浅析金沟河灌区水利工程存在的问题及应对措施

黎军麟 白西辉

（新疆水利厅金沟河流域管理处 新疆 沙湾 832100）

1 金沟河灌区简介

金沟河灌区位于新疆北部准噶尔盆地南缘塔城地区沙湾县境内，东接石河子，西邻奎屯市，312国道、乌奎高速公路及北疆铁路横贯本区，区内交通便利。金沟河灌区属大陆干旱性气候，多年平均径流量3.24亿m3。自1959年开发建设以来，灌溉面积已发展到50余万亩，骨干水利工程运行将近40年，工程老化、损坏日益严重，部分工程不堪重负，工程效益严重衰减，无法满足灌区国民经济日益发展的需要。

2 病险工程形成的主要成因

2.1 设计标准偏低

由于主体工程建设多建于20世纪60年代，防洪标准、结构强度、主要建筑物的整体稳定性、抗渗稳定、消能防冲等设计标准均达不到现行规范要求。

2.2 主要建筑物施工质量差

这些水利工程大多建于20世纪六、七十年代，由于当时建设管理程序不完善，加上当时经济实力、施工技术条件、施工水平和国民经济发展所限，很多建筑物混凝土强度、浆砌石砂浆强度偏低，建筑物内配置钢筋多为圆钢，存在严重的安全隐患。

2.3 渠道纵坡大，泥沙含量大

由于金沟河渠道纵坡大，因此金沟河河水进入渠道后，流速大大加快，部分渠段流速超过10m/s，这些工程经过多年运行，渠道受泥沙冲刷磨损严重。

2.4 冻胀问题十分严重

旧渠道的基础一般都是黄土，其保水性能较好，受冻胀破坏程度较大，再受水流掏蚀，极易造成垮渠。

2.5 养护不到位

表1 2000年金沟河流域水利工程统计状况

由于养护经费缺乏，各建筑物受泥沙冲刷磨损严重，表面碳化及裂纹、裂缝严重，甚至产生露筋现象；止水及观测设施老化损害严重；启闭设备老化，缺乏防护装置，钢丝绳老化，闸门锈蚀严重，启闭时甚至有卡阻现象，电气设备老化严重，绝缘差，损耗大，存在极大的安全隐患，尤其在汛期，由于闸门不能正常启闭，给工程度汛带来极大压力。

2.6 水库日益颓废

受金沟河上游的地形地势所限，金沟河有流速快、泥沙含量大的特点，虽然已经过了渠首工程的排沙处理，但还是有大量泥沙进入渠道，中下游各水库的泥沙淤积日趋严重。南五宫水库淤积最严重，不能实现日调节功能；献礼水库库容减半；在1998年大洪水时，由于对洪水估计不足，下游洪沟、海子湾水库相继垮坝。

3 解决措施

随着西部大开发的实施，金沟河灌区的工程状况逐年得到改善，三座水库除险加固相继完成，流域上游积雨区增设洪水监测设施，灌区水利工程运行变得持续高效，调度运行更加统筹兼顾，防洪抗旱日趋条理。

3.1 增设防洪建筑物

由于气候变化不定，金沟河流域水利工程在1998年特大洪水期间遭受重大挫折。2001年，在金沟河渠首站新建3孔非常泄洪闸，下泄流量173m3/s，大大降低了洪水危害的风险。在非常泄洪闸前增加了70m的自溃溢流堰，防洪能力大大加强。以上防洪建筑在抵御2003年“7·17”564m3/s超百年一遇洪水中发挥了很大作用。

3.2 加强渠道冻胀处理

金管处自2000年度续建配套节水改造工程开始至今，对渠道改建工程中的冻胀处理环节相当重视，投入也逐年加大。具体方法是，在混凝土防渗层下垫铺30cm～50cm的夯实戈壁垫层，待达到设计要求后，铺一层土工膜。底部铺设梅花孔状的排水管，底板、边板增加分缝处理，这就使得渠体渗漏水可以全部从排水管导出渠外，即便冬季气温降低，也不会造成冻胀破坏。其效果不仅可以防止外水渗入渠体，而且可以有效防护渠体垫层免受外部渗水影响而变形。

3.3 改善消能防冲性能

水流流速太快，其根本原因在于渠道纵坡较大。改善水利工程抗蚀防冲性能，可以考虑提高渠道混凝土标号、掺放外加剂、加大混凝土厚度、在上游修建综合性水利枢纽工程等各种方法，但这不能从根本上解决问题。最有效办法是：在综合考虑资金投入适度的情况下，降低渠道纵坡，并根据地形需要，大量增设消力池、跌水设施。

