新疆灌区节水改造小型渠道设计有关问题的探讨

【摘要】为响应国家“节能减排”政策的实施，新疆灌区对灌溉水力工程进行了改进和完善，利用现代化先进科技建设小型节水渠道，并且根据在灌溉中经常出现的渗漏、淤积、腐蚀等一些列问题，进行解决和处理。本文将从灌区的节水改造入手，对新疆小型渠道设计的相关问题进行探讨，研究出切实可行的节水改造方案。

【关键词】节水；水资源；灌溉；设计技术

一、渠道水力设计

1、纵坡的选择

纵坡的选择是渠道水力水机中的关键。选择时要注意纵坡所处的地质构造条件以及地形特征，要确定坡度的稳定性。同时，还要注意周围环境的含沙量，避免在水力输送时，导致泥沙淤积、堵塞管道等情况的发生。纵坡的坡度不易太大，也要注意坡度的连贯性，以保证管道的整体性能不被破坏，也从另一方面节省了工程建造的成本。

2、边坡系数

关于小型渠道边坡系数的确定，需要通过标准的技术规范来进行定夺，还要根据实际的坡度情况以及地质构造条件作出最终的决定。

3、糙率

糙率主要是物体表面的光滑程度。一般情况下，表面越粗糙，代表糙率就越大；表面越光滑说明糙率就越小。冬季时，由于气温过低，容易结成薄冰，这时就要注意糙率值的大小。可以选择设定该情况下的糙率值选取范围，将糙率值控制在合理的范围。

4、渠道岸顶超高、衬砌超高和渠深

对于小型渠道岸顶超高可以取衬砌超高，岸顶超高可按照规范计算确定。渠道的衬砌超高可采用0.3～0.8m，也可综合考虑渠道运行管理特点、分配水管理水平、暴雨流入量、土壤特性、衬砌材料等条件取渠道的衬砌超高高于计算确定的岸顶超高。

5、堤顶宽度

根据小型灌区节水改造经验，初步拟定堤顶宽度可以按照加大流量时水深加0.3m计算确定。一般不应小于1m。

二、目前灌区存在的问题

1、条田面积过大

传统的条田面积过大，主要是为了适用于大型的机耕机械进行作业操作，大约宽度都在300～500m之间。且条田中不再设有任何的标志物，如渠道、林带、道路等。然后这种过于宽阔的条田，由于条田过宽，对土地的灌溉和铺平作业具有很大的难度和挑战，同时不设立沟渠，使浇灌后水不能及时的排出，对土壤造成了不利的影响。

2、土壤盐碱化严重

新疆是我国盐碱土地面积最大，分布范围最广的省区，新疆农业是以盐碱地为主的灌溉农业，发展农业生产最基本的两条：用好水和防治盐碱。尤其是处在各流域下游的灌区，土地盐碱重，地面坡度缓，地下水排泄不畅，据兵团垦区土壤普查资料统计，全兵团宜农荒地153.18万hm2，其中盐土82.66万hm2，盐碱化土壤31.37万hm2，两者合计占农用荒地的74.45%。

3、灌排系统不合理

条田面积过大，造成末级灌溉农渠间距过宽（300～500m），渠道长度过长，田间渗漏很大，在土地不平的情况下更为严重。这样，不仅延长了灌水时间，先浇的地已经干了，后浇的地还很湿，使机车不能及时下地，影响机耕作业。

4、水资源浪费严重

由于新价格深居内陆，远离海洋，有资源并不是十分丰富。对于渠道建立的防渗漏处理则显得十分的重要。目前来看，渠道渗漏造成了水流失占据了年补给量的20%～30%，使水资源的浪费程度加重，并且也造成了巨大的经济损失。除了水资源流失浪费之外，还存在着水资源利用不当，造成水资源的浪费。在进行对田间的灌溉时，没有合理的设置灌溉的时间；也没有按照田间的实际面积来估算用水量；以及灌溉技术陈旧，用水量大，从而引发水资源的浪费。

三、新疆大型灌区节水改造的几项关键技术

根据新疆地区的实际灌溉情况，我们可以发现，不同的区域的地质条件不同、环境不同，导致出现的问题也不尽相同。但是在某些技术上，存在着相同的问题和一些相似的科学技术需求。下面我们将针对新疆大型灌区节水改造的具体技术进行具体的介绍：

1、灌区水循环的模拟和评价技术

水循环是指在灌溉过程中，多余的水分被土壤吸收，通过低下水的吸收和渗透，将水资源再次利用，成为一个水循环。我们可以通过对渠道的防渗漏措施老节省水资源的浪费，同时也对灌区水循环带来了优化和改进的作用。

2、渠道防冻涨技术

造成新疆防滲渠道破坏的主要原因是冻涨，这种状况与灌区普遍进行冬灌、秋浇等有直接关系。冬灌、秋浇一般定额较大，抬高了地下水位，特别是骨干渠道沿线的地下水位有时甚至高于渠底，致使冻涨量过大。新疆灌区渠道防冻涨问题不宜单纯依靠防冻涨措施解决，应提倡针对渠段实际情况采用综合措施解决。

