針對(duì)新疆農(nóng)田水利工程規(guī)劃設(shè)計(jì)與灌溉技術(shù)的探討

王海軍

(新疆瑞祥農(nóng)牧工程咨詢?cè)O(shè)計(jì)院有限公司，新疆 烏魯木齊 830000)

新疆地區(qū)極為干旱，嚴(yán)重缺少降水，整個(gè)新疆地區(qū)全年降水為154.5 mm，為全國(guó)平均數(shù)的23%，年平均徑流深只有48.2 mm，為全國(guó)平均數(shù)的17%。與之不同的是，存在著嚴(yán)重的蒸發(fā)現(xiàn)象，南疆地區(qū)擁有數(shù)量眾多的耕地與傾斜平原，干旱指數(shù)可以達(dá)到30以上，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)只能依靠灌溉技術(shù)，屬于明顯的干旱灌溉農(nóng)業(yè)區(qū)。

新疆地區(qū)的灌溉已經(jīng)發(fā)展了很長(zhǎng)時(shí)期，有利于發(fā)展當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)牧業(yè)。但存在的主要問題是水資源分布不均，嚴(yán)重缺少水資源。灌區(qū)內(nèi)的主要水利工程是在20世紀(jì)50年代修建的，由于建設(shè)時(shí)間長(zhǎng)，標(biāo)準(zhǔn)低，水庫(kù)和渠首設(shè)計(jì)安排不合理，工程質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，且沒有后續(xù)的配套工程，不能實(shí)現(xiàn)水土保持與管理。該地區(qū)雖然在20世紀(jì)90年代進(jìn)行了后期的改造，但存在的問題依然很多。

1 新疆農(nóng)牧灌區(qū)及水利工程的主要問題分析

1.1 缺乏控制性山區(qū)調(diào)蓄水庫(kù)，平原水庫(kù)病險(xiǎn)老化

新疆地區(qū)嚴(yán)重缺少降水，年際河流徑流量年內(nèi)分布不均，存在較大的變化，降水主要集中于每年的6—8月。降水不能與灌區(qū)的需水協(xié)調(diào)，與農(nóng)牧業(yè)的生產(chǎn)存在較大矛盾。不包括新疆地區(qū)的北疆地區(qū)，很多灌區(qū)的春季降水只占全年降水的10%。很多河流沒有水庫(kù)水資源的有力支持，農(nóng)作物在生長(zhǎng)過程中需要水的時(shí)期，水庫(kù)不能實(shí)現(xiàn)有效供水，存在嚴(yán)重的干旱現(xiàn)象。特別是南疆地區(qū)不具備完善的灌溉調(diào)節(jié)工程，農(nóng)牧業(yè)發(fā)展不合理，存在嚴(yán)重的春旱與春秋季來水、用水矛盾，而冬季來水又不能發(fā)揮應(yīng)有的作用，不利于新疆水資源的應(yīng)用。

1.2 引水渠首工程標(biāo)準(zhǔn)低，規(guī)劃設(shè)計(jì)不完善

新疆當(dāng)前擁有各種引水渠首417座，32.8萬km的渠道總長(zhǎng)，涉及建筑40多萬座，可以每年完成引水420×108m3，但在實(shí)際建設(shè)中工程建設(shè)不達(dá)標(biāo)，沒有配套設(shè)施，設(shè)備建成年數(shù)久遠(yuǎn)。當(dāng)前，引水工程的供水能力只能達(dá)到設(shè)計(jì)量的70%。

新疆地區(qū)存在較大的河流洪水，山溪性多沙河流存在較高的洪枯比，在發(fā)生洪水時(shí)含沙量較大，最近幾年發(fā)生了嚴(yán)重的超標(biāo)準(zhǔn)洪水流量。很多渠首在建設(shè)過程中嚴(yán)重缺乏資金，沒有依據(jù)現(xiàn)時(shí)情況設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)，水利設(shè)施基礎(chǔ)不達(dá)標(biāo)，很多渠首已經(jīng)不能使用。很多灌區(qū)引水口發(fā)展為標(biāo)準(zhǔn)更低的引水設(shè)備，不能達(dá)到引水保證率，每年出現(xiàn)大量的洪水沖毀引水口現(xiàn)象，制約了灌溉與發(fā)電的發(fā)展。

