汾河清水復(fù)流北趙聯(lián)接段工程設(shè)計(jì)方案比選

許志超

（山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，山西 太原 030024）

汾河清水復(fù)流北趙聯(lián)接段工程，位于山西省西南部的河津市和萬(wàn)榮縣境內(nèi)，工程起于汾河干流下游西范，至廟前入河口段結(jié)束，復(fù)流長(zhǎng)度20.31 km。該段河床寬淺、水流散亂多變，主槽遷徙不定，為堆積游蕩性河道。工程區(qū)域內(nèi)主要水利工程有西范電灌站和廟前提水工程。

復(fù)流工程利用禹門(mén)口一級(jí)泵站改擴(kuò)建工程，向西范灌區(qū)、西范東擴(kuò)灌區(qū)、北趙灌區(qū)及汾河下游河道進(jìn)行生態(tài)補(bǔ)水。輸水線路為禹門(mén)口一級(jí)泵站擴(kuò)建工程的渠道末端——汾河西范——廟前段。汾河西范——廟前段為本工程的清水復(fù)流段。

1 工程概況

汾河清水復(fù)流北趙聯(lián)接段工程，主要向西范及北趙灌區(qū)供水。目前萬(wàn)榮縣西范灌區(qū)站前的黃河水是靠岸的，但隨著黃河、汾河護(hù)岸堵串工程的實(shí)施，將來(lái)只能從汾河提水，而汾河又常常斷流，現(xiàn)主要依靠河灘深井供水。北趙聯(lián)接段工程20 世紀(jì)90 年代的水源可研報(bào)告選擇的廟前和大石嘴兩個(gè)水源位置，現(xiàn)在均已脫流。因此，西范和北趙灌區(qū)急需新的灌溉水源工程。

汾河西范至廟前段為汾河下游末斷，根據(jù)汾河下游的河津水文站1956～2000 年的觀測(cè)資料，最小流量為0，多年平均斷流天數(shù)在20 d 左右。由于汾河下游段主要流經(jīng)經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)地區(qū)，河流納污量劇增，而匯流較少，河流自?xún)糇饔貌幻黠@，因此河流污染最為嚴(yán)重，而且在河津、稷山、新絳汾河河谷一帶地下水超采嚴(yán)重，生態(tài)環(huán)境日益惡化。

根據(jù)《山西省水生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)與修復(fù)規(guī)劃》報(bào)告，汾河下游由引沁入汾工程進(jìn)行補(bǔ)水。沁河上建設(shè)的和川引水工程建成后，使沁河水自流至草峪嶺隧洞，出洞后進(jìn)入汾河支流洪安澗河。洪安澗河南支的工程有五馬水庫(kù)，考慮到和川引水工程和五馬水庫(kù)建成后，將與下游的曲亭水庫(kù)、澇河水庫(kù)和巨河水庫(kù)聯(lián)合運(yùn)用，以解決臨汾市古縣、堯都區(qū)、洪洞等地的工農(nóng)業(yè)需水要求。同時(shí)考慮到沁河本流域需水要求，近期汾河西范至河口段清水復(fù)流水量，考慮由汾河清水復(fù)流北趙聯(lián)接段工程進(jìn)行補(bǔ)充。

2 工程設(shè)計(jì)方案

工程線路起點(diǎn)位于禹門(mén)口沉沙池東南的一級(jí)站改擴(kuò)建工程的渠道末端，渠線沿黃河大堤外側(cè)，向南至清澗灣，跨過(guò)黃河大堤，橫穿清澗灣至大石咀，在大石咀處從黃河大堤越過(guò)，沿黃河大堤外側(cè)，繼續(xù)向南行至小石咀，沿小石咀處黃河清淤疏浚小北干流放淤試驗(yàn)工程的輸沙渠東側(cè)，南行至放淤試驗(yàn)工程的沉沙條渠后進(jìn)入，線路長(zhǎng)10.608 km；在沉沙條渠中繼續(xù)南行7.051 km 后出，渠線向西南方向行3.866 km 至汾河大堤外；設(shè)節(jié)制分水閘，分別經(jīng)912 m 倒虹將水送入西范提水泵站一級(jí)站前池，或經(jīng)580 m 渠道將水送入汾河主河道(即西范入汾口)，再經(jīng)20.31 km 汾河天然河道，將水送至汾河入黃口，在入黃口設(shè)橡膠壩攔水，北趙引黃灌溉工程廟前一級(jí)站從橡膠壩庫(kù)區(qū)取水。本工程的三種設(shè)計(jì)方案分別是：首部沉沙池方案設(shè)計(jì)、利用放淤區(qū)沖沙設(shè)計(jì)和輸水渠加沉沙條渠設(shè)計(jì)。

