在线调节水库对大型水利枢纽灌溉渠道输水的优化作用浅析

戴楠 DAI Nan

（贵州省水利水电工程咨询有限责任公司，贵阳 550001）

1 概述

夹岩水利枢纽的受水对象主要位于坝址下游大方县、黔西县、金沙县和遵义市等部分县市一带。在综合考虑灌区渠系布置、行政区划、流域水系、农业区划、成片规模等因素后，将灌区划分为14 个片区，工程覆盖区域的灌面142.12 万亩，需从夹岩引水灌溉面积89.37 万亩（新增灌面84.9 万亩、补水灌面4.47 万亩），包括自流灌溉面积64.88 万亩、提水灌溉面积20.02 万亩。经调查统计，夹岩灌区内有已建成水库42 座，规划建设水库7 座。

灌溉渠道设计流量是指为满足灌溉设计保证率要求下的灌区作物灌溉用水需要，在供水高峰期渠道所需要通过的最大流量。合理选择在线调节水库进行运用，可以在灌区供水高峰期发挥在线调节水库的削峰作用，从而使干渠的设计流量降低，设计输水断面有所减小。由于有在线调节水库，水源及控灌条件较好，调度灵活，可以主要担负削峰作用，因此，在线调节水库以上干渠设计流量可按削峰后的最大灌溉流量计算。

2 夹岩水利枢纽在线调节水库的选择及调节能力分析

2.1 选择原则

大型水库灌区设计利用现有蓄水工程进行流量调节，可减少渠道的设计流量，节省工程投资，通过分析结合灌区的布置情况，可按以下4 条原则初步确定灌区在线调节水库：

①水库是否存在不安全因素，库区、库盆有无渗漏，是否已列入病险库处理以及处理是否经济。

②水库的正常高水位、死水位要满足干支渠的进出口的高程，避免提水过高或水头浪费过大等不利因素；灌区的干支渠要能够顺利进入水库或水库的上游河道。

③水库下游必须有足够调节的灌面或乡镇供水，能够保证水库充分发挥反调蓄作用。

④水库有较大的库容。小（l）型以下水库由于库容较小，调节作用不大，本次只对小（l）型以上水库进行在线调节计算；小（l）型以下水库作为补水灌面水库；同时考虑现有水库是否有加高的可能及加高是否经济；当地有无新建小（l）型以上水库的地形地质条件及其经济可行性。

根据上述原则，结合夹岩水利枢纽灌区渠系的布置和水库的位置及各种水位的衔接进行分析，灌区内小（l）型以上水库有7 座，附廓水库、水淹坝水库、野那沟水库、文家桥水库、川洞水库、木蓑衣水库、西洛河水库。由于水淹坝水库、野那沟水库、川洞水库、木蓑衣水库、西洛河水库都位于支渠末端，下游基本无大的夹岩新增灌面，不能够充分发挥水库的反调蓄作用，故只作为充蓄水库。而附廓水库、文家桥水库均位于渠道较前部，下游涉及的夹岩新增灌面分别为65.5、10.05 万亩，能充分发挥水库的在线调蓄作用，减少前一级渠道流量，且两水库都已建成，故考虑作为在线调节水库。在这2 座水库中，附廓水库为中型水库，文家桥水库为小（1）型水库，再从水库调节性能上看，两座水库都为多年调节水库。如图1 所示。

图1 夹岩水利枢纽在线调节水库分布示意图

2.2 利用附廓水库合理性分析

在线调节水库调节作用分析以长系列法进行，并且采取联合调度的方式，即水库本身设计控制灌面及夹岩灌面用水联合调度，水库来水和夹岩调水共用。其调节性能分析如下：

据《贵州省黔西县附廓水库加高扩建工程初步设计报告》附廓水库工程是灌溉、供水为主，兼顾防洪、发电的综合利用工程。控制集水面积F=87.6km2，设计灌面4.1 万亩，P=80%灌溉水量为1994 万m3，P=95%县城供水量为1230 万m3，设计供水量为3224 万m3。正常蓄水位1273.8m（加高后），防洪限制水位1272.8m，死水位1258m，防洪限制水位相应库容1781 万m3，正常蓄水位相应库容1956 万m3，死库容296 万m3，兴利库容1660 万m3（汛期兴利库容根据防洪限制水位计算为1485 万m3），库容系数β=0.393。

经复核，水库多年平均径流量4230 万m3，P=80%径流量3250 万m3，P=95%径流量2470 万m3，灌面为4.1 万亩，城市供水量1230 万m3/a，需要的调节库容1660 万m3。经长系列反调节计算，P=80%的旬调水量较水库调节前小397 万m3，即附廓水库可调节流量4.6m3/s，可减小上级渠道最大输水流量4.6m3/s。水库调度要保证10 月底蓄满。经将渠道可输水量及水库调节水量与需水量相比较，调水灌面破坏年份为6 年，水库本身破坏年数也没有增加，均满足设计保证率要求。经上述分析，附廓水库具备在线调节作用。