1.3 水資源利用不合理，生態(tài)環(huán)境日益惡化

新疆水資源主要存在以下問題:?不能全面規(guī)劃水資源;?水資源不能發(fā)揮應(yīng)有的作用。生產(chǎn)生活用水與環(huán)境用水不能協(xié)調(diào)，有的地區(qū)只看到眼前利益而不顧生態(tài)環(huán)境，很多灌區(qū)內(nèi)部存在嚴(yán)重的引水過量，但沒有排水設(shè)備的現(xiàn)象，因此出現(xiàn)了大量的次生鹽漬化土地。

1.4 農(nóng)牧業(yè)比例失衡，作物種植結(jié)構(gòu)不合理

新疆地區(qū)主要發(fā)展農(nóng)牧業(yè)，但地區(qū)內(nèi)的主要水源都用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，而很少用于牧業(yè)生產(chǎn)，農(nóng)牧業(yè)發(fā)展不平衡，不能實(shí)現(xiàn)科學(xué)種植農(nóng)作物。所以很多牲畜只能生存于天然草場(chǎng)，而造成了草場(chǎng)的嚴(yán)重破壞，進(jìn)一步破壞了生態(tài)環(huán)境。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，不能實(shí)現(xiàn)合理種植，一些農(nóng)作物大量種植，限制了倒茬輪作，發(fā)生了較為嚴(yán)重的病蟲害，同時(shí)加劇了可供灌溉水量與需水量之間的矛盾。

2 新疆水利工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)

2.1 做好水資源的綜合利用規(guī)劃

發(fā)揮水資源的綜合利用與遠(yuǎn)近期水利工程規(guī)劃的作用，進(jìn)一步做好水利工程建設(shè)、治理塔里木河、規(guī)劃牧區(qū)工作。借助于工程布局與工程措施，促進(jìn)新疆地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，做好節(jié)約用水工作，促進(jìn)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。在建設(shè)水利工程過程中，不但要實(shí)現(xiàn)全面利用水資源的目標(biāo)，而且還需及時(shí)轉(zhuǎn)變思想，制訂合理規(guī)劃目標(biāo)，對(duì)出現(xiàn)的新問題新情況進(jìn)行認(rèn)真研究，同時(shí)協(xié)調(diào)好工程規(guī)劃與生態(tài)建設(shè)、投資效益的關(guān)系。

2.2 加強(qiáng)綜合性重點(diǎn)水利工程建設(shè)及灌區(qū)治理

最近幾年，隨著新疆地區(qū)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，供水與需水矛盾越來越突出，應(yīng)該大力發(fā)展山區(qū)水庫(kù)建設(shè)，可以有效緩解平原水庫(kù)壓力，防止水量流失，提高供水量，進(jìn)一步開發(fā)水電資源，重視處理新疆河道來水年內(nèi)分配不均的問題。如:建設(shè)完成的阿克蘇河大石峽水庫(kù)，可以緩解當(dāng)?shù)仄皆畮?kù)的壓力，使水庫(kù)蒸發(fā)滲漏減少了2億m3;建成的葉爾羌河下坂地水庫(kù)可以進(jìn)一步緩解當(dāng)?shù)仄皆畮?kù)的供水壓力，使水量損失減少2.4億m3，由此產(chǎn)生的電能，可以完成地下水8億m3的發(fā)掘。

重視做好山區(qū)水庫(kù)建設(shè)與水電綜合利用工作，大力發(fā)展流域電力工業(yè)，可以有力支持下游灌區(qū)的豎井排灌與控制地下水的發(fā)展。做好土壤鹽漬化與置換河水工作，進(jìn)一步豐富下游河道生態(tài)用水。遠(yuǎn)期目標(biāo)可以利用建設(shè)大型山區(qū)水庫(kù)，向流域缺水地區(qū)供水，進(jìn)一步緩解水資源分布不均現(xiàn)象，滿足生態(tài)用水需要。聯(lián)合調(diào)度控制性水庫(kù)，科學(xué)開發(fā)水資源，最優(yōu)組合蓄、引、輸、灌、提、排等，爭(zhēng)取達(dá)到生態(tài)環(huán)境的良性循環(huán)，保證新疆地區(qū)經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)持續(xù)性發(fā)展。

