淺析金溝河灌區(qū)水利工程存在的問(wèn)題及應(yīng)對(duì)措施

黎軍麟 白西輝

（新疆水利廳金溝河流域管理處 新疆 沙灣 832100）

1 金溝河灌區(qū)簡(jiǎn)介

金溝河灌區(qū)位于新疆北部準(zhǔn)噶爾盆地南緣塔城地區(qū)沙灣縣境內(nèi)，東接石河子，西鄰奎屯市，312國(guó)道、烏奎高速公路及北疆鐵路橫貫本區(qū)，區(qū)內(nèi)交通便利。金溝河灌區(qū)屬大陸干旱性氣候，多年平均徑流量3.24億m3。自1959年開(kāi)發(fā)建設(shè)以來(lái)，灌溉面積已發(fā)展到50余萬(wàn)畝，骨干水利工程運(yùn)行將近40年，工程老化、損壞日益嚴(yán)重，部分工程不堪重負(fù)，工程效益嚴(yán)重衰減，無(wú)法滿(mǎn)足灌區(qū)國(guó)民經(jīng)濟(jì)日益發(fā)展的需要。

2 病險(xiǎn)工程形成的主要成因

2.1 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏低

由于主體工程建設(shè)多建于20世紀(jì)60年代，防洪標(biāo)準(zhǔn)、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、主要建筑物的整體穩(wěn)定性、抗?jié)B穩(wěn)定、消能防沖等設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)均達(dá)不到現(xiàn)行規(guī)范要求。

2.2 主要建筑物施工質(zhì)量差

這些水利工程大多建于20世紀(jì)六、七十年代，由于當(dāng)時(shí)建設(shè)管理程序不完善，加上當(dāng)時(shí)經(jīng)濟(jì)實(shí)力、施工技術(shù)條件、施工水平和國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展所限，很多建筑物混凝土強(qiáng)度、漿砌石砂漿強(qiáng)度偏低，建筑物內(nèi)配置鋼筋多為圓鋼，存在嚴(yán)重的安全隱患。

2.3 渠道縱坡大，泥沙含量大

由于金溝河渠道縱坡大，因此金溝河河水進(jìn)入渠道后，流速大大加快，部分渠段流速超過(guò)10m/s，這些工程經(jīng)過(guò)多年運(yùn)行，渠道受泥沙沖刷磨損嚴(yán)重。

2.4 凍脹問(wèn)題十分嚴(yán)重

舊渠道的基礎(chǔ)一般都是黃土，其保水性能較好，受凍脹破壞程度較大，再受水流掏蝕，極易造成垮渠。

2.5 養(yǎng)護(hù)不到位

表1 2000年金溝河流域水利工程統(tǒng)計(jì)狀況

由于養(yǎng)護(hù)經(jīng)費(fèi)缺乏，各建筑物受泥沙沖刷磨損嚴(yán)重，表面碳化及裂紋、裂縫嚴(yán)重，甚至產(chǎn)生露筋現(xiàn)象；止水及觀(guān)測(cè)設(shè)施老化損害嚴(yán)重；啟閉設(shè)備老化，缺乏防護(hù)裝置，鋼絲繩老化，閘門(mén)銹蝕嚴(yán)重，啟閉時(shí)甚至有卡阻現(xiàn)象，電氣設(shè)備老化嚴(yán)重，絕緣差，損耗大，存在極大的安全隱患，尤其在汛期，由于閘門(mén)不能正常啟閉，給工程度汛帶來(lái)極大壓力。

2.6 水庫(kù)日益頹廢

受金溝河上游的地形地勢(shì)所限，金溝河有流速快、泥沙含量大的特點(diǎn)，雖然已經(jīng)過(guò)了渠首工程的排沙處理，但還是有大量泥沙進(jìn)入渠道，中下游各水庫(kù)的泥沙淤積日趨嚴(yán)重。南五宮水庫(kù)淤積最嚴(yán)重，不能實(shí)現(xiàn)日調(diào)節(jié)功能；獻(xiàn)禮水庫(kù)庫(kù)容減半；在1998年大洪水時(shí)，由于對(duì)洪水估計(jì)不足，下游洪溝、海子灣水庫(kù)相繼垮壩。