3、大规模、高精度平整土地技术

高精度平整土地是提高大型灌区田间水利用率的基础，用人工和推土机进行这项工作，精度不高，耕地大平小不平，致使灌水仍不够均匀，灌水定额过大。目前提高田间水利用率的有效措施是划小畦块，缩短沟长，但不利于农机作业。激光平地在我国尚处于试验阶段，应该在灌区节水改造中推广该项技术，这符合农业现代化的长远要求。

4、非充分灌溉技术

非充分灌概是新疆相当一部分缺水灌区的必然选择，对于灌区，普遍采用非充分灌概的关键在于需要对灌溉系统功能重新定位，对灌区运行调度也提出严格要求。

5、耕地盐演化的控制技术

新孤灌区因降水稀少，蒸发强烈，以及排水工程不配套等原因，开灌后都不同程度存在盐演化问题，因此必要的排水配套措施应该是灌区节水改造的重要内容之一。

三、渠道断面设计

1、防渗设计

渠道的防渗漏设计是渠道设计中的重要环节和重要节水技术。能够在节省水资源的利用率的同时，加强地下水循环，改善水资源的浪费情况。防渗漏的技术方法也是有很多种的，通常情况下我们利用通过降低土壤的透水性的拌饭，使用土工膜防渗漏办法，将渠道进行不透水的防护检修，从而进行有效的防漏设计。

第一，卵石护面

卵石除可减少渗漏面积外，经过洪水落淤，砌石层下面和卵石間的缝隙为泥沙所充填，小孔隙亦被细粒粘土所淤填，再由于水中矿质盐类的硬化和凝结作用，形成一层稳固坚硬的防渗层，防渗、防冲效果均好。

第二，浆砌石护面

浆砌石护面不仅防渗效果好、抗冲耐磨、坚固持久，而且施工简便、可就地取材、造价较低，是目前普遍采用的防渗形式，适宜在石料丰富的地区应用。

第三，混凝土护面

混凝土护面坚固耐久、防渗效果好、占地少，可减少清除杂草淤泥的工程量。但易受温度变化的影响而发生裂缝，并易受盐类的侵蚀破坏和冻胀、地下水顶托等影响。

2、防冻胀

渠床土体产生冻胀的基本因素是负温、冻胀性土壤和土壤水，处在寒冷灌区内的衬砌渠道都存在冻胀破坏问题，尤其在地下水位高、基土为强冻胀性细颗粒地区，冻胀问题更为严重。对冻胀土基采用的主要方法是换填法或保温法；也可通过排水、填方抬高渠床位置的措施，降低地下水位，防止渠基土浸湿冻胀；或采用渠旁植柳防止渠基土冻胀。

3、防冲刷淤积

在很多灌区的节水改造调查中发现：对于含盐碱较为严重的土渠，它的不冲流速比理论计算的偏小，究其原因是土壤中盐碱在运行中造成土壤的疏松，尤其对土渠两岸影响很大，所以在土渠的设计中予以重视。

4、防盐胀

在渠线地表至地下水位线深度范围内由于蒸发强烈，造成盐分积聚，普遍存在盐渍化现象。土壤盐渍化表现为表层严重，土表30cm深处以下较稳定。在渠道设计中，采取非盐渍土置换盐渍土基是最为有效的方法，但工程量大、造价高，所以应结合防冻胀等措施同时考虑置换。

5、防地下水顶托措施

有些渠道虽然地下水位较高，但仍需采取混凝土衬砌防护。在渠道停水期，地下水对混凝土板将产生较大的浮托力，为防止地下水顶托板造成破坏，必须采取相应的防止方式。

第一，排水管和排水阀组合式排水形式

适用于地下水位略高于渠底，浮托力较小的渠段。排水管可选用价廉物美的PE光壁滤管，并在外包滤料，排水阀选用塑料逆止阀较为节省。

第二，砂砾石垫层形成纵横向排水沟

适用于无排水出路渠道，在渠道边坡砼板下铺砌砂砾石料做成横向贴坡排水，集中将地下水排到渠中纵向排水体中。在有排水出路的填方渠段再设置横向排水体将水引出。

第三，设置透水体

在混凝土衬砌的渠段结合分缝每隔一段设置干砌石透水体，透水体按照反虑进行设计，可采用无纺布包裹卵石，其结构简单，施工方便，排水效果好。以上几种方法可结合地形、地质条件、地下水位的综合应用，防止了地下水顶托混凝土板，减轻了冻胀破坏，效果良好，保证渠道运行安全。

6、防腐蚀措施

根据很多工程实例，灌区地下水往往存在对普通水泥的混凝土具硫酸盐结晶类中-强腐蚀性。采用抗硫酸盐水泥来解决腐蚀问题造价较高，所以设计中根据规范混凝土板的厚度应加厚，也可结合防冻胀、防渗措施采用换填或土工膜隔离等办法，防止地下水对混凝土板的腐蚀。

参考文献：

[1] 谢国勇.大型灌区节水改造实施过程中存在的问题[J].黑龙江水利科技，2013（4）.

[2] 刘群昌.大型灌区续建配套和节水改造先进技术推广应用[J].中国水利，2011（11）.

作者简介：席爽（1981年），女，汉族，工程师，喀什叶尔羌河勘测设计院