1 工程概況
本工程項目位于阿克蘇老大河灌區以及農一師塔里木灌區。阿克蘇老大河灌區是阿克蘇河流域的一級大型灌區,灌溉總面積為20. 463 ×104hm2,塔里木灌區位于塔里木河上游,以河為界分為南北兩大灌區,稱為塔北灌區、塔南灌區,東西長150 km,南北寬約38 km,灌溉總面積15. 195 × 104hm2。
2 規劃設計
2. 1 規劃設計任務
在調查研究分析老大河灌區及農一師塔里木灌區骨干工程現狀及存在問題的基礎上,通過全面規劃,疏通改造老大河天然河道為人工河道,以滿足河道安全泄水和冬季退水要求,同時減少現狀大河的輸水損失。對新老大河灌區水資源統一調度管理規劃,做到實時監測、精量配水,下泄塔河水資源進行有效控制調配。同時利用冬春季輸水,減少河道輸水損失,節約水資源,充分緩解農一師塔里木灌區及阿瓦提下游灌區冬春季用水緊張局面。
2. 2 規劃原則
2. 2. 1 總量控制,供需協調對阿克蘇河流域用水實行總量控制,加強供需雙向調節,強化水資源的合理配置。
2. 2. 2 統籌規劃,嚴格管理加強與各地經濟社會發展規劃、水利發展、相關流域治理綜合規劃和相關專業規劃等的統籌協調,嚴格水資源管理制度。
2. 2. 3 合理利用現有設施盡量利用現有設施進行改造,以最小的投資發揮最大的效益。嚴禁破壞 314 國道公路橋、南疆鐵路橋等重要設施。嚴格執行少占耕地、林地、民居的原則。
2. 2. 4 遠近結合,分期實施根據經濟社會發展的需要和供水工程總體布局,按照效益優先和輕重緩急,正確處理近遠期關系,統籌考慮需要與可能,突出重點,遠近結合,分期實施。
2. 3 規劃方案
根據對老大河灌區現狀骨干水利工程的調查分析、工程規模的復核評價及本次工程規模任務目標要求,提出阿克蘇河南岸總干渠工程的總體規劃布置方案。
2. 3. 1 流量的計算本次灌區灌溉面積由《塔里木河流域綜合規劃阿克蘇河流域灌區規劃報告》中的灌溉面積確定,其灌水率根據當地相應的灌溉制度推得,根據公式 Q設= Aq / η 可計算得出各灌區\\(干渠\\)的設計流量。見表 1?!颈?】
根據以上流量計算,在規劃方案中提出了兩個輸水方案,即:
方案一:高限方案。主要目的是實現水資源的合理調度、統一管理,其總設計流量按老大河灌區及農一師塔里木灌區總的流量371 m3/ s進行計算。
方案二:低限方案。利用冬春季輸水,充分緩解農一師塔里木灌區及阿瓦提下游灌區冬春季用水緊張局面,其總設計流量按多年老大河冬季來水的平均值即75 m3/ s計,考慮冬季結冰運行,夏季流量按冬季輸水流量的 2. 5倍即187. 5 m3/ s進行復核。
2. 3. 2 方案及流量確定根據工程投資、現階段存在的春灌缺水等問題,本次選擇低限方案為本工程的建設方案,工程建設內容為:阿克蘇河南岸總干渠全長79. 12 km,新建及改建建筑物 11座,均為交通橋。
根據老大河灌區及農一師塔里木灌區的運行情況,灌區用水矛盾主要集中在當年的 11 月至次年的 5 月共 7個月。根據阿克蘇河西大橋 2008 - 2012 年的實測資料,在這 7 個月中,新老大河最大月平均流量是 5 月的181. 18 m3/ s,最小月平均流量為 3 月的53. 17 m3/ s。因此綜合考慮,取75 m3/ s做為本次南岸總干渠渠規劃冬季輸水的流量。
2. 3. 3 渠線布置阿克蘇河南岸總干渠分為上、中、下 3 段,其中上段渠線從艾里西引水樞紐開始,整個渠線沿老大河布置直至阿瓦提第一分水閘;中段渠線利用阿瓦提總干渠加高進行擴建;下游渠線從玉滿閘開始沿老大河布置,并于塔里木攔河閘前投入新大河。
2. 3. 3. 1 上段渠線
1\\) 艾里西渠首至西大橋引水閘段。從艾里西引水閘后開始至西大橋引水閘的老大河天然河床進行人工渠化,采用防滲工程措施,防滲長度4. 3 km。該段位于城區,考慮一定景觀功能,設計流量按艾里西渠首現狀引水流量160 m3/ s確定,冬季則為夏季的1 /3 為53 m3/ s。根據阿克蘇河灌區各渠道引退水流量統計表,西大橋電站冬季平均退水流量為40 m3/ s,則兩條渠道合計可達93 m3/ s,大于75 m3/ s,滿足要求。
2\\) 西大橋引水閘至阿瓦提第一分水閘段。改建勝利引洪渠,增大過水能力,使其總過水能力滿足冬季設計總引水流量75 m3/ s 減去勝利渠現狀冬季輸 水 流 量40 m3/ s,為35 m3/ s,則夏季按冬季過水能力的 3 倍計算需滿足過水流量105 m3/ s的要求。勝利引洪渠渠道邊坡現狀為現澆砼護面,渠底為棄料石填筑的梯形斷面,全長7. 7 km,邊坡系數 M = 1. 75,鐵路橋處上口寬26. 5 m,現狀渠道最大過流能力80 m3/ s。根據實際測量,現狀鐵路橋處斷面最小,渠道上口寬度再無增加的可能,而現狀渠頂距鐵路橋下沿也僅為0. 9 m。因此,該段渠道采用渠堤上設砼擋水直墻的加高形式,即在渠堤兩側各設0. 5 m高的砼擋水墻,距鐵路橋下梁底安全超高為0. 4 m,改建后冬季輸水流量為35 m3/ s,夏季輸水流量為105 m3/ s。