2.1 首部沉沙池設(shè)計(jì)

從禹門(mén)口一級(jí)站改擴(kuò)建工程末端取水后直接進(jìn)入沉沙池，沉沙池共分五廂，其中四廂運(yùn)行，一廂沖沙；沉沙池寬90 m，深6.0 m，長(zhǎng)180.72 m，沉沙后的水流經(jīng)22.105 km 渠道送入西范入汾口和西范一級(jí)站進(jìn)水前池；沉沙池中沉下的泥沙經(jīng)沖沙渠排入黃河邊灘。

該方案需新建渠道22.105 km，利用汾河天然河道長(zhǎng)20.31 km，線路全長(zhǎng)42.415 km。建筑物有沉沙池、節(jié)制沖沙閘各1 座；渡槽1 座，長(zhǎng)150 m；西范節(jié)制分水閘1 座；向西范供水穿汾河倒虹吸1 座，長(zhǎng)912 m；渠道與道路交叉處設(shè)置公路橋15 座，橋涵2 座，攔汾河橡膠壩1 座，壩長(zhǎng)70 m。

2.2 利用放淤區(qū)沖沙設(shè)計(jì)

從禹門(mén)口一級(jí)站改擴(kuò)建工程末端取水，由渠道輸水10.608 km 后入放淤區(qū)，在放淤區(qū)的東圍堤內(nèi)側(cè)修建一廂條渠，條渠寬80 m，長(zhǎng)7 051 m，條渠末尾設(shè)置渠道進(jìn)水閘和沖沙閘。清水從進(jìn)水閘進(jìn)入下游渠道，行4.446 km 到西范入汾口和西范一級(jí)站進(jìn)水前池，線路全長(zhǎng)22.105 km。條渠沉滿(mǎn)沙后，利用灌溉間隙進(jìn)行沖沙，泥沙通過(guò)沖沙閘，進(jìn)入長(zhǎng)2 230 m 的矩形沖沙渠，最后通過(guò)入黃河退水閘排入黃河。

沖沙條渠方案需新建渠道15.054 km，新建沖沙條渠7.051 km，利用汾河天然河道20.31 km，線路總長(zhǎng)42.415 km。建筑物有節(jié)制沖沙閘1 座、渡槽1 座（長(zhǎng)150 m）、沖沙條渠1 條、渠道進(jìn)水閘1 座、沖沙閘1 座、入黃退水閘1 座、沖沙渠1 條（長(zhǎng)2.23 km）、西范節(jié)制分水閘1 座、向西范供水穿汾河倒虹吸1 座（長(zhǎng)912 m）；渠道與道路交叉處設(shè)置公路橋15 座，橋涵2 座，攔汾河橡膠壩1 座，壩長(zhǎng)70 m。

2.3 輸水渠加沉沙條渠方案

從禹門(mén)口一級(jí)站改擴(kuò)建工程末端取水后，由7.97 km 渠道將水送入黃委已建成的黃河小北干流放淤試驗(yàn)工程的輸沙渠，經(jīng)2.6 km 將水引至放淤區(qū)，在放淤區(qū)首部修建節(jié)制進(jìn)水閘，沿放淤區(qū)左圍堤平行修建長(zhǎng)7.051 km 的渠道和沉沙條渠。當(dāng)來(lái)水泥沙含量較大需要沉沙時(shí)即通過(guò)閘門(mén)控制，將水引入新修建的沉沙條渠內(nèi)進(jìn)行沉沙，清水通過(guò)沉沙條渠尾部設(shè)置的渠道進(jìn)水閘進(jìn)入下游渠道；當(dāng)來(lái)水泥沙含量小于35 kg/m3時(shí)，通過(guò)閘門(mén)控制將水直接引至下游渠道。