3.4 建筑物裂缝碳化修补

对结构强度没有影响的裂缝，将裂缝内杂质碎片等清除干净后，可采取压力灌浆法对裂缝进行化学灌浆，也可根据裂缝情况凿成“V”字形或倒梯形，并清洗干净后，槽内用水泥砂浆、丙乳砂浆及环氧砂浆等嵌补。

对因结构强度不够而产生裂缝，应认真对结构进行受力分析计算，根据实际荷载情况，采取锚贴钢板法、加大截面法、粘贴玻璃钢法、增设杆件法等加以处理。

3.5 渗漏处理

水利工程常见渗漏问题主要有点渗漏、线渗漏及面渗漏。对于点渗漏，当渗漏压力比较小时，可采用快凝止水灰浆或化学浆液直接堵漏；当压力较大时，可先用塑料导管插入孔中，使水顺管导出，然后用快凝止水灰浆沿导管四周封堵。对于面渗漏，根据具体情况，可采用表面涂抹防水材料、表面浇筑钢筋混凝土护面等方式进行处理。线渗漏包括变形缝渗漏和裂缝渗漏，处理时应先清除缝内的杂物，可采用嵌填膨胀橡胶或其他密封材料法，也可沿缝凿一条宽20cm、深4cm左右的规则平槽，粘贴橡胶止水板的方法进行加固。

3.6 机电及金属结构更换

对于20世纪六、七十年代的水利工程，机电及金属结构均已达到报废标准，且自动化程度低，应考虑全部更换较为合适。但更换时应注意与原水工结构的协调问题。

3.7 信息化建设初显成效

信息化系统，主要负责新疆金沟河灌区输、配、蓄水工程水雨情及供水数据采集与整理，基于现代通信技术和计算机网络技术，是一个数据采集准确，系统反应迅速，决策科学的水雨情自动测报系统。信息化的建设，让金沟河走上高效实用的水利信息化大道，在防汛抗旱、供水调度等方面作用重大，提高了工作人员的积极性和工作效率，对灌区经济建设产生了积极影响，增强了灌区稳定、和谐的发展氛围。

4 工程建设的取得的一些经验

4.1 在施工中一些新技术、新工艺的应用

如在1998年～1999年度工程中利用干渠西移形成的高差，修建了获得自治区科技进步一等奖的排沙漏斗工程和同样具有较好排沙效果的排沙涡管，较好地解决了入渠泥沙的问题；在2000年～2001年度工程中的渠首改建设计中针对自溃坝的形式和坝顶高程的选定进行了多次反复论证，最终确定了最佳方案，在抗御2003年金沟河流域超百年一遇的“7·17特大突发性洪水”起到了重要作用。将橡胶瓦应用到金沟河电站渠首排沙闸混凝土底板防磨技术上，具有抗磨性能易达到、技术简单、造价低等特点，已取得显著的防磨效果。针对泥沙对水闸闸室的磨损破坏，采用了具有抗冲、耐磨、柔性好的钢钎维硅粉混凝土进行施工，效果显著。

4.2 管理中采用先进的技术手段

光纤传输系统、水雨情测报系统、视频监测系统的站点建设及通讯系统的建设，大大提高了灌区的管理水平。

4.3 工程建设和供水管理有机结合

在工程勘探时，应让管理单位的技术人员参与其中，针对地形情况、灌溉情况制定切实可行的设计方案，避免建好的工程不能发挥正常的作用。

5 工程改造的重要意义

随着西部大开发的稳步前进，金沟河流域的续建配套节水改造、河道疏浚、水库除险加固等工程陆续推进，到现在，总干渠的工程改造已近尾声，灌区洪沟水库、海子湾水库、献礼水库的除险加固已完成，水利工程体系的防洪、供水安全性、保障率已经大幅提高，灌区的生产积极性空前增长。灌区续建配套及节水改造工程全部实施后，可节水10448.4万m3，为灌区经济可持续发展奠定坚实基础。

6 结论

对病险水利工程的处理要结合水利工程自身问题综合考虑，通常几种措施结合起来，并进行技术经济比较后确定方案。不仅要加强安全监测、完善应急预案外，还需要在调度运用等方面做相应调整，确保工程运行安全。金沟河管理处通过多年的建设和学习，在工程建设、运行管理等方面摸索出一套较适合灌区发展的管理经验，水利工程管理水平不断提高，充分发挥了现有引、配水工程的效益，为灌区经济可持续发展做出了应有的贡献。陕西水利