噶爾河流域灌渠配套改造工程實施方案

劉曉燕

（和田鼎晟工程試驗檢測有限公司，新疆 和田848000）

1 灌區(qū)基本概況

灌區(qū)位置為噶爾河流域伽師縣境內(nèi)平原灌溉區(qū)，屬于我國新疆維吾爾自治區(qū)西南部喀什地區(qū)。噶爾河發(fā)源于天山南麓，流經(jīng)山地、平原兩大地形區(qū)，由克孜河、蓋孜河、庫山河3個支流組成；流域東臨塔里木盆地，西北遠(yuǎn)望吉爾吉斯坦交界，西南靠近中亞諸國，北倚天山，總面積達(dá)8.18萬km2。

該區(qū)地理位于塔里木地臺的西部柯坪斷隆和西南坳陷二個次級構(gòu)造單元的過渡帶上，第三紀(jì)末喜馬拉雅山運動強烈褶皺，斷裂發(fā)育，存在地層液化、地下水及地基土有腐蝕性及凍脹等不良地質(zhì)現(xiàn)象。地震烈度為7°。工程區(qū)抗震地段穩(wěn)定性較差。

工程區(qū)平均海拔1208m，整體地形特征西高東低，由西向東平緩傾斜，域內(nèi)高差較小，平坦開闊。土地利用以耕地、可耕地、可利用草場、宜林牧荒灘草原、荒漠為主。

由于深入歐亞大陸腹地，水汽難以到達(dá)，形成了典型的干旱型大陸氣候，降水稀少，蒸發(fā)強烈，空氣干燥，春季多大風(fēng)天氣。年平均氣溫11.7℃，歷年最高氣溫41.2℃，最低氣溫-22.5℃。多年平均降雨量54mm，多年平均蒸發(fā)量2251.1mm，平均風(fēng)速1.4m/s，最大凍土深度0.87m。

伽師縣總?cè)丝?0.95萬人（2014），GDP總量57.75億元；縣農(nóng)業(yè)經(jīng)濟以種植棉花、小麥、玉米、安西茴香及伽師瓜、杏、葡萄、酸梅等農(nóng)產(chǎn)品為主；區(qū)域金屬礦藏與能源礦產(chǎn)豐富，工業(yè)有采掘業(yè)、工礦資源開采為核心的產(chǎn)業(yè)體系?？h域以維吾爾族人口為主體（95.6%），另有漢、哈薩克、回族等13個民族聚居。

喀什噶爾河流域平原種植業(yè)、畜牧業(yè)起源較早。自1996年以來，年喀什噶爾灌區(qū)骨干渠道完成的主要內(nèi)容為：總防滲163.42km。其中總干渠42.77km，干渠69.38km，分干渠30.10km，支斗渠21.17km。作為灌區(qū)重要的水源地，有吾甫水庫、西克爾兩座調(diào)節(jié)性水庫，庫容量分別為540萬，4862.4萬m3，按照區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)律進(jìn)行蓄水、放水［1～2］。

2 項目規(guī)劃必要性

伽師縣灌渠面積8.07萬hm2，承擔(dān)著農(nóng)業(yè)、工礦等飲水用水任務(wù)?？h內(nèi)牧草地、可耕地的良性發(fā)展取決于灌渠提供的水資源量，其對遏制沙漠化、穩(wěn)定生態(tài)格局具有直接作用。

2.1 存在問題

（1）灌渠主干工程年久失修，亟待更新維護(hù)。噶爾河流域灌區(qū)主干工程多建于20世紀(jì)50～60年代，流域內(nèi)總干渠及各縣總干渠、干渠、支渠、斗渠防滲率較低，工程老化損壞，渠道滲漏嚴(yán)重，缺乏維修基金，大多數(shù)建筑物都帶病運行，極大地制約了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展［3］。

