干旱区内陆河流坎儿井式灌溉与排水工程研究.pdf

年第 期水利规划与设计科研与管理:/干旱区内陆河流坎儿井式灌溉与排水工程研究裴建生 徐 燕(新疆维吾尔自治区寒旱区水资源与生态水利工程研究中心(院士专家工作站)新疆 乌鲁木齐 新疆水利水电规划设计管理局 新疆 乌鲁木齐)摘要:坎儿井式灌溉与排水工程是一种创新的水利工程型式 其目标是提高干旱区水资源的利用效率 文章分析研究了干旱区中小河流的地形地貌、水文、水文地质特性及现有的灌溉与排水工程的缺点 并在此基础上提出了一种适合干旱区中、小河流的灌排工程型式 它借鉴了传统坎儿井的技术精髓 工程的效果将使干旱区的洪水、泉水和咸水资源化 水资源利用效率最大化 最终使干旱区绿洲最大化 工程的特点在于“藏水于地下”、“取水于自流”、“输水于管道”和“上排下灌”文章扼要论述了工程的布局、结构和原理 并通过实例说明了其量化效果关键词:干旱区 坎儿井 灌溉与排水工程 水资源高效利用 绿洲最大化中图分类号:文献标识码:文章编号:()收稿日期:基金项目:新疆水专项()作者简介:裴建生(年)男 正高级工程师:前言与大河流相比较 干旱区中小河流具有明显的差别 纵坡陡、径流小、泥沙多、洪水峰高量小、蒸发强烈、河流出山后大量地表水迅速入渗转化为地下水 是干旱区中小河流的普遍特点 然而它的灌溉与排水工程却一直延用大河灌区的常规技术方案 多年的运行经验表明:现有的灌溉与排水工程难以克服灌区普遍存在许多问题 极大地限制了干旱区水资源的高效利用 本文提出了一种新的工程型式 以期寻找到一种适合干旱区内陆河流灌区特点的灌溉与排水工程技术方案 干旱区中小河流的特点 地形地貌、水文及耗水特点干旱区内陆中小河流域在地貌上沿河流纵轴向 由山区、山前冲洪积扇、细土平原、绿洲与沙漠过渡带和沙漠组成 山区是河流的产流区或径流补给区 径流由冰川、融雪水和雨水组成 水流相汇成为流域的干流 山区地形峻陡 河道纵坡大 河床窄深 水流相对集中 流速湍急 出山口后 纵坡变缓 流速降低 水流分叉 进入细土平原中下游 河道游荡 水流浅而宽 并逐步湮灭于沙漠前缘 河流的径流特征是年季相对稳定 年内变化较大 迅期多集中于 月 水量占全年的左右 洪水虽峰高量小 但在汛期径流中仍占有较大比重 由于中下游河道平坦 地下水位较高 地层垂直入渗较弱 加之蒸发强烈 洪水大部分入渗于山前冲洪积扇 转化为地下水外 另一部分多以水面蒸发的形式散发于大气 细土平原是现代灌区 所形成的人工绿洲是人类生产和生活的主要场所 人工绿洲和天然绿洲是水资源的两大竞争性消耗区 人工绿洲对水的矿化度有要求 灌溉水源一般为小于/的淡水 天然绿洲以野生的红柳和胡杨以主 以地下水为主要水源 它对水的矿化度基本没要求 一般为大于/的淡咸水或咸水 天然绿洲区是阻挡风沙侵蚀人工绿洲的屏障是干旱区不可或缺的组成部分 主要水文地质特点 山前冲洪积扇受构造挤压运动的影响 随着山区地形的抬升形成山前冲洪积扇凹陷区 凹陷内沉积了巨厚的砂砾石层 是地下水赋存的良好空间 该区域内含水层颗粒粗 河道渗漏是地下水的主要补给源 水循环条件好 导水性强 含水层一般为单级地层 渗科研与管理水利规划与设计 年第 期透系数 /水质良好 与地表水基本一致 矿化度一般小于 /上游地下水埋深大由于沿河道纵向含水层颗粒由粗变细 同时地下潜水流量逐步增多 其下游的地下水位便逐步升高进入细土平原地层的透水性进一步变差 地下水便在山前冲洪积扇缘处溢出地面 储水构造外部轮廓随河流的大小而异 沿河流方向一般长度为 宽度约 其总储水量十分巨大 往往数十倍于河流的年径流量 水的更新周期 年 是区域内地下水流系统中最主要的水源 也是储存地表余水的理想场所 细土平原区及过渡带细土平原区是山前冲洪积扇的延续 随着河水的流量变小 