石堡川水库灌区干渠存在问题改线工程建设思路

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【摘 要 】石堡川水库干渠0+000～14+950段为绕山明渠及隧洞、跨沟建筑物等,存在渠基岩石风化、剥落、滑塌、险情不断、渗漏严重、隧洞及建筑物建设标准低,病险严重,导致不能按设计流量运行,事故频发,贻误灌溉,水资源浪费严重.根据干渠现状存在问题,拟对石堡川水库干渠进行改线,改线段隧洞起于总干渠0+133,出口交于总干渠14+950,然后向东输水到现状干渠,向西输水到二支（11+103.4）,一支渠位于干渠7+126.9处,设计流量1m3/s,面积4.0万亩,对现状干渠0+135―7+126.9改造后解决一支渠输水问题.

【关 键 词 】干渠；存在问题；改线思路

1.灌区概况

石堡川灌区地处陕西省关中平原东北部,居关中平原与陕北黄土高塬接缘地带.灌区设施范围涉及渭南市白水、澄城及延安市洛川三县.灌区设施灌溉面积40万亩,有效灌溉面积31万亩,设计灌溉保证率50%.灌区受益范围包括白水、澄城、洛川三县14个乡镇,180个行政村,灌区内总人口30.8万人,其中农业人口19.37万人.

灌区属暖温带大陆性季风区,多年平均降雨量549.2mm.灌区土壤以黄绵土为主,夹少量褐色垆土.灌区作物主要以小麦、玉米、油菜、苹果、核桃为主,是陕西省粮食生产基地和果林优生区.

灌区水源石堡川水库,修建于1969年,总库容6375万m3,兴利库容4585万m3.灌区地下水埋深40～100m.可开采量2030万m3,目前年利用地下水量约520万m3.

灌区工程设施包括：水库枢纽、干渠、支渠、抽水站及田间工程五部分.枢纽有大坝、放水洞、泄洪洞、泄洪底洞、溢洪道；干渠1条,长38.708km,各类建筑物148座；支渠8条,分支渠14条,总长219.343km,各类建筑物1895座；抽水站9座,总装机1350kw,抽水流量1.65m3/s；田间工程有斗渠397条,总长486.5km,建筑物2940座；分引渠2229条,长2213.5km,各类建筑物24500座.

2.干渠工程存在问题

石堡川水库干渠0+000～14+950段为绕山明渠及隧洞、跨沟建筑物等,存在渠基岩石风化、剥落、滑塌、险情不断、渗漏严重、隧洞及建筑物建设标准低,病险严重,导致不能按设计流量运行,事故频发,贻误灌溉,水资源浪费严重.干渠工程存在的主要问题：

（1）渠基地质条件差,岩石风化,基础变形,渗漏严重.经对石渠段0+000～5+300全面检查观察,发现石渠段下部有一层约4m厚的泥质页岩,其特点是外露最易风化,特别是在1.5km至4km处,大多为这种情况,而泥页岩不断风化脱落,使上部的砂页岩石渠部分悬空,加上渠道内的渗漏水和冻胀影响,上部的岩体塌落,使部分渠段基础移动变形.由于两侧未变形岩体的相互牵制,这些“危险”段落暂时还没有滑塌,但一旦上下渠道均发生变形,石渠整段滑塌的风险就非常大,特别是渗漏和由于渗漏产生的冻胀使这种危险情况在不断加剧.经初步检查评估,这利风险极高的渠段约为3km,占石渠段总长的57%.

（2）过水能力不足,无法满足灌溉和城市供水.石渠段经过两次防渗改造,过水断面减小18%,每次防渗漏处理方案都是在原渠内衬砌砼,致使渠道断面缩小,要达到设计流量,只能抬高设计水位,从理论上侵占了渠道设计时的超高断面.而更重要的是渠道存在的安全隐患使管理单位不能按设计的9m3/s放水,只能按其70%的流量运行.目前的现状是渠道不稳定状态进一步加剧,今后数年内管理单位只能加大巡查维护力度,盼侥幸维持6m3/s左右的风险运行.

（3）渗漏损失严重,水量浪费大.石堡川干渠全长38.5km,渠道水利用系数0.75,经分段监测,仅5.3km石渠段水量损失就达到18%.据观察和当地群众反映,每次石渠段放水时,特别是放水流量较大时,下游河道的流量就会有看得见的增大变化,而当渠道停水后,河道水也明显减小,这说明石渠段的渗漏通过通过各种途径均汇入了地形最低的河道里.按2012年放水3000万m3计算,仅石渠段5.3km年可损失水量达540万m3,相当于几座小型水库的容量.这对于一特别缺水的渭北旱原来说是非常可惜的有效水资源.

