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针对新疆农田水利工程规划设计与灌溉技术的分

作者:2020-08-27 00:11阅读:文章来源:

  新疆地区极为干旱,严重缺少降水,整个新疆地区全年降水为154. 5 mm,为全国平均数的23%,年平均径流深只有48. 2 mm,为全国平均数的17%。与之不同的是,存在着严重的蒸发现象,南疆地区拥有数量众多的耕地与倾斜平原,干旱指数可以达到30 以上,农业生产只能依靠灌溉技术,属于明显的干旱灌溉农业区。

  新疆地区的灌溉已经发展了很长时期,有利于发展当地的农牧业。但存在的主要问题是水资源分布不均,严重缺少水资源。灌区内的主要水利工程是在20 世纪50 年代修建的,由于建设时间长,标准低,水库和渠首设计安排不合理,工程质量不达标,且没有后续的配套工程,不能实现水土保持与管理。该地区虽然在20 世纪90 年代进行了后期的改造,但存在的问题依然很多。

  1 新疆农牧灌区及水利工程的主要问题分析

  1. 1 缺乏控制性山区调蓄水库,平原水库病险老化新疆地区严重缺少降水,年际河流径流量年内分布不均,存在较大的变化,降水主要集中于每年的6—8 月。降水不能与灌区的需水协调,与农牧业的生产存在较大矛盾。不包括新疆地区的北疆地区,很多灌区的春季降水只占全年降水的10%。很多河流没有水库水资源的有力支持,农作物在生长过程中需要水的时期,水库不能实现有效供水,存在严重的干旱现象。特别是南疆地区不具备完善的灌溉调节工程,农牧业发展不合理,存在严重的春旱与春秋季来水、用水矛盾,而冬季来水又不能发挥应有的作用,不利于新疆水资源的应用。

  1. 2 引水渠首工程标准低,规划设计不完善

  新疆当前拥有各种引水渠首417 座,32. 8 万km的渠道总长,涉及建筑40 多万座,可以每年完成引水420 × 108m3,但在实际建设中工程建设不达标,没有配套设施,设备建成年数久远。当前,引水工程的供水能力只能达到设计量的70%。

  新疆地区存在较大的河流洪水,山溪性多沙河流存在较高的洪枯比,在发生洪水时含沙量较大,最近几年发生了严重的超标准洪水流量。很多渠首在建设过程中严重缺乏资金,没有依据现时情况设计洪水标准,水利设施基础不达标,很多渠首已经不能使用。很多灌区引水口发展为标准更低的引水设备,不能达到引水保证率,每年出现大量的洪水冲毁引水口现象,制约了灌溉与发电的发展。

  1. 3 水资源利用不合理,生态环境日益恶化

  新疆水资源主要存在以下问题: 不能全面规划水资源; 水资源不能发挥应有的作用。生产生活用水与环境用水不能协调,有的地区只看到眼前利益而不顾生态环境,很多灌区内部存在严重的引水过量,但没有排水设备的现象,因此出现了大量的次生盐渍化土地。

  1. 4 农牧业比例失衡,作物种植结构不合理

  新疆地区主要发展农牧业,但地区内的主要水源都用于农业生产,而很少用于牧业生产,农牧业发展不平衡,不能实现科学种植农作物。所以很多牲畜只能生存于天然草场,而造成了草场的严重破坏,进一步破坏了生态环境。农业生产中,不能实现合理种植,一些农作物大量种植,限制了倒茬轮作,发生了较为严重的病虫害,同时加剧了可供灌溉水量与需水量之间的矛盾。

  2 新疆水利工程的规划设计

  2. 1 做好水资源的综合利用规划

  发挥水资源的综合利用与远近期水利工程规划的作用,进一步做好水利工程建设、治理塔里木河、规划牧区工作。借助于工程布局与工程措施,促进新疆地区的经济发展,做好节约用水工作,促进生态环境的保护。在建设水利工程过程中,不但要实现全面利用水资源的目标,而且还需及时转变思想,制订合理规划目标,对出现的新问题新情况进行认真研究,同时协调好工程规划与生态建设、投资效益的关系。

  2. 2 加强综合性重点水利工程建设及灌区治理

  最近几年,随着新疆地区经济的快速发展,供水与需水矛盾越来越突出,应该大力发展山区水库建设,可以有效缓解平原水库压力,防止水量流失,提高供水量,进一步开发水电资源,重视处理新疆河道来水年内分配不均的问题。如: 建设完成的阿克苏河大石峡水库,可以缓解当地平原水库的压力,使水库蒸发渗漏减少了2 亿m3 ; 建成的叶尔羌河下坂地水库可以进一步缓解当地平原水库的供水压力,使水量损失减少2. 4 亿m3,由此产生的电能,可以完成地下水8 亿m3 的发掘。重视做好山区水库建设与水电综合利用工作,大力发展流域电力工业,可以有力支持下游灌区的竖井排灌与控制地下水的发展。做好土壤盐渍化与置换河水工作,进一步丰富下游河道生态用水。远期目标可以利用建设大型山区水库,向流域缺水地区供水,进一步缓解水资源分布不均现象,满足生态用水需要。联合调度控制性水库,科学开发水资源,最优组合蓄、引、输、灌、提、排等,争取达到生态环境的良性循环,保证新疆地区经济实现持续性发展。