速度降低 挟砂能力随之变弱 从上游至中游 含水层颗粒相对较粗 区域地下水流系统的水循环条件较好 与冲洪积扇凹陷区的区域地下水的流的交换强烈 沿河道地表水与地下水有局域的交换 但含水层变为多层结构 层间夹杂厚度较薄且不连续的细颗粒的不透层 渗透系数 /水力坡度 地下水位 水质依然良好 矿化度一般小于 /主河道或山洪沟等地形低洼处发育有纵向泉水溢出带 地下水的补给源主要有两部分 其一为侧向水平流入的区域地下水流 其二为渠系及田间的垂直入渗 区域内的地下水主要由泉水、机井、植物的蒸腾和裸地的蒸发向外排泄细土平原区下游至过渡带 仅洪水期地表水可到达本区域 含水层颗粒相对较细 区域地下水流系统的水循环条件较弱 含水层变薄并为多层结构 层间多为较为连续分布的细颗粒的不透水层富含承压含水层 地下水补给条件差 更新周期十分缓慢 一般为 年以上 渗透系数 /水力坡度 地下水位 部分流域仍发育有纵向泉水溢出带但水量变少并不断消耗 表层地下水矿化度一般大于/个别流域可高达/以上 只有部分深层滞流区地下水矿化度小于 /地下水位较高的区域 由于强烈的裸地蒸发 水去盐留 盐碱地发育 地下水主要由裸地蒸发和植物蒸腾向外排泄 灌溉与排水工程现状及存在的主要问题 灌溉与排水工程现状干旱区中小灌区虽然具有自身的特点 但一直延用常规的灌溉和排水工程体系 其主要特征是将灌溉与排水工程分而设之 灌溉工程主要含有水库、机井、引水工程、引水干渠和相应的输水渠系 水库和机井是水源工程 水库的主要作用是在时空上调蓄灌区内的地表水资源 机井用来开发利用灌区的地下水资源 主要作用有两点:其一是与地表水联合调度来满足灌区的需水要求 从而形成所谓的混灌区 其二是独立形成以地下水为水源的纯井灌区 干旱区的排水工程一般布置在地下水位较高、地下水渗透性较差的细土平原区中、下游区 工程由干、支、斗、农排水渠组成 农排的作用有两点:其一是控制田间的地下水位 为田间垂直排水创造了条件 其二是直接承接田间的洗盐水 为田间水平排水创造了条件 干排是总汇水排渠 它汇集上级排渠的水体 并将其排入河道尾闾或灌区低洼的容泄区 从而形成了“干排盐”的排水体系 现有的排水系统一般仅能将田间的地下水位控制在 左右 干排中水体的矿化度一般为 /随季节变幅较大 其水量一般被视为灌区中的污废水 多数以裸地蒸发或水面蒸发的方式消耗 灌溉与排水工程存在的主要问题 调蓄工程能力相对不足 损耗大效率不高山区水库是干旱区河流目前共认的理想的调蓄工程 然而由于大水大沙的径流特点 大多数山区水库只能采用“蓄清排洪”的运行方式 汛期死水位运行 以防大量泥沙淤积库中影响水库寿命 山区水库的这种运行方式 限制了灌区“洪水资源化”能力 一些缺乏建设山区水库的河流 普遍采用平原水库对地表水进行调蓄 然而强烈的水面蒸发和渗漏 使干旱区的平原水库库损率高达 不仅如此 无效的渗漏还造成水库周边灌区的地下水位上升 为其带来了次生盐碱化问题由于调蓄不足“浇白地”现象普遍 播前灌改为冬季“浇白地”灌溉定额需由/亩增加到/亩以上 浪费严重 地下水开采量的量化困难 能耗高上、中游灌区地层的导水性强 富水条件好单井出水量大 是灌区最适宜开采地下水的区域地下水的适度开采 有利于将当地的地下位调控到合理区间 从而减少无效或低效的蒸发、蒸腾 提高水资源的利用效率 难以准确量化地下水开采量始终是困惑人们的问题 虽然水均衡法告诉我们区 年第 期水利规划与设计科研与管理间地下水的可开采量的计算方法 但相应的侧向流入、流出量、渠系利用系数等均难以准确测量 并随外部条件的变化而变动 因此 地下水开采量的准确量化十分困难 这些因素致使一些灌区的机电井或者超采地下水 使区间地下水位持续下降 或者本身可开采量富足 但因缺少外区域输水工程加之高昂的运行费用 