改建勝利總干渠,勝利總干渠渠床現狀為砂礫石護面,全長13. 34 km,邊坡系數 M = 2,渠底寬20 m,渠深5. 3 m,上口寬41. 2 m,設計過流能力120 m3/ s,現狀渠道最大過流能力150 m3/ s。渠道右側基本為耕地,渠道左側設有6. 0 m寬的維修道路,道路外側為耕地。為減少占地,改建后采用邊坡現澆砼襯砌,渠底填筑棄料石的梯形斷面,其邊坡系數 M =1. 75,底寬25 m,渠深5. 0 m,其上口寬42. 5 m,過流能力冬季為75 m3/ s,夏季按冬季過水能力的 2. 5 倍計算可達187. 5 m3/ s。
2. 3. 3. 2 中段渠線改建阿瓦提總干渠,增大過水能力,其總過水能力滿足冬季設計總引水流量75 m3/ s來確定。阿瓦提總干渠現狀渠道右側渠堤寬度為3. 0 m,渠道左側渠堤寬度為6. 0 m。綜合考慮,為減少投資且不破壞現有阿瓦提總干渠,擴建方式采用加高渠堤的方式,即在現有渠堤兩側各修建高1. 2 m的砼直立擋水墻,改建后其過流冬季可達75 m3/ s,夏 季 按 冬 季 過 水 能 力 的 2. 5 倍 復 核 可 達187. 5 m3/ s。
2. 3. 3. 3 下段渠線下段渠線主要為改建老大河下段,增大過水能力,其總過水能力為冬季設計總引水流量75 m3/ s減去阿瓦提灌區現狀冬季引水流量35 m3/ s,為40 m3/ s。該段老大河天然縱坡約1/2 500,為保證不沖流速的要求,該段老大河采取全斷面填筑砂礫石的梯形斷面,其邊坡系數 M =2. 0,底寬20 m,渠深5. 0 m,其上口最寬約40 m,夏季過流能力按冬季的 3 倍進行復核可達120 m3/ s。
2. 3. 4 建筑物設計
根據南岸總干渠的渠線布置,南岸總干渠低限方案沿線共涉及建筑物 34 座。其中涉及節制分水閘 5 座、無節制分水閘 2 座、橋梁 17 座、鐵路橋 1 座、渡槽 2 座、涵洞3 座、供熱管道 2 處、跌水 2 座。除節制分水閘\\(1 座\\) 、無節制分水閘、部分橋梁、鐵路橋、渡槽、涵洞、供熱管道和跌水滿足使用功能外,其余建筑物改建方案如下:
2. 3. 4. 1 節制分水閘共計 5 座,其中 0 +000 艾里西引水渠首、25 +340 阿瓦提第一分水閘、48 +790 玉滿閘均已列入全國大中型病險水閘除險加固項目,3 + 650 處攔河閘為新 314 國道跨老大河后200 m處的 1 座攔河閘,現狀閘墩、工作橋均已沖毀,但根據調查,該攔河閘目前已不起任何引水任務,因此可將該攔河閘拆除。4 + 300 為西大橋老大河引水閘,根據實測資料,該處閘底板高程1 101. 66 m,實測閘前高水位1 104. 68 m,閘后高水位1 103. 55 m。
根據計算復核,西大橋老大河引水閘需進行擴建,現狀老大河為 3 孔5. 0 m,需在增加 2 孔5. 0 m的閘門,合計閘孔總凈寬25 m。
2. 3. 4. 2 橋梁6 + 058 和 9 + 684 交通橋:為原勝利引洪渠交通橋,勝利引洪渠加高后該交通橋需拆除重建。13 + 720、20 + 370、21 + 570 交通橋:為原勝利總干渠交通橋,勝利總干渠改建后該交通橋需拆除重建。28 + 547、31 + 564、35 + 416、41 + 080、44 + 181 這 5 座交通橋均為阿瓦提總干渠上的交通橋,阿瓦提總干渠加高后,其橋底梁不能滿足超高要求,需拆除重建。49 + 540 吊橋:位于玉滿閘后的老大河上,該橋現狀作用不大,可廢棄。
3 方案建議
本項目低限方案總投資估算29 025. 54萬元,年節水量3 535. 65 ×104m3,節水單方成本8. 21 元/m3。該方案主要調整灌溉時間,解決冬春灌溉缺水,是現階段急需解決的問題,建議盡快列入建設計劃。但鑒于塔里木流域阿克蘇管理局的建設資金有限,建議可分期實施,但首期應實施南岸總干渠的中段和上段的西大橋分水樞紐至阿瓦提第一分水閘段,使項目盡早發揮其應有的效益。
可研階段可對渠線選擇進一步進行論證,對渠道進行裁彎取直,但應嚴格遵守少占耕地、林地及居民房的原則。該階段還應對渠線進行詳細的地勘工作,根據地下水位埋深,選擇合理的防滲形式,盡量減少渠道滲漏損失。
4 結 語
阿克蘇河灌區規劃設計從功能和實用性出發,結合環境和工程地質、場地施工等因素,提出經濟合理的規劃方案,具有較好的社會經濟效益,為同類型工程提供了參考。
[參考文獻]
[1] 王慶 . 灌區規劃與設計[J]. 農田水利與水電,2010\\(2\\):20 -22.
[2] 劉成偉 . 淺議水利工程規劃設計[J]. 中國水利,2011\\(3\\) :18 - 20.