古浪縣黃花灘灌區(qū)1號調(diào)蓄水池池址及水池池深比選

史 興，孫 偉

(1.景電工程古浪指揮部，甘肅 武威 733000；2.甘肅省水利水電勘測設(shè)計研究院有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730000)

1 概況

古浪縣地處甘肅省河西走廊東端，祁連山北部。黃花灘灌區(qū)位于武威市古浪縣城東北部黃花灘、西靖兩鄉(xiāng)交界處，是古浪縣近年移民開發(fā)的新灌區(qū)，灌區(qū)設(shè)計灌溉面積8.62萬畝，其中農(nóng)田灌溉面積7.2萬畝，林地1.42萬畝。灌區(qū)水量由景電二期工程古浪灌區(qū)節(jié)水解決，通過黃花灘灌區(qū)水利骨干工程提引至灌區(qū)使用，批復(fù)景電二期工程在黃花灘灌區(qū)新建渠首斷面年供水量3000萬m3。

由于黃花灘灌區(qū)農(nóng)業(yè)用水由景電二期工程供給，冬天渠道不能輸水，灌區(qū)日光溫室反季節(jié)種植需修建棚外蓄水池，在來水期利用灌溉低峰提前蓄水以保證冬季灌溉[1-2]。經(jīng)分析，黃花灘灌區(qū)布置的1萬畝日光溫室，需要的調(diào)蓄水池總庫容220萬m3。

2 調(diào)蓄水池池址選擇原則

根據(jù)調(diào)蓄水池承擔(dān)的任務(wù)，制定以下池址選擇原則：①池址應(yīng)位于干渠沿線，以利用已建管網(wǎng)，使水池供水范圍覆蓋整個灌區(qū)；②水池進(jìn)、出水工程對已建干渠的改造應(yīng)盡可能小且不影響干渠運(yùn)行方式；③池址區(qū)地形在滿足布置大容積調(diào)蓄水池的同時應(yīng)并具備良好的自流放空條件；④池址區(qū)地質(zhì)條件良好，具備修建大容積調(diào)蓄水池的地質(zhì)條件；⑤調(diào)蓄水池應(yīng)盡量不占或少占耕地。

3 調(diào)蓄水池池址初選

經(jīng)分析，黃花灘干渠段經(jīng)簡單改造即可滿足調(diào)蓄水池進(jìn)出水要求且不影響干渠運(yùn)行方式的管段共有6處，分別為：黃花灘干渠沉砂池、黃花灘干渠1泵站進(jìn)水池、黃花灘干渠1泵站出水池、黃花灘干渠2泵站進(jìn)水池、黃花灘干渠2泵站出水池及黃花灘干渠末端出水池。

根據(jù)《古浪縣黃花灘生態(tài)移民土地開發(fā)項目總體影象圖》(景電古浪指揮部，2017.09)、項目區(qū)萬分之一地形圖，并結(jié)合現(xiàn)場踏勘情況，從地形條件、土地條件、排水條件等方面對上述6個管段附近的池址進(jìn)行初步評價，評價過程中池址區(qū)干渠局部改造即可滿足取供水要求評定為好，否則評定為差，池址地形高差起伏不大(小于15 m)定義為好，否則定義為差，池址區(qū)無基本農(nóng)田、林地等評價為好，否則評價為差，池址區(qū)附近有溝道可供排水則定義為好，否則定義為差，場地存在大的制約性地質(zhì)問題定義為差，否則定義為好。評價結(jié)果見表1，根據(jù)評價結(jié)果，黃花灘干渠沉砂池、干渠2泵站進(jìn)水池及干渠末端出水池附近均為耕地，修建調(diào)蓄水池須占用耕地，因此，本階段不做推薦。其余3處都具有修建調(diào)蓄水池的基本條件，但池址條件最優(yōu)越的為黃花灘干渠2泵站出水池附近。因此，本階段推薦黃花灘干渠2泵站出水池附近作為調(diào)蓄水池初選池址。

表1 初選池址建池條件評價結(jié)果列表

4 調(diào)蓄水池池址選定

黃花灘干渠2泵站出水池南北兩側(cè)地塊均具備修建調(diào)蓄水池的基本條件。為選擇最優(yōu)的池址，利用項目區(qū)萬分之一圖，對干渠2泵站出水池南北兩側(cè)地塊進(jìn)行調(diào)蓄水池初步布置，見圖1。

圖1 古浪縣黃花灘生態(tài)移民土地開發(fā)項目總體影象圖(局部)

4.1 北側(cè)地塊調(diào)蓄水池布置

北側(cè)地塊調(diào)蓄水池平面上呈棱形，池底東西向最大長度734.0 m，南北方向最大寬度420.0 m，水池底面積202830.41 m2，水池最大深度12.0 m，設(shè)計水深9.5 m，設(shè)計總?cè)莘e220萬m3，調(diào)蓄水池布置見圖2，調(diào)蓄水池典型橫剖面見圖3。

圖2 二泵站出水池北側(cè)地塊調(diào)蓄水池平面布置圖

圖3 二泵站出水池北側(cè)地塊調(diào)蓄水池典型橫剖面圖

4.2 南側(cè)地塊調(diào)蓄水池布置

南側(cè)地塊調(diào)蓄水池平面上呈長方形，池底東西向最大長度548.0 m，南北方向最大寬度380.0 m，水池底面積204737.98 m2，水池最大深度12.0 m，設(shè)計水深9.5 m，設(shè)計總?cè)莘e220萬m3，調(diào)蓄水池布置圖見圖4，地塊典型橫剖面見圖5。

