噶尔河流域灌渠配套改造工程实施方案

刘晓燕

（和田鼎晟工程试验检测有限公司，新疆 和田848000）

1 灌区基本概况

灌区位置为噶尔河流域伽师县境内平原灌溉区，属于我国新疆维吾尔自治区西南部喀什地区。噶尔河发源于天山南麓，流经山地、平原两大地形区，由克孜河、盖孜河、库山河3个支流组成；流域东临塔里木盆地，西北远望吉尔吉斯坦交界，西南靠近中亚诸国，北倚天山，总面积达8.18万km2。

该区地理位于塔里木地台的西部柯坪断隆和西南坳陷二个次级构造单元的过渡带上，第三纪末喜马拉雅山运动强烈褶皱，断裂发育，存在地层液化、地下水及地基土有腐蚀性及冻胀等不良地质现象。地震烈度为7°。工程区抗震地段稳定性较差。

工程区平均海拔1208m，整体地形特征西高东低，由西向东平缓倾斜，域内高差较小，平坦开阔。土地利用以耕地、可耕地、可利用草场、宜林牧荒滩草原、荒漠为主。

由于深入欧亚大陆腹地，水汽难以到达，形成了典型的干旱型大陆气候，降水稀少，蒸发强烈，空气干燥，春季多大风天气。年平均气温11.7℃，历年最高气温41.2℃，最低气温-22.5℃。多年平均降雨量54mm，多年平均蒸发量2251.1mm，平均风速1.4m/s，最大冻土深度0.87m。

伽师县总人口40.95万人（2014），GDP总量57.75亿元；县农业经济以种植棉花、小麦、玉米、安西茴香及伽师瓜、杏、葡萄、酸梅等农产品为主；区域金属矿藏与能源矿产丰富，工业有采掘业、工矿资源开采为核心的产业体系。县域以维吾尔族人口为主体（95.6%），另有汉、哈萨克、回族等13个民族聚居。

喀什噶尔河流域平原种植业、畜牧业起源较早。自1996年以来，年喀什噶尔灌区骨干渠道完成的主要内容为：总防渗163.42km。其中总干渠42.77km，干渠69.38km，分干渠30.10km，支斗渠21.17km。作为灌区重要的水源地，有吾甫水库、西克尔两座调节性水库，库容量分别为540万，4862.4万m3，按照区域农业生产规律进行蓄水、放水［1～2］。

2 项目规划必要性

伽师县灌渠面积8.07万hm2，承担着农业、工矿等饮水用水任务。县内牧草地、可耕地的良性发展取决于灌渠提供的水资源量，其对遏制沙漠化、稳定生态格局具有直接作用。

2.1 存在问题

（1）灌渠主干工程年久失修，亟待更新维护。噶尔河流域灌区主干工程多建于20世纪50～60年代，流域内总干渠及各县总干渠、干渠、支渠、斗渠防渗率较低，工程老化损坏，渠道渗漏严重，缺乏维修基金，大多数建筑物都带病运行，极大地制约了农业生产的发展［3］。

（2）灌溉设施与方式不匹配，灌溉效益差。由于灌区地标稳定性差，作物类型多样，传统水漫灌、串灌的方法往往造成水资源的浪费和土壤养分流失，不利于作物健康生长。

（3）随着灌区特色农业的发展，居民对灌渠的服务效能要求提高。为方便不同灌溉方式的需求，建设了较多的支线、斗渠，形成了不同层级灌渠交织纵横的渠线网络，无论是全局管理还是局部管理，在引水、蓄水、灌溉调度室难以进行科学规划，易引发灌溉纠纷；另外新型的节水灌溉技术和设备尚未得到普遍推广，居民节水意识单薄［5］。

2.2 项目内容

本期喀什噶尔河灌区续建配套与节水改造工程的建设内容为：伽师县和夏瓦提乡干渠27.762km（0+000～27+762）的节水改造任务。

项目区位于伽师县境内，距离伽师县17km，和夏瓦提乡干渠主要承担伽师县的和夏瓦提乡和夏普吐勒乡的灌溉引水任务，对该段进行防渗衬砌，设计流量18～10m3/s，加大流量22～12m3/s，控制灌溉面积为1.57万hm2；拟改造渠系建筑物26座，其中节制分水闸4座，左或右岸分水闸8座，农桥9座、渡槽5座。