  2. 3 处理好山区水库建设与灌区平原水库改造利用的关系

  新疆地区拥有485 座水库,但只有50 多座山区水库,平原水库在水库供水中依然占据主要地位。而平原水库存在的主要问题是水头低,没有合理的设计施工和技术标准,当地材料也不能发挥应有的作用,短期内施工建设,投入资金较少,数量较多; 很多山区水库存在发电、灌溉与防洪的众多优点,但山区水库在发电与灌溉用水过程中存在区别。为了协调这一工作,要求平原水库负责电站的反调节,可以有效提高水资源利用率,解决发电与灌溉矛盾。所以,大部分的平原水库在今后较长时期内还需应用,可以提高水资源利用率,科学配置工程建设。

  3 灌区综合治理、工程改造及生态建设

  灌区内的综合治理工作要协调农牧业生产,确定合理的农业种植结构,保证灌区需水与供水的合理对接。在发展灌区生态建设过程中还需做好土壤改良工作,以保护灌区和荒漠生态系统为目的,合理调整地下水的开发利用。保证水资源发挥应有的作用,合理调整各阶层用水,做到科学向下游生态区输水。

  3. 1 引水渠首工程改建与加固改造

  新疆地区当前拥有470 多座引水渠首,引水渠首供水在农牧业生产中发挥着重要作用,可以为农牧业生产提供80%的用水,有力支持着农牧业生产。引水渠首一般情况下都建成于出山口,存在较多的作用,如引水灌溉、分洪、提供电源、防沙、蓄冰、处理泥沙等。最近利用建设引水工程与配套设施,有力改善了引水条件,使引水保证率不断提升,提高了水资源的利用率。原来修建的引水渠首弯道过平,选择造床流量时没有充分全面,人工弯道过宽,半径过大,环流强度不够,不能实现有效排沙。遇有中小流量时水流不能满槽,环流作用不够,不能有效带走大量泥沙,造成了严重的上下游河床与弯道内泥沙的沉积。进水闸前存在较多泥沙,引水量过小。在改建弯道式渠首时要进一步减窄弯道,加大弯道曲率。设计弯道流量为P =90%频率值。区分兴利流量与设计洪水,发挥泄洪的作用,排除泥沙,保证渠首的运行不受自然条件的制约。另外,严格管理灌溉期用水间隔与汛期集中的现象,在灌溉期与汛期,利用较短时间降低水位拉沙,保证引水渠首拥有丰富的沉沙库容。

  3. 2 平原水库改造及病险库加固措施

  新疆平原水库大坝地基一般情况下都是粉细砂和砂壤土、黏土等,水库蓄水会破坏地基,发生地震会产生液化现象,所以水库震害严重影响着水库安全。在加固高烈度区水库时要保证不断加宽坝体,提高稳定性,选择防渗墙插入土坝部分的黏土料时,要选择高塑性含黏量的土料。在设计反滤层过程中要考虑到心墙土料颗粒特征与分散性,应用的分散性土料要提高反滤层设计。要及时检验进场的土料、砂砾料、反滤料、过渡料料场加强土工,在掌握试验结果的基础上合理设计控制指标,才能有力支持施工与验收工作的进行。为了保证水库安全,要随时监测水库工程,主要内容有观测坝体浸润线、渗流情况,进一步完整排水系统。

  3. 3 调整灌溉排水系统及排水工程建设

  新疆地区存在大量的明渠排水,在控制地下水位时主要应用排水干渠和排水支渠。因为明排水渠会造成边坡的垮塌,不利于排水渠排水,会导致地下水位上升,严重影响农作物生长与周围环境,也会对渠道造成一定的破坏,不利于工程运行管理。遇到耕地下面不透水层时可以利用暗管排水的措施。另外,因为排水明渠边坡不大,还需占用较多耕地,虽然暗渠需要投资较多,但易于管理,可以有效控制地下水位。随着我国经济与技术的不断发展,要大力发展灌区竖井排灌,合理控制地下水位。

  4 结论

  当前,新疆地区的平原水库在解决春旱、调节工农牧业用水、分洪过程中发挥着重要作用。因此新疆地区还需进一步借助平原水库的作用,认真处理平原水库在运行中发生的各种问题,不断提高其供水调蓄能力与供给灌区地表水能力。制订合理规划,建设效益较高的山区水库,有效利用洪水季节性特点,提高河道的输水能力,防止发生洪灾,进一步减少堤防工程投入,使水资源发挥应有的作用。做好灌区与下游河道的生态环境保护工作,重视水电开发,有力支持工副业的用电,制订合理的地下水开发计划,在电力上有力支持水源地、竖井排灌、控制地下水位工作的进行。可以制订远期发展目标,如: 建设大型山区水库,完成联合调度山区控制性水库工作,科学利用水资源。重视春旱缺水和夏季洪水的现象,保证全面优化水库的蓄、引、输、灌、提、排的功能,大力保护生态环境,保证新疆地区经济的持续性发展。

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