（4）险情不断,抢修不便,贻误灌溉.1971年9月2日,暴雨引起山洪,洪水顺沟而下,东、西孙家山和落雁3座土填方大部分冲毁；1971年10月30日,北彭牙西沟双曲拱渡槽在吊装五段拱肋时,垮入沟中,成为开工以来第一大事故；1990年11月17日,冬灌进入,干渠落雁弯道填方发生险情,当即决定停水抢修,维修队全体干部工人经一夜奋战,于20日抢修完毕,继续放水冬灌；1991年7月5日,张索渡槽漏水,经过5小时的紧张施工,处理好接头处漏水,保证了夏灌行水安全；1994年6月28日,灌区突降特大暴雨,导致渠道不同程度的发生倒塌、决口；1995年7月24日―8月1日,灌区连续两次突降暴雨,导致干支渠道不同程度的倒塌及衬砌板悬空及衬砌板悬空、裂缝、变形,建筑物损坏严重；2005年3月,落雁段发生管涌；2008年夏灌中放水流量由6m3/s增加到8m3/s,但不到48h,石渠段末段的土石渠结合部渠外侧突然滑塌,形成了40多米长的一条决口,8个流量全部溃泄至下部河道和河川农田和果园,造成了较大的损失.全线灌溉中断,由于交通不便,经过一个月的苦战完成决口抢修后,已失去了夏灌的最佳时期,几十万亩农田和果园严重受损,而为夏准备的超过汛限水位的1000多万方水,由于水库防汛的要求而白白的被从河道下泄.2012年夏灌中石渠段又一次发生严重漏水问题,有多处漏水点距石渠段150m左右,在石渠段下部的山脚下老百姓的农田中冒出,淹没农田40多亩,果园10多亩,给受灾群众造成损失近20万元,为此群众不断,要求彻底改变石渠段的安全隐患.

（5）干渠改造交通不便,改造投资大,治标不治本.现状干渠0+000―5+300交通条件差,改造工程投资大,由于渠基础基础条件差,即使进行内衬防渗,也不能适应渠基的变形造成的危害,仅是治标,不治本,通过干渠改线,可消除渠基带来的不利影响,从长远看,石堡川水库不仅承担灌区农业用水,而且可能承担县城供水、工业用水,采用隧洞输水,防止水质污染、节水具有十分重要意义. 3 干渠改线思路

现状干渠起于水库放水洞出口,沿沙家河左岸山坡盘山向西,在桩号3+841进入1#隧洞,渠线基本呈南北走向,先后经2#、3#、4#隧洞,在东落雁村出4#隧洞,接明渠后,渠道转向东,经石索村、北彭衙、丁家山村至澄县.干渠较大建筑物、渡槽、高填方多位于0+000―15+000段.

根据干渠现状存在问题,拟对石堡川水库干渠进行改线,改线段隧洞起于总干渠0+133,出口交于总干渠14+950,然后向东输水到现状干渠,向西输水到二支（11+103.4）,一支渠位于干渠7+126.9处,设计流量1m3/s,面积4.0万亩,对现状干渠0+135―7+126.9改造后解决一支渠输水问题,故确定改线隧洞流量为原干渠流量扣减一支渠流量.

4.改线投资对比分析

方案1是对现状干渠0+135～14+950进行内衬C20砼12cm,配φ6@200钢筋网,对现状隧洞进行内衬砼防渗加固,对渡槽进行加固,对高填方进行充填灌浆,工程估算投资1.45亿元.方案2是采用隧洞对0+135～14+950段进行裁弯取直,替代明渠输水,工程投资1.60亿元,由于改线方案2具有安全、节省维修费用、线路短、水利用率高的优点,推荐选用方案2.

5.工程建设方案

洞线起于干渠0+135,出口到干渠14+950,通过改线可替代干渠长度14.815km,减少5.3km石渠段,4座隧洞,6座渡槽,3座高填方运行带来的各种病害、险情,改线段总长7.93km,其中隧洞长7.715km,明渠长0.215km.隧洞设计流量取8m3/s,加大流量10.5m3/s,控制面积36万亩.

6.结语

改线工程完成后,从放水洞口到三支口,水利用系数提升至0.98,按灌区每年渠首引水3000万方,年可节余水量600万方,多灌溉5万亩果园,按亩均增产500公斤苹果,可增产苹果2.5万t.

灌溉增产调查资料及2013年农产品影子价格,经分析计算,正常运行期所产生的灌溉净效益为5000万元,则灌溉净效益为2000万元,间接效益按灌溉净效益的15%计算,则为300万元.

改线工程一旦实施完成,可节省每年原干渠维修费用200万元,有利于灌区进入良性发展的轨道.

其他效益按固定资产投资的2%计列为248万元.

以上三项合计效益为2480万元.

根据效益和费用流量的分析结果,并根据水利部颁发的《水利建设项目经济评价规范》规定,计算国民经济评价指标：经济内部收益率为12.71%大于8%,经济效益费用比为1.25大于1,经济净现值大于0,表明该项目具有良好的国民经济效益,有利于促进灌区产业结构调整和农村经济发展.