2.3 工程规划目标

目标工程区伽师县和夏瓦提乡干渠设计流量18～10m3/s，根据GB/T50600—2010《渠道防渗工程技术规范》规定，确定工程规模为中型工程，工程级别4级，建筑物设计级别为：主要建筑物4级，次要建筑物5级，临时建筑物5级。

通过宏观规划与具体项目实施，在满足区域用水供需平衡和谨防水超采的基本要求同时，以提高水资源利用效率和效益为目标［6～7］，大力调整农业结构，着力优化水资源配置，强化用水需求和用水过程管理，严格用水总量控制。另外，缓和区域人地关系矛盾，给自然留下更多修复空间，促进可持续发展［8］。

2.4 项目设计实施方案

2.4.1 渠道

渠道设计包含渠线设计和渠道断面设计。针对工程区具体情况，原渠线基础质量较好，配套设施如道路、管理站等较完备，为避免占用耕地和减少成本，本着因地制宜原则［9-10］，确定仍采用老渠线。

（1）山麓段渠底和渠坡均采用10cm厚的C20，F200，W6混凝土板衬砌。

（2）上游阶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。渠道设计底宽4.0～6.0m，设计水深1.33～1.51m，渠深2.1～2.4m。 渠道设计纵坡1/1330～1/3400，内边坡系数为1∶1.75，外坡系数为1.5。渠顶宽左岸设4.0m，右岸设2.0m。

2.4.2 水闸

本次渠道改造后，和夏瓦提乡干渠设计引水流量为18m3/s，加大流量22m3/s。现状年和夏瓦提乡干渠进水闸为1孔，闸孔净宽为3.4m，采用SL265—2001《水闸设计规范》中的公式核算过闸流量。

式中 B0为闸孔总净宽（m）；Q为过闸流量（m3/s）；δ为淹没系数，由hs/H0=0.632，查表得δ＝1；m′为综合流量系数，取0.36；g为重力加速度；H0为计入行进流速的堰水深（m）。和夏瓦提乡干渠进水闸过流能力如表1。

表1 工程区进水闸水力计算

本次渠道改造后，和夏瓦提乡干渠设计引水流量为18m3/s，加大流量22m3/s。通过进水闸水力计算，闸孔宽度满足要求。

2.4.3 节能

由于工程为混凝土板衬砌渠道，需耗费汽油、柴油、水、电能等。根据本工程设计方案、施工条件和要求。在土方开挖、填筑、混凝土浇筑等过程中，选用低能耗的挖掘运输设备，为减少物料的二次转运和弃渣及材料的占地，设计中尽量利用开挖料填筑渠堤，减少运输距离，合理利用开挖物料，在满足设计要求的前提下，优化混凝土配比。在工程运行期，做到控制运行成本，节约资源。

3 灌区效益评价

3.1 经济效益

本项目固定资产投资10061.59万元，按照相应规范调整，得到总影子投资9110.01万元。工程改建后，平均每年节水994.97万m3，可改善1.57万hm2耕地，不仅改善了生态环境还提高了该灌区的作物产量，其效益按改善灌溉面积的增产效益估计，如表2。

表2 改善灌溉面积效益

噶尔河流域灌渠配套改造工程实施改造完成后，不仅改善了生态环境还提高了该灌区的作物产量，其效益按改善灌溉面积的增产效益1388.88万元。

3.2 节水效益

本次防渗改建完成后，节水效益比较明显。现状年渠道水利用系数0.86，设计水平年渠道水利用系数可达0.92。

以设计水平年P=75%可引水量为基数和夏瓦提乡干渠引水量16582.86万m3，节水量994.97万m3。

3.3 环境效益

本次项目环境保护投资56.03万元用于环境修复与治理，具体为修建纳污池、清运生活垃圾、场地平整、防护林建设。

项目区生态环境脆弱，地标稳定性差，春旱、夏洪、风沙、盐渍化问题突出。随着环境治理工程的稳步推进，在水资源方面，修缮破漏渠道，缓解渠线附近盐碱化，并提升用水效率；土壤环境方面，促进土体内部生物生长，土壤肥化；灌渠提供了稳定的水源保障，为牧草等植被生长提供条件，稳固了生态安全格局，防范地表松弛和沙漠化。

4 结语

噶尔河流域灌区工程是生态脆弱区重大的民生工程与生态环境工程，工程项目实施后，不仅更新了灌渠工程主体，改善了区域灌溉方式，提升了灌溉运行效益。虽在工程期对区域地表环境造成一定破坏，但长远来看，其对伽师县土壤水源涵养、植被生长、稳定地表均有益，且产生了良好的经济效益。