洛惠渠灌區(qū)水資源優(yōu)化配置研究

洛惠渠灌區(qū)水資源優(yōu)化配置研究

1農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地型羅慧渠灌溉是陜西省關(guān)中平原東部的一個灌溉。1933年，著名愛國將領(lǐng)楊虎城將軍和現(xiàn)代水利大師李義禮主持了該計劃。該項目于1934年竣工，并于20世紀(jì)50年代竣工。在澄城縣交道鄉(xiāng)狀頭村筑壩自流引北洛河水進(jìn)行灌溉,目前,有效控制灌溉面積包含大荔、蒲城、澄城3縣28個鄉(xiāng)(鎮(zhèn))及3個國營農(nóng)場,受洛河徑流影響及樞紐引水條件限制,北洛河水已不能完全保證受益面積用水需求,必須利用地下水與東雷二期抽黃補水作為灌區(qū)的補充水源。開灌以來,灌區(qū)對改善當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境、調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展發(fā)揮了不可替代的作用,已成為陜西省重要的商品糧、優(yōu)質(zhì)棉、多品種瓜果和高新農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)基地。據(jù)2005年統(tǒng)計資料,灌區(qū)年產(chǎn)糧食6.4萬t、棉花1.8萬t、瓜果38.9萬t,農(nóng)業(yè)產(chǎn)值超過11億元,約占當(dāng)?shù)貒窠?jīng)濟(jì)總值的70%。但是,隨著灌區(qū)灌溉面積的擴大和作物結(jié)構(gòu)的顯著變化,灌溉的適時性更為強烈,作用更為重要,受水源條件影響,灌溉供需矛盾日顯突出。據(jù)分析,灌區(qū)年平均缺水1.02億m3,年少產(chǎn)糧食1.3萬t,棉花0.5萬t,瓜果6.2萬t,按照現(xiàn)行農(nóng)產(chǎn)品價格計算,年農(nóng)業(yè)損失1.5億元。2種植結(jié)構(gòu)及產(chǎn)量灌區(qū)的供水對象與任務(wù)是農(nóng)業(yè)灌溉,20世紀(jì)90年代以前,灌區(qū)作物以糧食為主,棉花等經(jīng)濟(jì)作物為輔,種植糧經(jīng)比為6:4,隨后,隨著農(nóng)村改革開放的深入,農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷調(diào)整,種植結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大變化,糧經(jīng)比目前為1:9。根據(jù)灌區(qū)統(tǒng)計資料,2005年作物種植結(jié)構(gòu)為棉花2.19萬hm2、果林1.42萬hm2、其他經(jīng)濟(jì)作物0.97萬hm2、糧食作物0.37萬hm2,以現(xiàn)行灌溉面積、作物布局、灌溉制度(P=75%)和灌溉水利用系數(shù)推算,灌區(qū)作物年需水量為3.2億m3。按照灌區(qū)水源供給規(guī)劃,應(yīng)從北洛河引水2.4億m3,東雷二期抽黃灌區(qū)補水0.5億m3,開采地下水0.3億m3。3水源對灌溉3.1u3000缺乏沙量大的丘陵北洛河為灌區(qū)的主要引水水源,其發(fā)源于陜西省定邊縣白于山,全長680.3km,平均比降1.53‰,洛惠渠渠首樞紐以上流域面積25154km2,占流域總面積26905km2的93.5%。北洛河流域所處地理位置氣候自北向南由中溫帶過度到暖溫帶,流經(jīng)陜北黃土丘陵溝壑區(qū)和渭北黃土高原溝壑區(qū),受大氣環(huán)流和下墊面影響,具有年際、年內(nèi)徑流分配不均,含沙量大的特點。據(jù)壯頭水文站1958～2003年的觀測資料分析,多年平均徑流量8.7億m3,其中7～9月占46.6%,多年平均輸沙量8500萬t,與來水關(guān)系基本協(xié)調(diào),水大沙量大,水小沙量少,7～9月占全年輸沙量的92.2%。1995～2004近10年,平均徑流量下降到6.6億m3,演變趨勢為逐年減小。根據(jù)灌區(qū)灌溉統(tǒng)計資料,渠首引水量由多年平均的2.04億m3下降到近10年的1.5億m3,河源徑流對灌區(qū)的影響由0.36億m3上升到0.9億m3。據(jù)分析,隨著洛河上游南溝門水利樞紐工程與沿途小水電、抽水站的開發(fā)建設(shè),2010年前后河道徑流將減小到5.7億m3左右,灌區(qū)渠首引水量會減小到1.3億m3左右,河源徑流對灌區(qū)的影響進(jìn)一步增大,上升到1.1億m3。3.2黃種植灌溉面臨的主要困難東雷二期抽黃灌區(qū)建成于20世紀(jì)90年代末,按照灌區(qū)建設(shè)規(guī)劃向洛惠渠灌區(qū)補水0.5億m3,解決洛惠渠灌區(qū)水量不足、供需矛盾突出問題。