2.3 處理好山區(qū)水庫(kù)建設(shè)與灌區(qū)平原水庫(kù)改造利用的關(guān)系

新疆地區(qū)擁有485座水庫(kù)，但只有50多座山區(qū)水庫(kù)，平原水庫(kù)在水庫(kù)供水中依然占據(jù)主要地位。而平原水庫(kù)存在的主要問題是水頭低，沒有合理的設(shè)計(jì)施工和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)?shù)夭牧弦膊荒馨l(fā)揮應(yīng)有的作用，短期內(nèi)施工建設(shè)，投入資金較少，數(shù)量較多;很多山區(qū)水庫(kù)存在發(fā)電、灌溉與防洪的眾多優(yōu)點(diǎn)，但山區(qū)水庫(kù)在發(fā)電與灌溉用水過程中存在區(qū)別。為了協(xié)調(diào)這一工作，要求平原水庫(kù)負(fù)責(zé)電站的反調(diào)節(jié)，可以有效提高水資源利用率，解決發(fā)電與灌溉矛盾。所以，大部分的平原水庫(kù)在今后較長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)還需應(yīng)用，可以提高水資源利用率，科學(xué)配置工程建設(shè)。

3 灌區(qū)綜合治理、工程改造及生態(tài)建設(shè)

灌區(qū)內(nèi)的綜合治理工作要協(xié)調(diào)農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)，確定合理的農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)，保證灌區(qū)需水與供水的合理對(duì)接。在發(fā)展灌區(qū)生態(tài)建設(shè)過程中還需做好土壤改良工作，以保護(hù)灌區(qū)和荒漠生態(tài)系統(tǒng)為目的，合理調(diào)整地下水的開發(fā)利用。保證水資源發(fā)揮應(yīng)有的作用，合理調(diào)整各階層用水，做到科學(xué)向下游生態(tài)區(qū)輸水。

3.1 引水渠首工程改建與加固改造

新疆地區(qū)當(dāng)前擁有470多座引水渠首，引水渠首供水在農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用，可以為農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)提供80%的用水，有力支持著農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)。引水渠首一般情況下都建成于出山口，存在較多的作用，如引水灌溉、分洪、提供電源、防沙、蓄冰、處理泥沙等。最近利用建設(shè)引水工程與配套設(shè)施，有力改善了引水條件，使引水保證率不斷提升，提高了水資源的利用率。

原來修建的引水渠首彎道過平，選擇造床流量時(shí)沒有充分全面，人工彎道過寬，半徑過大，環(huán)流強(qiáng)度不夠，不能實(shí)現(xiàn)有效排沙。遇有中小流量時(shí)水流不能滿槽，環(huán)流作用不夠，不能有效帶走大量泥沙，造成了嚴(yán)重的上下游河床與彎道內(nèi)泥沙的沉積。進(jìn)水閘前存在較多泥沙，引水量過小。在改建彎道式渠首時(shí)要進(jìn)一步減窄彎道，加大彎道曲率。設(shè)計(jì)彎道流量為P=90%頻率值。區(qū)分興利流量與設(shè)計(jì)洪水，發(fā)揮泄洪的作用，排除泥沙，保證渠首的運(yùn)行不受自然條件的制約。另外，嚴(yán)格管理灌溉期用水間隔與汛期集中的現(xiàn)象，在灌溉期與汛期，利用較短時(shí)間降低水位拉沙，保證引水渠首擁有豐富的沉沙庫(kù)容。

