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兵团农十师北屯节水灌溉区渠道防渗防冻胀技术应用三毛草

嘉定农业网 2022-07-07 15:20:06

兵团农十师北屯节水灌溉区渠道防渗防冻胀技术应用

1、灌区位置

新疆农十师北屯灌区位于新疆阿勒泰地区福海县境内，东起农十师双渠镇(187团)，西临布伦托海，南到乌里品包塔玛依，北至额尔齐斯河南岸，地理坐标为北纬47°05′～47°27′，东经87°31′～88°03′。灌区东西长42km，南北最大宽度30km，拥有行政区划土地总面积115.65万亩，其中可垦宜农林地80.60万亩，灌区设计灌溉面积78万亩，总灌溉面积68.25万亩，养殖水面4.16万亩。

2、气象水文

农十师北屯气象站是距北屯灌区最近的气象站，现以农十师北屯气象站观测资料说明该灌区的气象特征：

①多年平均气温为3.90C，最热月7月的平均气温为22.90C,最冷月1月的平均气温为-18.20C,历年极端最高气温39.70C(1965年7月27日),极端最低气温-43.70C(1984年12月17日);

②多年平均降水量99.5mm,历年最大、最小年降水量分别为178.8 mm(1984年)、50.1 mm(1974年);

③多年平均蒸发量1868.6mm(ф=20cm蒸发皿), 年最大、最小年蒸发量分别为2249.2 mm(1974年)、1643.5 mm(1988年);

④多年平均积雪厚5-10mm;最大冻土深度1.81m;水面最大结冰厚1.0m;

⑤多年平均日照时数2850小时;多年平均无霜期142天;

⑥多年平均风速3.2m/s,以西北风居多,最大风速22.6m/s，主要灾害性气候：大风、干热风、低温、冻害、冰雹。

北屯灌区的全部用水完全依赖额尔齐斯河，额尔齐斯河是中国唯一注入北冰洋的外流河，在我国境内长为546km,流域面积5.7万km2。北屯灌区地处额河中上游段，通过北屯灌区段长度是55km。灌区分布在额尔齐斯河二级阶地上，根据调查，灌区地下水在灌溉季节埋深为0.50～1.00m，冬季地下水埋深1.5m左右。引起灌区浅水层水位变化的主要原因，是灌区内部分渠道未做防渗处理，灌溉季节渠道入渗，造成大量灌溉用水补给地下水，受第三纪泥岩的顶托，地下水位迅速上升。

3、地质地貌

北屯灌区位于额尔齐斯河南岸的二级阶地上，地势东高西低，南高北低，全局看是东南向西北倾斜，地面坡降1/200～1/700，海拔高程500.00～560.00m，大区平坦，小区起伏，垦区的大小洼坑星罗棋布，灌区土质属于额尔齐斯河冲积物，由于长期处于剥蚀过程中，西北风不断吹走表层松散物质，造成地表组成物较粗，大多为砾质砂壤、轻壤土，耕层浅，一般为25～45cm，以下为卵石、粗砂层，透水性强，保水、保肥能力差。

4、社会经济状况

北屯灌区地处阿勒泰地区经济核心区中部，国道216线和省道318线交叉通过灌区，为阿勒泰地区交通枢纽，其自然地理位置具有一定优势，同时经济上也有一定的辐射力。

北屯灌区包括农十师一八七团、一八八团二个团场及师部北屯镇和地方切尔克齐乡，总人口3.47万人，其中农业人口2.33万人，占农十师总人口的38.0%。

根据农十师2009年统计提要，北屯灌区2009年实灌面积49万亩，其中耕地42.11万亩，林地6.89万亩，有效灌溉面积40万亩。2009年灌区粮食播种面积2.93万亩，产量11406吨;经济作物面积29.37万亩，其它作物面积7.7万亩。农十师北屯灌区2009年工农业总产值14800万元(当年价)，占全师的28.20%，在农十师经济建设中占有重要地位，其经济发展潜力巨大。2009年农业总产值为10674万元(当年价)，占全师的28.74%。北屯灌区近几年为适应市场变化，逐年调整农业种植结构，增加经济作物的种植比例，同时结合灌区续建配套与节水改造，使灌区农业生产产生明显效益。