（2）灌溉設(shè)施與方式不匹配，灌溉效益差。由于灌區(qū)地標(biāo)穩(wěn)定性差，作物類型多樣，傳統(tǒng)水漫灌、串灌的方法往往造成水資源的浪費和土壤養(yǎng)分流失，不利于作物健康生長。

（3）隨著灌區(qū)特色農(nóng)業(yè)的發(fā)展，居民對灌渠的服務(wù)效能要求提高。為方便不同灌溉方式的需求，建設(shè)了較多的支線、斗渠，形成了不同層級灌渠交織縱橫的渠線網(wǎng)絡(luò)，無論是全局管理還是局部管理，在引水、蓄水、灌溉調(diào)度室難以進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃，易引發(fā)灌溉糾紛；另外新型的節(jié)水灌溉技術(shù)和設(shè)備尚未得到普遍推廣，居民節(jié)水意識單?。?］。

2.2 項目內(nèi)容

本期喀什噶爾河灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造工程的建設(shè)內(nèi)容為：伽師縣和夏瓦提鄉(xiāng)干渠27.762km（0+000～27+762）的節(jié)水改造任務(wù)。

項目區(qū)位于伽師縣境內(nèi)，距離伽師縣17km，和夏瓦提鄉(xiāng)干渠主要承擔(dān)伽師縣的和夏瓦提鄉(xiāng)和夏普吐勒鄉(xiāng)的灌溉引水任務(wù)，對該段進(jìn)行防滲襯砌，設(shè)計流量18～10m3/s，加大流量22～12m3/s，控制灌溉面積為1.57萬hm2；擬改造渠系建筑物26座，其中節(jié)制分水閘4座，左或右岸分水閘8座，農(nóng)橋9座、渡槽5座。

2.3 工程規(guī)劃目標(biāo)

目標(biāo)工程區(qū)伽師縣和夏瓦提鄉(xiāng)干渠設(shè)計流量18～10m3/s，根據(jù)GB/T50600—2010《渠道防滲工程技術(shù)規(guī)范》規(guī)定，確定工程規(guī)模為中型工程，工程級別4級，建筑物設(shè)計級別為：主要建筑物4級，次要建筑物5級，臨時建筑物5級。

通過宏觀規(guī)劃與具體項目實施，在滿足區(qū)域用水供需平衡和謹(jǐn)防水超采的基本要求同時，以提高水資源利用效率和效益為目標(biāo)［6～7］，大力調(diào)整農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)，著力優(yōu)化水資源配置，強化用水需求和用水過程管理，嚴(yán)格用水總量控制。另外，緩和區(qū)域人地關(guān)系矛盾，給自然留下更多修復(fù)空間，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展［8］。

2.4 項目設(shè)計實施方案

2.4.1 渠道

渠道設(shè)計包含渠線設(shè)計和渠道斷面設(shè)計。針對工程區(qū)具體情況，原渠線基礎(chǔ)質(zhì)量較好，配套設(shè)施如道路、管理站等較完備，為避免占用耕地和減少成本，本著因地制宜原則［9-10］，確定仍采用老渠線。

（1）山麓段渠底和渠坡均采用10cm厚的C20，F(xiàn)200，W6混凝土板襯砌。

（2）上游階地段渠底及渠底以上1.0m渠坡采用抗硫水泥，下游平原段渠底采用抗硫水泥，其余段采用普通水泥。渠道設(shè)計底寬4.0～6.0m，設(shè)計水深1.33～1.51m，渠深2.1～2.4m。 渠道設(shè)計縱坡1/1330～1/3400，內(nèi)邊坡系數(shù)為1∶1.75，外坡系數(shù)為1.5。渠頂寬左岸設(shè)4.0m，右岸設(shè)2.0m。

2.4.2 水閘

本次渠道改造后，和夏瓦提鄉(xiāng)干渠設(shè)計引水流量為18m3/s，加大流量22m3/s?，F(xiàn)狀年和夏瓦提鄉(xiāng)干渠進(jìn)水閘為1孔，閘孔凈寬為3.4m，采用SL265—2001《水閘設(shè)計規(guī)范》中的公式核算過閘流量。