不能将机电井群的水量向外调配 最终使地下水不能完全高效利用 中下游灌区的地下水位高合理科学的地下水位是减少灌区内潜水的无效或低效蒸发量的根本保障 地下水位过高所造成的大量潜水的裸地蒸发既是土壤盐碱化和次生盐碱化的根源 又是灌区表层地下水矿化度增高的主要原因 干旱区土壤的潜水蒸发十分强烈 如图 所示是新疆叶尔羌河流域均衡试验站多年潜水蒸发试验资料 现有的排水工程只能将中、下游灌区的地下水位控制在 所产生的无效裸地蒸发和低效的植物蒸腾量十分惊人 而浅层地下水又往往由于矿化度高 无法加以利用 使该区域的灌区水资源利用既不合理 灌溉条件又差图 干旱区典型河流土壤潜水蒸发试验资料 天然绿洲与河道地表水联系薄弱人工绿洲和天然绿洲是干旱区的两大竞争性受水区 天然绿洲主要依靠汲取地下水而繁衍 人工绿洲大量引水灌溉或多或少影响了天然绿洲的地下水量 多年来 即使人们发现灌区排水渠中水源的矿化度低于天然绿洲地下水的矿化度 也没人工回补绿洲地下水的工程措施 而是认为只要下泄相应的生态基流 天然绿洲的植被便可“自然”生长然而由于河道出山口距离天然绿洲遥远 所下泄的生态基流往往仅在洪水期才能到达天然绿洲区 加之中下游河道宽平 有的河流甚至没有明显的河床 所下泄的水体多以水面蒸发的方式消耗于宽平河床中 输水效率十分低下 产生的综合生态效果也十分有限 一种干旱区内陆河流坎儿井式灌溉与排水工程 工程的设计思路及技术方案以流域为单元 将流域内的人工绿洲和天然绿洲看作地位平等的两大受水灌区 把地表水和地下水作为一个水资源总体 视全灌区的地层为一个统一的巨大储水构造 利用灌区内的水文、地形和水文地质条件条件 采用现代水利工程构筑方法 使全灌区的地表水和地下水连为一体 并将全灌区的地下水位控制在合理的范围 通过地表水和地下水的联合调度 高效率低能耗地利用水资源 来满足两大绿洲的需水要求 是本灌溉与排水工程的总体设计思路“藏水于地下”、“取水于自流”、“输水于管道”、“上排下灌”是本灌溉与排水工程的设计思路“藏水于地下”是指将富余的地表水通过回补工程引渗入地下含水层“取水于自流”是指在灌区需水之时 如同坎儿井一般 利用灌区的地形的自然坡度将地下水自流引出地面“输水于管道”是指在输送地下水时最好采用管道输水 以提高输水效率并尽可能满足高效节水灌溉的压力要求“上排下灌”是指通过上、下游两道地下集水廊道的上、下拦截 一方面将区间的地下水位控制在合理的范围 另一方面可利用上游集水廊道中的地下水作为灌区的灌溉水源 工程的总体布局及主要结构本灌溉与排水工程含有:地面引水工程、引渗回补工程、地下集水廊道、引水干管、自流输水干管等水工构筑物 本灌溉与排水工程平面布置示意图如图 所示 工程剖面示意图如图 所示 工程布局特点在于灌区内至少布置两道地下集水廊道灌区地形较为平坦时 廊道可沿灌区等高线线布置横向布置 廊道中的设计水位低于地下水位 井与井的间距 两排廊道的间距一般 沿廊道轴线布置有辐射井群 它作用是均匀地拦截控制该断面的地下水和地下水位 考虑到灌区内地层为多元结构 为了增加灌溉水量辐射井内还布置有管井 井和井之间的设有连通管通过将引水干管与廊道相连 将灌区内地表水和地下水连成一体 形成了纵横交错的水网 末排廊道设有通往天然绿洲的输水引渗暗渠 它的功能是将灌区余水或将矿化度较高的水体输至天然绿洲区科研与管理水利规划与设计 年第 期并渗入地下的地下水系统之中 以增加天然绿洲的受水面积 保证天然植被的耗水量图 本灌溉与排水工程平面布置示意图工程由自流输水干管将地下集水廊道中的地下水自流引出地面 一方面节省了大量的电力消耗另一方面 自流引水 是定水位取水 其水量受水位的限制 水位降低出水量自动减少 因此 工程是一种取之有度的水源工程 它不会也没有能力超采地下水 