該方案新建渠道19.467 km，利用現(xiàn)有黃委輸沙渠2.6 km，新建沉沙條渠寬120 m、長(zhǎng)7 051 m；利用汾河天然河道20.31 km，線路總長(zhǎng)42.38 km。建筑物有節(jié)制沖沙閘1 座，渡槽1 座（長(zhǎng)150 m），節(jié)制進(jìn)水閘1 座，渠道節(jié)制閘1 座，渠道進(jìn)水閘1 座，西范節(jié)制分水閘1 座，向西范供水穿汾河的倒虹吸1 座（長(zhǎng)912 m），渠道與道路交叉處設(shè)置公路橋15 座、橋涵2 座，攔汾河橡膠壩1 座（長(zhǎng)7.051 km）。

3 方案比較

首部沉沙池方案在渠首建沉沙池，經(jīng)過(guò)沉沙處理后的水再進(jìn)入渠道，不會(huì)造成渠道的嚴(yán)重淤積，極大地方便了渠道的運(yùn)行管理，而且沉沙池緊靠黃河大堤外側(cè)布置，也便于沉沙池沖沙，另外沉沙池長(zhǎng)180.7 m，寬90 m，占地較少且為黃河灘地，工程量較小，但比較省內(nèi)、外黃河各段泥沙的處理方式及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，目前還沒(méi)有很好的泥沙解決辦法。該方案總投資38 793.30 萬(wàn)元，其中工程占地補(bǔ)償投資7 659.9 萬(wàn)元。

利用放淤區(qū)沖沙方案的條渠，布置在整個(gè)渠線的中下部，條渠前的10.608 km 渠道極易形成淤積，不便于渠道的運(yùn)行和管理；沖沙條渠長(zhǎng)7 051 m，長(zhǎng)度較大，也不便于水力沖沙，還需要結(jié)合機(jī)械擾動(dòng)進(jìn)行沖沙，沖沙渠長(zhǎng)2 230 m，不利于排沙；沉沙條渠和沖沙渠長(zhǎng)度較大，工程占地和工程量也比較大。工程總投資44 992.91 萬(wàn)元，其中工程占地補(bǔ)償投資為12 655.80 萬(wàn)元。

輸水渠加沉沙條渠沉沙方案，在我省浪店輸水渠沉沙輸水工程中，取得了比較好的效果。該方式在泥沙含量不大時(shí)盡量利用渠道輸水，泥沙含量大于35 kg/m3時(shí)，再利用沉沙條渠沉沙。借鑒其他同類(lèi)工程的經(jīng)驗(yàn)，本工程主要考慮7～8 月份灌溉期引水的泥沙處理，實(shí)際實(shí)施可采用分廂沉沙，先征用一廂作為沉沙條渠，經(jīng)過(guò)運(yùn)行試驗(yàn)后，根據(jù)運(yùn)行沉沙的效果和條渠淤積情況，再確定增加沉沙條渠和改進(jìn)措施。目前該方案工程總投資39 717 萬(wàn)元，其中工程占地補(bǔ)償投資為15 142.43 萬(wàn)元?？刹僮餍詮?qiáng)，運(yùn)行期可根據(jù)實(shí)際情況增加或減少條渠數(shù)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上比較分析，三個(gè)方案均能滿(mǎn)足輸水沉沙要求，但首部沉沙池方案、利用放淤區(qū)沖沙方案理論上雖能滿(mǎn)足要求，但考慮工程主要為灌溉期的泥沙處理，加之三個(gè)方案投資相差不大，最終確定三輸水渠加沉沙條渠方案作為本工程的首選方案。