式中 B0為閘孔總凈寬（m）；Q為過閘流量（m3/s）；δ為淹沒系數(shù)，由hs/H0=0.632，查表得δ＝1；m′為綜合流量系數(shù)，取0.36；g為重力加速度；H0為計入行進(jìn)流速的堰水深（m）。和夏瓦提鄉(xiāng)干渠進(jìn)水閘過流能力如表1。

表1 工程區(qū)進(jìn)水閘水力計算

本次渠道改造后，和夏瓦提鄉(xiāng)干渠設(shè)計引水流量為18m3/s，加大流量22m3/s。通過進(jìn)水閘水力計算，閘孔寬度滿足要求。

2.4.3 節(jié)能

由于工程為混凝土板襯砌渠道，需耗費汽油、柴油、水、電能等。根據(jù)本工程設(shè)計方案、施工條件和要求。在土方開挖、填筑、混凝土澆筑等過程中，選用低能耗的挖掘運輸設(shè)備，為減少物料的二次轉(zhuǎn)運和棄渣及材料的占地，設(shè)計中盡量利用開挖料填筑渠堤，減少運輸距離，合理利用開挖物料，在滿足設(shè)計要求的前提下，優(yōu)化混凝土配比。在工程運行期，做到控制運行成本，節(jié)約資源。

3 灌區(qū)效益評價

3.1 經(jīng)濟效益

本項目固定資產(chǎn)投資10061.59萬元，按照相應(yīng)規(guī)范調(diào)整，得到總影子投資9110.01萬元。工程改建后，平均每年節(jié)水994.97萬m3，可改善1.57萬hm2耕地，不僅改善了生態(tài)環(huán)境還提高了該灌區(qū)的作物產(chǎn)量，其效益按改善灌溉面積的增產(chǎn)效益估計，如表2。

表2 改善灌溉面積效益

噶爾河流域灌渠配套改造工程實施改造完成后，不僅改善了生態(tài)環(huán)境還提高了該灌區(qū)的作物產(chǎn)量，其效益按改善灌溉面積的增產(chǎn)效益1388.88萬元。

3.2 節(jié)水效益

本次防滲改建完成后，節(jié)水效益比較明顯。現(xiàn)狀年渠道水利用系數(shù)0.86，設(shè)計水平年渠道水利用系數(shù)可達(dá)0.92。

以設(shè)計水平年P(guān)=75%可引水量為基數(shù)和夏瓦提鄉(xiāng)干渠引水量16582.86萬m3，節(jié)水量994.97萬m3。

3.3 環(huán)境效益

本次項目環(huán)境保護(hù)投資56.03萬元用于環(huán)境修復(fù)與治理，具體為修建納污池、清運生活垃圾、場地平整、防護(hù)林建設(shè)。

項目區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱，地標(biāo)穩(wěn)定性差，春旱、夏洪、風(fēng)沙、鹽漬化問題突出。隨著環(huán)境治理工程的穩(wěn)步推進(jìn)，在水資源方面，修繕破漏渠道，緩解渠線附近鹽堿化，并提升用水效率；土壤環(huán)境方面，促進(jìn)土體內(nèi)部生物生長，土壤肥化；灌渠提供了穩(wěn)定的水源保障，為牧草等植被生長提供條件，穩(wěn)固了生態(tài)安全格局，防范地表松弛和沙漠化。

4 結(jié)語

噶爾河流域灌區(qū)工程是生態(tài)脆弱區(qū)重大的民生工程與生態(tài)環(huán)境工程，工程項目實施后，不僅更新了灌渠工程主體，改善了區(qū)域灌溉方式，提升了灌溉運行效益。雖在工程期對區(qū)域地表環(huán)境造成一定破壞，但長遠(yuǎn)來看，其對伽師縣土壤水源涵養(yǎng)、植被生長、穩(wěn)定地表均有益，且產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟效益。