。

(4)灌区总需水量

规划水平年拉西瓦灌区范围内人口、牲畜饮水需水量为219.07万m3，第二、第三产业需水量为566.57万m3，农业灌溉需水量为10782.02万m3，总需水量为11567.66万m3。

拉西瓦灌区范围内现状灌溉面积12万亩，年灌溉用水量为10601.14万m3；规划灌溉面积20.35万亩，其中改善灌溉面积12万亩，新增灌溉面积8.35万亩，年灌溉用水量为10782.02万m3，而灌溉需水量较现状用水减少了180.88万m3；可见工程实施后，不仅满足了国民经济各部门需水要求，保证了林草生态建设用水，而且还为东、西河上游提供了一定的水源积蓄，有利于小流域的可持续发展，实现水资源合理利用。

2.3 工程规模计算

2.3.1 灌区渠道流量推算

(1)灌溉流量

干渠流量的设计是根据各支渠续灌设计流量的总和，续灌渠道流量设计按式(2)计算：

(2)

式中：Q为续灌渠道的设计流量，m3/s；q为设计灌水率，m3/(s·万亩)；A为该渠道灌溉面积，万亩；η为渠道至田间的综合灌溉水利用系数。

拉西瓦灌区总控制灌溉面积20.35万亩，设计灌水率为0.2778 m3/(s·万亩)，综合灌溉水利用系数为0.585，则通过式(2)可计算出干渠灌溉设计流量为9.66 m3/s，考虑灌区以后发展需水，取流量加大系数1.2，得出灌区灌溉加大流量11.59 m3/s，见表3。

表3 灌区设计流量

(2)人口、牲畜饮水及第二、三产业需水流量

规划拉西瓦灌区内人口、牲畜年需水量为219.07万m3，第二、三产业年需水量为566.57万m3。考虑人口、牲畜饮水和第二、三产业供水的日变化系数为1.3，不可预见系数0.3，计算得人口、牲畜饮水需水流量为0.11 m3/s，第二、三产业需水流量为0.23 m3/s。灌区规划考虑在渠首即拉西瓦灌区引水枢纽出口处预留人口、牲畜饮水和第二、第三产业需水放水口一座，可供水最大流量为0.34 m3/s。

(3)支渠流量推算

流量设计按式(3)、式(4)计算确定：

(3)

(4)

式中：Q支为支渠设计流量，m3/s；q支为设计灌水率，m3/(s·万亩)；A支为支渠灌溉面积，万亩；η支为支渠灌溉水利用系数。

灌区通过现场调查，采用GPS定位测量、控制面积图上勾绘确定各支渠控制灌溉面积，推算支渠流量；干渠流量分段考虑了施工、流量进位等因素，首段渠道加大流量进位至12 m3/s，以此为依据进行设计。

2.3.2 工程规模确定

拉西瓦灌溉工程总控制灌溉面积为20.35万亩，其中现状灌溉面积为12.0万亩，规划新增灌溉面积8.35万亩。拉西瓦灌区渠首引水高程为2440.4 m，预测规划年引水量为1.08亿m3。灌区规划总布设支渠28条，流量0.1 m3/s～1.73 m3/s。干渠设计流量为9.67 m3/s，加大流量为12 m3/s。灌区内涉及2乡3镇，共56个行政村，规划总人口67304人。依据规范确定该工程为Ⅲ等中型水利工程。干渠建筑物根据设计引水流量在5 m3/s～20 m3/s之间确定干渠及建筑物级别均为4级，设计洪水按20 a一遇设计；支渠的设计引水流量均小于5 m3/s，确定支渠及建筑物级别均为5级，设计洪水按10 a一遇设计。

3 结语

灌溉工程规模的确定牵扯到区域内土地利用现状、水资源状况、规划水平年经济社会发展预测等方面。为有效利用区域水土资源优势，在灌区建设过程中秉持节水优先思路，充分发掘水土资源潜力，合理划定灌溉工程规模和工程等别是一项繁杂的工作。可为灌区改扩建工程确定设计规模提供推求思路，为后续设计者、管理者就灌区效益提供有效的分析方法。