3 解決措施

隨著西部大開(kāi)發(fā)的實(shí)施，金溝河灌區(qū)的工程狀況逐年得到改善，三座水庫(kù)除險(xiǎn)加固相繼完成，流域上游積雨區(qū)增設(shè)洪水監(jiān)測(cè)設(shè)施，灌區(qū)水利工程運(yùn)行變得持續(xù)高效，調(diào)度運(yùn)行更加統(tǒng)籌兼顧，防洪抗旱日趨條理。

3.1 增設(shè)防洪建筑物

由于氣候變化不定，金溝河流域水利工程在1998年特大洪水期間遭受重大挫折。2001年，在金溝河渠首站新建3孔非常泄洪閘，下泄流量173m3/s，大大降低了洪水危害的風(fēng)險(xiǎn)。在非常泄洪閘前增加了70m的自潰溢流堰，防洪能力大大加強(qiáng)。以上防洪建筑在抵御2003年“7·17”564m3/s超百年一遇洪水中發(fā)揮了很大作用。

3.2 加強(qiáng)渠道凍脹處理

金管處自2000年度續(xù)建配套節(jié)水改造工程開(kāi)始至今，對(duì)渠道改建工程中的凍脹處理環(huán)節(jié)相當(dāng)重視，投入也逐年加大。具體方法是，在混凝土防滲層下墊鋪30cm～50cm的夯實(shí)戈壁墊層，待達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，鋪一層土工膜。底部鋪設(shè)梅花孔狀的排水管，底板、邊板增加分縫處理，這就使得渠體滲漏水可以全部從排水管導(dǎo)出渠外，即便冬季氣溫降低，也不會(huì)造成凍脹破壞。其效果不僅可以防止外水滲入渠體，而且可以有效防護(hù)渠體墊層免受外部滲水影響而變形。

3.3 改善消能防沖性能

水流流速太快，其根本原因在于渠道縱坡較大。改善水利工程抗蝕防沖性能，可以考慮提高渠道混凝土標(biāo)號(hào)、摻放外加劑、加大混凝土厚度、在上游修建綜合性水利樞紐工程等各種方法，但這不能從根本上解決問(wèn)題。最有效辦法是：在綜合考慮資金投入適度的情況下，降低渠道縱坡，并根據(jù)地形需要，大量增設(shè)消力池、跌水設(shè)施。

3.4 建筑物裂縫碳化修補(bǔ)

對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度沒(méi)有影響的裂縫，將裂縫內(nèi)雜質(zhì)碎片等清除干凈后，可采取壓力灌漿法對(duì)裂縫進(jìn)行化學(xué)灌漿，也可根據(jù)裂縫情況鑿成“V”字形或倒梯形，并清洗干凈后，槽內(nèi)用水泥砂漿、丙乳砂漿及環(huán)氧砂漿等嵌補(bǔ)。

對(duì)因結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不夠而產(chǎn)生裂縫，應(yīng)認(rèn)真對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力分析計(jì)算，根據(jù)實(shí)際荷載情況，采取錨貼鋼板法、加大截面法、粘貼玻璃鋼法、增設(shè)桿件法等加以處理。

3.5 滲漏處理

水利工程常見(jiàn)滲漏問(wèn)題主要有點(diǎn)滲漏、線(xiàn)滲漏及面滲漏。對(duì)于點(diǎn)滲漏，當(dāng)滲漏壓力比較小時(shí)，可采用快凝止水灰漿或化學(xué)漿液直接堵漏；當(dāng)壓力較大時(shí)，可先用塑料導(dǎo)管插入孔中，使水順管導(dǎo)出，然后用快凝止水灰漿沿導(dǎo)管四周封堵。對(duì)于面滲漏，根據(jù)具體情況，可采用表面涂抹防水材料、表面澆筑鋼筋混凝土護(hù)面等方式進(jìn)行處理。線(xiàn)滲漏包括變形縫滲漏和裂縫滲漏，處理時(shí)應(yīng)先清除縫內(nèi)的雜物，可采用嵌填膨脹橡膠或其他密封材料法，也可沿縫鑿一條寬20cm、深4cm左右的規(guī)則平槽，粘貼橡膠止水板的方法進(jìn)行加固。

3.6 機(jī)電及金屬結(jié)構(gòu)更換

對(duì)于20世紀(jì)六、七十年代的水利工程，機(jī)電及金屬結(jié)構(gòu)均已達(dá)到報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)，且自動(dòng)化程度低，應(yīng)考慮全部更換較為合適。但更換時(shí)應(yīng)注意與原水工結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)問(wèn)題。

