桑干河灌区经济引洪流量的确定

桑干河灌区经济引洪流量的确定

王志鹏

 朔州市水利勘测设计有限责任公司  山西省朔州市036002    

文摘  朔州市桑干河灌区是清洪水两用灌区，原渠道设计洪水流量为50m3/s。文中初步探索了本灌区的引洪流量确定方法，并进一步分析了引洪流量大小与工程规模投资的相关关系，以及引用洪水的作用与灌溉效益。得出在满足渠道水力要求的前提下，洪水流量一般取偏小值较为适宜，本灌区引洪流量由原50 m3/s降为25 m3/s经济效益较为显著。

关键词 灌区  引洪流量  确定

1  前言

桑干河灌区为清洪两用灌区，灌溉水源由东榆林水库调节供给，清水源为神头泉，随着上游平朔露天煤矿、神头电厂、其它工矿业的发展，神头泉组流量由70年代的8.6 m3/s，减少到现在的不足5.0 m3/s，工农业用水矛盾日益突出。如何利用好河道洪水就显得很有意义，在此情况下恰当地确定洪水流量就是一个非常关键的课题。

灌区设计面积24000hm2，原设计洪水流量50 m3/s。1997年灌区规划设计时，考虑到洪水历时及规模，确定为总干渠以上范围为洪水利用区，并对原设计洪水流量进行了校核验证。

东榆林水库自1979年垮坝失事至今一直是空库渡汛，因此不考虑水库对洪水的调节作用。

2  基本资料

资料来源于各年度水文年鉴桑干河罗庄测站（渠首所在地）的实测洪水资料。对近30年来各次洪水进行分析整理，共选出97次洪水进行计算分析。

把每一次洪水过程数据输入微机，运用编好的程序求其洪量。然后根据各次洪量及各年洪量进行频率计算。

频率P=31%—35%的5次洪水定为3年一遇洪水，P=48%—52%的5次洪水定为2年一遇洪水。

3  引洪水的作用

从计算结果可知（见表1）：P=25%年洪量为3600万m3左右，P=50%年洪量为1570万m3左右，P=75%为160万m3左右，3年一遇（P=33%）洪量为520万m3左右，2年一遇（P=50%）洪量为350万m3左右。结合桑干河天然年径流情况分析如下：

从频率对应年份水量分析：枯水年的洪量占年径流的0.6%，用水全靠清水；平水年洪量占年径流的5%，而达到2年一遇以上洪水也只有3次左右， 年引洪量大约1000万m3左右，可灌溉农田2000—2667hm2；丰水年洪量占年径流的10%，虽有洪水可以引用，但据实际情况本灌区上游没有必要引洪灌溉，洪水只能引来淤漫盐碱荒滩。

以上分析认为，从农作物生长期灌溉制度来看，平水年可利用部分洪水浇地，灌溉面积2000—2667hm2，占灌区设计面积1/10；而丰水年引用洪水主要是起淤荒压碱，改良土壤的作用。

表1    年径流计算结果表

4  设计引洪流量的确定

    灌区总干渠纵坡为1/3800，设计洪水流量首先要满足渠道不冲不淤条件，据灌区几十年观察试验，洪水流速达到1.0 m/s左右即能满足渠道不冲不淤、冲淤平衡的要求。根据灌区规模的实用经济断面的要求，笔者用微机编程进行试算，洪水流量最小应在25 m3/s左右。

现就3年一遇洪水及2年一遇洪水当引用流量为20、25、30、35、40、50 m3/s时，可引用洪量及工程规模投资分别作一浅析。

确定有代表性的10次洪水资料进行分析研究。通过计算机作洪水过程线进行直观分析，P=31%、P=34%、P=48%三场洪水都为低洪峰（洪峰流量小于50 m3/s，主要以20—30m3/s流量为主）长历时形式，对灌溉引水较为有利，初步认为引洪流量定为25 m3/s较为合适，不作进一步计算。P=32%、P=52%二次洪水为多洪峰形式，但主峰及洪水变化趋势与其它几次洪水相同，也不作计算。下面就选定其余5次洪水进行定量性分析(见表2)。

表2    流量与引洪量关系分析

4.1  引用洪量分析

把小于等于该设计流量以下部分作为引用洪量，计算结果详见表2，其中：边际系数=所增加的洪量/增加的流量数。

从表2计算结果中可以看出，综合5次洪水，流量从20 m3/s增至25 m3/s引用量增幅及边际系数最大，其它相对都比较小。说明洪水流量取25 m3/s，引用流量占每次洪水总量的48.7%—85.8%为210—440万m3是合适的。

4.2  设计流量与规模相关分析

本次相关分析从提高渠道水利用系数，渠道防渗单方面考虑。由于桑干河灌区地处晋北寒冷地区，渠道断面较大、冻涨破坏较重，因此按浆砌石下衬防渗布防渗来进行比较，其中浆砌石单价为134.18元/ m3，铺筑防渗布单价为6.5元/ m2，现就总干渠渠道防渗工程量及投资进行分析，计算结果见表3。

表3   引洪量与工程投资规模关系表

    表3可知：不包括其它渠道及渠系建筑物，仅总干渠进行防渗处理，流量由20 m3/s增至25 m3/s就增加直接投资费402.98万元，若按原设计流量50 m3/s则要增加1716.81万元。由前可知：灌区每年可引洪水量大约1000多万m3左右，若设计洪水流量定大了，引用洪量也不会增加多少， 反而造成工程规模大、投资高等一系列问题。从社会效益上来说，加大了防汛难度，给灌区人民财产带来不安全因素；从经济效果来说，投资与收入相差甚大，不经济合算。因此干渠洪水流量取25 m3/s比较合适。

作者简介:马瑞文（1965出生）男，工程师。1984年毕业于山西省水利学校农水专业、1990年毕业于水利部丹江口职工大学微机专业。

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