5、渠道防渗工程现状

北屯灌区是新疆生产建设兵团最北部的大型灌区，对屯垦戍边具有战略作用，但灌区气候、土壤等自然条件差，灌溉用水来源单一且不稳定，这一切都要求要加强灌区水利设施的改扩建，进一步加大对北屯灌区水土资源开发的力度，发挥规模效益。

北屯灌区现已形成了以总干渠、干渠、支渠、斗渠为主，农渠、毛渠为辅的六级渠道灌溉体系，目前灌区内的总干渠、干渠(冬季运行的除外)多数已做了防渗改造，部分支渠、斗渠正在防渗改造中。由于灌区地处欧亚大陆腹地，冬季漫长而寒冷，渠系工程最主要的病害是冻胀破坏，为此，灌区在改造渠道时首先要考虑防冻胀问题。

2001年在水利部的大力支持下，大型灌区(北屯灌区)续建配套与节水改造项目工程正式启动，北屯灌区的场外骨干渠道总干渠、二干渠、三干渠、南关水库引水渠得以改建配套。续建配套工程项目多为旧渠改造工程，在原渠基上改扩建和铺设渠道防渗体，防渗形式主要有四种，分别为塑膜单防(总干渠13 950-16 580段)、塑膜现浇混凝土衬砌双防(总干渠16 580-28 007段)、预制混凝土板与塑膜双层防(二干渠、南关水库引水渠)、预制单防和雷达诺护垫护底(三干渠)。

二、灌区渠道防渗防冻胀技术措施应用情况

决定冻胀程度的三要素――地下水存在的特征、基土含水量和土壤特性在北屯灌区的骨干渠道工程中都不同程度地存在。反映土壤结构关系的土壤颗粒的组成、物理性能指标、水分特征，是促成北屯灌区渠道基土冻胀的内因，长时间的持续低温是促进灌区基土冻胀的外因，内、外因的同时存在，必然产生渠道衬砌体冻胀破坏的现象。

造成渠床基土冻胀的三个基本因素是相互联系的，缺少其中任一因素，则渠床基土土体都不会产生冻胀或冻胀变形，减少或削弱其中任一因素，也会达到减轻冻胀破坏的效果。

农十师水管处为防止渠道衬砌体的冻胀，从三个基本因素土、水、温着手，因地制宜，针对不同情况，采取合理的防冻胀措施，针对渠底部位出现的泥岩，将渠底预制砼板防渗型式改为柔性防护型式，即雷诺石笼护垫型式。(镀锌双绞合低碳钢丝网格雷诺护垫);针对地下水位高影响施工进度和质量的情况，则采取暗管棱体排水、排水沟、排水管、排水涵管等形式多样的排水法;若遇渠段中有低液限粘质土---冻胀土出露，解决的方法采取就地取材，把渠床冻结深度以内的冻胀土壤更换为非冻胀土，如沙砾料;为了控制砼冻胀蔓延，降低砼渠道的冻胀维修成本，推广应用间隔梁，人为的分割成多个小单元块，达到减轻冻胀破坏的效果。

采取防冻胀措施后渠道运行状况明显好于无防冻胀措施的渠道，由于防冻胀破坏措施的采用，保护了工程，冻胀量得到大幅度削减，减少了工程由于自然冻融而形成的破坏，保证了灌溉工程的正常运行，提高了灌溉效益。其效果主要表现在如下几方面：

(1)冻胀破坏的程度明显较轻，渠道破坏的面积较小，所需的工程维修费用少。

(2)防冻胀技术的采用，优化了渠道的受力结构，提高了渠道的抗冻、防渗能力，延长了工程的使用寿命，工程的使用寿命比较从前延长了2-3倍，节约重建费用1000-2000万元。

(3)为确保工农业全年的正常引、输、供，水管处渠道工程的维修一般安排在春灌前和秋灌后，春灌前的维修多数是因冻胀所引起的破坏，这段时间较短，工程多数属抢修，但采取抗冻胀技术的渠道，因为破坏程度轻，维修面积小，有效的节约了时间，确保了农业灌溉的及时供水。