3.7 信息化建設(shè)初顯成效

信息化系統(tǒng)，主要負(fù)責(zé)新疆金溝河灌區(qū)輸、配、蓄水工程水雨情及供水?dāng)?shù)據(jù)采集與整理，基于現(xiàn)代通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，是一個(gè)數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確，系統(tǒng)反應(yīng)迅速，決策科學(xué)的水雨情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)。信息化的建設(shè)，讓金溝河走上高效實(shí)用的水利信息化大道，在防汛抗旱、供水調(diào)度等方面作用重大，提高了工作人員的積極性和工作效率，對(duì)灌區(qū)經(jīng)濟(jì)建設(shè)產(chǎn)生了積極影響，增強(qiáng)了灌區(qū)穩(wěn)定、和諧的發(fā)展氛圍。

4 工程建設(shè)的取得的一些經(jīng)驗(yàn)

4.1 在施工中一些新技術(shù)、新工藝的應(yīng)用

如在1998年～1999年度工程中利用干渠西移形成的高差，修建了獲得自治區(qū)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)的排沙漏斗工程和同樣具有較好排沙效果的排沙渦管，較好地解決了入渠泥沙的問(wèn)題；在2000年～2001年度工程中的渠首改建設(shè)計(jì)中針對(duì)自潰壩的形式和壩頂高程的選定進(jìn)行了多次反復(fù)論證，最終確定了最佳方案，在抗御2003年金溝河流域超百年一遇的“7·17特大突發(fā)性洪水”起到了重要作用。將橡膠瓦應(yīng)用到金溝河電站渠首排沙閘混凝土底板防磨技術(shù)上，具有抗磨性能易達(dá)到、技術(shù)簡(jiǎn)單、造價(jià)低等特點(diǎn)，已取得顯著的防磨效果。針對(duì)泥沙對(duì)水閘閘室的磨損破壞，采用了具有抗沖、耐磨、柔性好的鋼釬維硅粉混凝土進(jìn)行施工，效果顯著。

4.2 管理中采用先進(jìn)的技術(shù)手段

光纖傳輸系統(tǒng)、水雨情測(cè)報(bào)系統(tǒng)、視頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的站點(diǎn)建設(shè)及通訊系統(tǒng)的建設(shè)，大大提高了灌區(qū)的管理水平。

4.3 工程建設(shè)和供水管理有機(jī)結(jié)合

在工程勘探時(shí)，應(yīng)讓管理單位的技術(shù)人員參與其中，針對(duì)地形情況、灌溉情況制定切實(shí)可行的設(shè)計(jì)方案，避免建好的工程不能發(fā)揮正常的作用。

5 工程改造的重要意義

隨著西部大開(kāi)發(fā)的穩(wěn)步前進(jìn)，金溝河流域的續(xù)建配套節(jié)水改造、河道疏浚、水庫(kù)除險(xiǎn)加固等工程陸續(xù)推進(jìn)，到現(xiàn)在，總干渠的工程改造已近尾聲，灌區(qū)洪溝水庫(kù)、海子灣水庫(kù)、獻(xiàn)禮水庫(kù)的除險(xiǎn)加固已完成，水利工程體系的防洪、供水安全性、保障率已經(jīng)大幅提高，灌區(qū)的生產(chǎn)積極性空前增長(zhǎng)。灌區(qū)續(xù)建配套及節(jié)水改造工程全部實(shí)施后，可節(jié)水10448.4萬(wàn)m3，為灌區(qū)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

6 結(jié)論

對(duì)病險(xiǎn)水利工程的處理要結(jié)合水利工程自身問(wèn)題綜合考慮，通常幾種措施結(jié)合起來(lái)，并進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定方案。不僅要加強(qiáng)安全監(jiān)測(cè)、完善應(yīng)急預(yù)案外，還需要在調(diào)度運(yùn)用等方面做相應(yīng)調(diào)整，確保工程運(yùn)行安全。金溝河管理處通過(guò)多年的建設(shè)和學(xué)習(xí)，在工程建設(shè)、運(yùn)行管理等方面摸索出一套較適合灌區(qū)發(fā)展的管理經(jīng)驗(yàn)，水利工程管理水平不斷提高，充分發(fā)揮了現(xiàn)有引、配水工程的效益，為灌區(qū)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展做出了應(yīng)有的貢獻(xiàn)。陜西水利