下面对是否利用附廓水库调节进行经济性分析。方案一：输水线路结合在线调节水库布置的方案，方案二：不利用调节水库的纯输水线路方案。两方案以大堰塘隧洞进口为交汇点，底板高程为1250.365m 进行比较。

方案一：水源→东关取水隧洞→岩沟渡槽→猫场隧洞→水打桥隧洞→白莆河倒虹管（南线）→长石板隧洞→木白河倒虹管→两路口隧洞→白马大坡渠道→西溪倒虹管→凉水井隧洞→对门寨渠道→余家寨隧洞→蔡家龙滩渠道→蔡家龙滩隧洞→高石坎渠道→高石坎倒虹管→高石坎隧洞→史家槽渠道→附廓水库，线路长83.416km，从附廓到大堰塘隧洞进口长5.776km，合计89.192km。

方案二：水源→东关取水隧洞（渠首电站）→岩沟渡槽→猫场隧洞→水打桥隧洞→白莆河倒虹管（南线）→长石板隧洞→木白河倒虹管→两路口隧洞→白马大坡渠道→西溪倒虹管→凉水井隧洞→对门寨渠道→烂田坝隧洞→大路槽渡槽→杨家崖隧洞出口（1250m），线路长90.961km。

两条线路比较的前提：死水位1305m，兼顾南干渠布置，以黔西1250m 为控制节点，线路纵坡进行比较，投资成果见表1。

表1 附廓前线路投资比较表

经比较进附廓水库的线路投资要高于不进附廓的线路4200 万元，但从输水安全考虑，推荐进附廓水库线路方案。

此外附廓前线路长89.192km，有大型建筑物3 座，其中一座跨白甫河，最大跨度150m，从这些输水建筑物看，大都跨河，因此存在一定综合水毁的风险，需要在此段线路上寻找一个中型水库，作为囤积水库，以保障下游的安全用水。

黔西境内规划的水库有樱桃坪水库（正常水位1245m、死水位1216m）凹水河水库（正常水位1245m、死水位1215m），都不宜作为囤积水库，因其地势较低，需提水出库才可控制1250m 以下灌面。

在附廓前，重新考虑选择反调节水库地质条件可行的位置在木白河，但地势高，输水线路几乎平坡输水，经济性差，不可取。地形条件可行的位置，出露地层为T1yn1 灰岩强岩溶地层，岩溶发育，河谷左岸存在羊场坝暗河系统、右岸存在高家庄暗河系统，两暗河规模宏大，建坝成库条件差，因此新建反调节水库方案不可取。

通过比选，选择附廓水库作为反调节水库，自流控制1250m 以下65.5 万亩灌区，经济合理，方案可行。

2.3 利用文家桥水库调蓄的合理性分析

文家桥水库：水库位于安岚源支渠上，控制集水面积F=14.6km2，设计灌面11200 亩。正常蓄水位1034.80m，死水位1019.11m，正常蓄水位相应库容269.7 万m3，死库容34.2 万m3，兴利库容235.5 万m3，库容系数β=0.355，水库以下新增灌面10.05 万亩（其中田15712 亩，旱地84830 亩）。

经复核，水库多年平均径流量730 万m3，P=80%径流量508 万m3，需要的调节库容235.5 万m3。经长系列反调节计算，P=80%的旬调水量较水库调节前小86 万m3，即文家桥水库可调节流量1.0m3/s，可减小上级渠道最大输水流量1.0m3/s。水库调度要保证11 月底蓄满。水库调度要保证11 月底蓄满。经将渠道可输水量及水库调节水量与需水量相比较，调水灌面破坏年份为6 年，水库本身破坏年数也没有增加，均满足设计保证率要求。

2.4 两水库调节能力分析

在线调节水库参与调节前后灌溉、县乡镇供水渠道设计流量比较见表2、表3。可见，灌区2 座水库参与调节后，总取水口流量减少6.9m3/s，安岚源支渠流量减少1m3/s。

表2 在线调节水库调节能力分析表

表3 水库参与调节前后渠道设计流量比较表

附廓、文家桥水库等2 座水库调节能力分析见表2，总调节流量为5.6m3/s。

反调节水库参与调节前后灌溉、县乡镇供水渠道设计流量比较见表3。可见，灌区2 座水库参与反调节后，总取水口流量减少6.9m3/s，安岚源支渠流量减少1m3/s。

因此，根据上述分析计算，两水库参与在线调节运行，可有效减少渠道设计流量，相应可直接减少输水渠道工程规模，考虑在线调节水库后可节省投资4200 万元，是经济合理的。

3 结语

本文首先阐述了灌区在线调节水库的作用及选择原则，再根据夹岩水利枢纽灌区渠系的布置、各现状水库的位置及各种水位的衔接，选择了附廓水库、文家桥水库的作为在线在线调节水库，并对在线调节水库的调节能力进行了定量分析，对有无在线调节水库的输水线路方案进行了经济比选。通过分析发现，在线调节水库参与在线调节运行，可有效减少渠道设计流量，相应可直接减少输水渠道工程规模，节省了相应投资，是经济合理的，对保障供水安全和优化工程投资都有着不小的作用。