3.2 平原水庫(kù)改造及病險(xiǎn)庫(kù)加固措施

新疆平原水庫(kù)大壩地基一般情況下都是粉細(xì)砂和砂壤土、黏土等，水庫(kù)蓄水會(huì)破壞地基，發(fā)生地震會(huì)產(chǎn)生液化現(xiàn)象，所以水庫(kù)震害嚴(yán)重影響著水庫(kù)安全。在加固高烈度區(qū)水庫(kù)時(shí)要保證不斷加寬壩體，提高穩(wěn)定性，選擇防滲墻插入土壩部分的黏土料時(shí)，要選擇高塑性含黏量的土料。在設(shè)計(jì)反濾層過程中要考慮到心墻土料顆粒特征與分散性，應(yīng)用的分散性土料要提高反濾層設(shè)計(jì)。要及時(shí)檢驗(yàn)進(jìn)場(chǎng)的土料、砂礫料、反濾料、過渡料料場(chǎng)加強(qiáng)土工，在掌握試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上合理設(shè)計(jì)控制指標(biāo)，才能有力支持施工與驗(yàn)收工作的進(jìn)行。為了保證水庫(kù)安全，要隨時(shí)監(jiān)測(cè)水庫(kù)工程，主要內(nèi)容有觀測(cè)壩體浸潤(rùn)線、滲流情況，進(jìn)一步完整排水系統(tǒng)。

3.3 調(diào)整灌溉排水系統(tǒng)及排水工程建設(shè)

新疆地區(qū)存在大量的明渠排水，在控制地下水位時(shí)主要應(yīng)用排水干渠和排水支渠。因?yàn)槊髋潘?huì)造成邊坡的垮塌，不利于排水渠排水，會(huì)導(dǎo)致地下水位上升，嚴(yán)重影響農(nóng)作物生長(zhǎng)與周圍環(huán)境，也會(huì)對(duì)渠道造成一定的破壞，不利于工程運(yùn)行管理。遇到耕地下面不透水層時(shí)可以利用暗管排水的措施。另外，因?yàn)榕潘髑吰虏淮螅€需占用較多耕地，雖然暗渠需要投資較多，但易于管理，可以有效控制地下水位。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)與技術(shù)的不斷發(fā)展，要大力發(fā)展灌區(qū)豎井排灌，合理控制地下水位。

4 結(jié)論

當(dāng)前，新疆地區(qū)的平原水庫(kù)在解決春旱、調(diào)節(jié)工農(nóng)牧業(yè)用水、分洪過程中發(fā)揮著重要作用。因此新疆地區(qū)還需進(jìn)一步借助平原水庫(kù)的作用，認(rèn)真處理平原水庫(kù)在運(yùn)行中發(fā)生的各種問題，不斷提高其供水調(diào)蓄能力與供給灌區(qū)地表水能力。制訂合理規(guī)劃，建設(shè)效益較高的山區(qū)水庫(kù)，有效利用洪水季節(jié)性特點(diǎn)，提高河道的輸水能力，防止發(fā)生洪災(zāi)，進(jìn)一步減少堤防工程投入，使水資源發(fā)揮應(yīng)有的作用。做好灌區(qū)與下游河道的生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作，重視水電開發(fā)，有力支持工副業(yè)的用電，制訂合理的地下水開發(fā)計(jì)劃，在電力上有力支持水源地、豎井排灌、控制地下水位工作的進(jìn)行。可以制訂遠(yuǎn)期發(fā)展目標(biāo)，如:建設(shè)大型山區(qū)水庫(kù)，完成聯(lián)合調(diào)度山區(qū)控制性水庫(kù)工作，科學(xué)利用水資源。重視春旱缺水和夏季洪水的現(xiàn)象，保證全面優(yōu)化水庫(kù)的蓄、引、輸、灌、提、排的功能，大力保護(hù)生態(tài)環(huán)境，保證新疆地區(qū)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)性發(fā)展?！?/p>

［1］付金山.農(nóng)田水利灌溉工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)［J］.現(xiàn)代企業(yè)教育，2012(18).

［2］王海濤.試論農(nóng)田水利工程灌溉規(guī)劃設(shè)計(jì)［J］.科技創(chuàng)業(yè)家，2012(23).

［3］付海波，武冬錕.農(nóng)田水利建設(shè)中節(jié)水灌溉技術(shù)的探討［J］.河南科技，2012(20).