但是,近年黃河徑流明顯減小,甚至發(fā)生斷流,國家對抽用黃河水量得到限制,黃河河道淤積嚴(yán)重,主流偏移,二黃1級站取水條件惡化,運行以來,年最長抽水時間不足100d,最大抽水量1.2億m3。①無法滿足本灌區(qū)作物用水之需求。②二黃灌區(qū)與洛惠渠灌區(qū)作物種植結(jié)構(gòu)明顯不同,用水時間差異較大,難以適時補給。③水價差異大。按照協(xié)議價格,二黃從總干渠補水口計價0.21元/m3,加上各級渠道輸水損失,征費水價達(dá)到0.43元/m3,灌區(qū)群眾不愿接受。受以上原因影響,2001～2005年平均每年補水量僅0.04萬m3,遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到計劃補給的0.5億m3,影響可而已見。3.3灌溉入滲補給量根據(jù)灌區(qū)多年地下水調(diào)查資料分析,全灌區(qū)地下水儲存總量為1.16億m3,可開采量0.74億m3,水位埋深0～33m,主要為降雨與灌溉入滲補給,水質(zhì)礦化度較高,全鹽量0～3g/L,占64%,3g/L以上占36%。按照灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)并結(jié)合灌區(qū)具體情況,宜用全鹽量≤2g/L進(jìn)行灌溉。據(jù)統(tǒng)計,在灌區(qū)下游渠井雙灌地區(qū),年平均開采量僅為0.23億m3,且開采不平衡、局部開采過量,補給不足,造成渠廢井毀,同時,約有0.53萬hm2農(nóng)田長期依靠地下水灌溉,土地板結(jié),形成中低產(chǎn)田,對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響較大,已引起灌區(qū)及當(dāng)?shù)卣叨戎匾暋?北洛河水源觀察,主要體現(xiàn)為做上述水源影響分析表明,二期抽黃補水和開采地下水是灌區(qū)的補充水源,影響程度較小,挖掘潛力不大,而北洛河是灌區(qū)的主要水源,對灌區(qū)的影響程度最大,因此,必須從北洛河水源尋找解決灌區(qū)缺水的根本辦法。根據(jù)洛河近10年水文資料,考慮到上游南溝門水庫修建后的影響,扣除洪水期水量和非灌溉季節(jié)來水,經(jīng)分析計算,洛河每年還有1.3億m3徑流可供調(diào)節(jié),通過適當(dāng)工程措施進(jìn)行攔蓄,完全可以解決灌區(qū)水源不足、嚴(yán)重影響灌溉生產(chǎn)、制約當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展之關(guān)鍵問題。4.1渠首大壩的加固設(shè)計灌區(qū)原渠首大壩為漿砌石重力壩,運行已達(dá)70余年,老化嚴(yán)重,產(chǎn)生裂縫40多條,據(jù)南京水利科學(xué)研究院檢測評價,存在許多安全隱患,被迫于2004～2005年對渠首大壩進(jìn)行了除險加固,消除了大壩的不安全因素,并且按照樞紐加壩加閘要求對壩體進(jìn)行了加固改造,增設(shè)了3孔排沙底孔和引水閘。在此基礎(chǔ)上實施渠首加閘工程,只須在現(xiàn)132m溢流壩段加設(shè)7孔閘門,可使大壩正常蓄水位由405m增加到411m,形成511萬m3的調(diào)蓄庫容,通過年內(nèi)多次調(diào)節(jié),每年可增加供水量2770萬m3,有效改善渠首引水條件,平抑洛河徑流劇烈波動影響,緩解灌區(qū)灌溉供需矛盾。4.2聯(lián)合調(diào)節(jié)洪水據(jù)初步考察論證,擬在距渠首上游18km處的三眼橋水電站壩址引水,引水高程462m,修建28km引水渠線、縣西河渠庫結(jié)合樞紐和大浴河水庫,將洛河非灌溉季節(jié)和灌溉季節(jié)多余水量蓄于其中,形成縣西河與大浴河水庫聯(lián)合調(diào)節(jié)。這時縣西河水庫調(diào)節(jié)庫容為1198萬m3,大浴河水庫調(diào)節(jié)庫容為9551萬m3,兩庫累計年調(diào)節(jié)水量10749萬m3。加上灌區(qū)輸水設(shè)施進(jìn)一步改造,采取必要的節(jié)水措施,減少渠道輸水損失,年可節(jié)水3000萬m3,完全滿足灌區(qū)作物需水要求,徹底解決灌溉缺水問題。5灌溉影響因素洛惠渠灌區(qū)歷史悠久,通過20世紀(jì)50～70年代擴灌配套,灌溉面積不斷擴大,引水能力已不能滿足作物灌溉需要,受北洛河徑流和渠首取水條件影響,引流不足,二期抽黃灌區(qū)補水制約因數(shù)較多,地下水水質(zhì)不良開采有限,導(dǎo)致灌區(qū)灌溉供需矛盾存在多年,日趨突出,嚴(yán)重影響灌區(qū)灌溉生產(chǎn)和當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)發(fā)展。通過水源分析,