圖4 二泵站出水池南側(cè)地塊調(diào)蓄水池平面布置圖

圖5 二泵站出水池南側(cè)地塊調(diào)蓄水池典型橫剖面圖

4.3 調(diào)蓄水池池址確定

根據(jù)南北兩側(cè)調(diào)蓄水池的平面布置圖及典型橫斷面圖可以看出，北側(cè)地塊地形分為前后兩段，前段坡度較緩(平均坡度1/600)，但寬度較小(最大寬度約400 m)，后端坡度較大(平均坡度為1/25)，根據(jù)布置結(jié)果，要滿足220萬m3調(diào)蓄水池的平面布置，其北側(cè)池堤須均為填方，且其平均填方高度14.0 m，最大填方高度達(dá)到約16.0 m，大于水池設(shè)計深度12 m，水池安全性較差。南側(cè)地塊地形坡度較緩(平均坡度為1/700)，寬度也較大(約1000m)，可以滿足220萬m3調(diào)蓄水池平面布置要求，根據(jù)布置結(jié)果，水池最大挖深約12.0 m，全挖方段僅存在于調(diào)蓄水池東南側(cè)約100 m范圍內(nèi)，其余地段均為半挖半填型式，填方高度多介于4.0 m～8.0 m，水池基礎(chǔ)均坐落于天然地基上，水池安全性好。

根據(jù)地勘資料，調(diào)蓄水池基礎(chǔ)為風(fēng)洪積細(xì)砂，其抗沖蝕能力較差，如若調(diào)蓄水池防滲措施出現(xiàn)故障，則容易導(dǎo)致北側(cè)池堤迅速垮塌，導(dǎo)致潰堤，導(dǎo)致水池下游側(cè)出現(xiàn)人造洪水，威脅下游居民、農(nóng)田和金色大道等設(shè)施。

基于上述原因，本階段認(rèn)為，在現(xiàn)有地形地質(zhì)條件下，北側(cè)地塊不能滿足修建220萬m3容積調(diào)蓄水池的基本條件；南側(cè)地塊地形地質(zhì)條件較好，適宜修建大容積調(diào)蓄水池，因此，推薦2泵站出水池南側(cè)地塊為調(diào)蓄水池池址。

5 調(diào)蓄水池深度比選

5.1 深池與淺池方案水深確定

5.1.1 深池方案水深確定

根據(jù)《小型水利水電工程碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》(SL 189-2013)6.4.2節(jié)：“土質(zhì)材料防滲體分區(qū)壩和均質(zhì)壩上游壩坡宜少設(shè)馬道，非土質(zhì)材料防滲體面板壩上游坡不宜設(shè)置馬道。馬道寬度不宜小于1.0 m，各級馬道之間的高差可采用8 m～12 m”；而根據(jù)近年來在寒冷地區(qū)實(shí)施的類型工程經(jīng)驗，亦發(fā)現(xiàn)若迎水面邊坡設(shè)置馬道，則馬道部位冬季易受冰凍破壞；加之本工程冬季供水，無論馬道設(shè)置于哪一高程，伴隨水位削落，馬道部位必受冰凍破壞危險，基于上述原因，本工程迎水面不設(shè)置馬道，調(diào)蓄水池的總深度初步確定為12.0 m。

池址平均高程約1856.60 m，則相應(yīng)的池底高程為1844.60 m，而二泵站出水地板高程為1854.63 m，要保證自流進(jìn)水則水池最大水深10.03 m，考慮到水池進(jìn)水暗涵的縱坡要求，初步確定的水池水深為9.5 m。

5.1.2 淺池方案水深確定

根據(jù)黃花灘水利骨干工程設(shè)計資料，黃花灘干渠2泵站出水池底板高程(1854.63 m)與崖溝倒虹吸前池最低運(yùn)行水位(1849.60 m滿足設(shè)計最小運(yùn)行流量1.17 m3/s時的水位)間有5.03 m的高程差，若充分利用此高程差則可以實(shí)現(xiàn)調(diào)蓄水池自流進(jìn)、出水，根據(jù)上述高程關(guān)系調(diào)蓄水池淺池方案最大水深為5.03 m，考慮調(diào)蓄水池進(jìn)水暗渠的縱坡要求，初步擬定的淺池方案水深為4.5 m。

5.2 深淺池方案經(jīng)濟(jì)比選

為選擇經(jīng)濟(jì)合理的方案，本次就方案一(深池方案(水深9.5 m))與方案二(淺池方案(水深4.5 m))進(jìn)行比較，為使比較簡單明了，對比表略去了相同項，詳細(xì)比較見表2。

表2 黃花灘灌區(qū)1#調(diào)蓄水池前池及深池方案綜合對比表

根據(jù)比較結(jié)果，初步估算的淺池方案工程部分投資12917.2萬元，較深池方案9458萬元高出3459.3萬元；運(yùn)行期內(nèi)總運(yùn)行費(fèi)用少353.08萬元；年平均蒸發(fā)滲漏損失多15萬m3；占地面積大379.2畝。

不論從工程投資、蒸發(fā)滲漏損失和占地面積各方面來看，淺池方案(水深4.5 m)均不具有優(yōu)勢，故本階段推薦深池方案(水深9.5 m)。

6 結(jié)語

本文對古浪縣黃花灘灌區(qū)1號調(diào)蓄水池池址進(jìn)行綜合分析比較，從灌區(qū)實(shí)際出發(fā)進(jìn)行初步選擇，并對初選池址進(jìn)行詳細(xì)的比選。并在選定池址的基礎(chǔ)上，對水池池深進(jìn)行詳細(xì)比較，最終選擇滿足本工程實(shí)際需要并效益最大化的工程設(shè)計方案，目前工程已經(jīng)建成發(fā)揮效益，為黃花灘灌區(qū)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。本文可為類似工程提供借鑒。