而机井抽水是定流量取水 当水量不足掉泵时 则可以增加井深 降低水泵的安装高程保证水量 极易发生井越打越深 地下水位越来越低的超采地下水现象当灌区内纵向山洪沟较为发育 为了减少廊道的工程量 廊道还可以采用纵向布置方案 当灌区较宽时 也可以采用分段的技术方案 将廊道分成段 形成若干相对独立的条块状布置方案 以有利于工程的建设 当地形坡度过缓时 还可以在廊道合适处设定水位泵站 以代替自流输水干管的作用 在实施过程中 应依据灌区的现状、地形、水文地质、施工技术等条件 通过具体的分析计算和方案比选择优而定 工程的基本原理及调度运行 基本原理工程的水力学原理说明示意图如图 所示 为河流地表径流量 灌溉期 河道的径流由地面引水工程优先配置于上游地表水灌区 而非灌溉期的地表径流以及洪水期的地表余水 经自然入渗和引渗回补工程引入地下 储存于冲洪积扇凹陷区 成为灌区的地下水源 灌区的这两大独立水源 共同承担着灌区的灌溉任务 显然 它们的总水量为 其中 地表水源的水量为()地下水源水量为 地表水源在输送的过程中大部分输向最终目的地 田间地头 小部分水量在输送过程中 由于各级渠系的渗漏转换为地下水 并成为可重复利用的地下水资源 同理 地下水源在输往田间的过程中 大部分亦到达田间地头 小部分在水的输送过程中 亦再次转换为地下水 成为可再次重复利用的地下水资源 和 分别是无廊道取水时 断面和 断面的区间泉水溢出量和土壤潜水蒸发蒸腾量 对应于田间的农作物的需水而言 泉水资源仅在灌溉期是有效的 非灌溉期是无效的其水面所产生的蒸发也是无效的 总体而言是低效的 中的蒸腾量在作物生长期是有效的 幼苗图 本灌溉与排水工程剖面示意图 年第 期水利规划与设计科研与管理图 本灌溉与排水工程水力学原理示意图期和成熟期是无效的 裸地和蒸发量则是无效的总体而言是无效或低效的 当区间无灌溉及廊道未取水时 由水均衡原理可得如下方程式:或 ()当区间有灌溉及廊道有取水时 水均衡方程式变为:()当将 断面区间的地下水位控制在地面 以下时:方程式简化为:或 ()式中 有廊道取水时断面 的潜流量 当断面 的水位不变时 有:故有:上述分析计算表明:当廊道取水量较小时 区间地下位将高于 水资源将不能完全高效利用 但廊道取水量较大时 断面 的水位将会持续下降将透支区间地下水开采量 因此 是最为合理的地下水开采量 同理可得:廊道 的最优取水量为 廊 道 的 最 优 取 水 量 为 由上述水力学分析可得出以下基本结论:()本灌溉与排水工程所示的地下集水廊道可以通过控制地下水开采量将区间的地下水位控制合理的范围之内 将地表水量()转化为地下水 意味着洪水和闲水得到了高效应用 将和 转化为地下水 意味着泉水和土壤的蒸腾蒸发水量到了资源化高效应用 从而使本灌溉与排水工程的水资源利用达到了最大化()本灌溉与排水工程 引入灌区的水资源总量为 其中地表灌溉水量为()地下水灌溉水量为()并有()引入灌区的总水量为 式中 在输送水量过程中水量损失 因此 灌区田间得到的水资源量仍为 这说明本灌溉与排水工程将引入灌区的水资源几乎完全输送于田间 换言之 其综合输水效率几乎等于 ()廊道取水后 随着水位下降 将带动区间的地水位整体下降 泉水随之再次转化为地下水 区间土壤潜水蒸发蒸腾量也随之减少 并转化为高效的灌溉水源 但廊道的取水量不应超过它的最优取水量 以有序开发地下水资源 并防止地下水的超采 工程的调度运行本灌溉与排水工程由现代水利工程方法构筑而成 由于工程将灌区内的地表水和地下水连为了一体 形成了互连互通纵横交错的水网 因此 可以通过工程运行过程中的灵活调度进一步达到水资源高效利用的目的 具体调度方法如下:()蓄水和供水调度:当河道有余水时 首先通过引渗回补工程将余水蓄存于山前的储水构造中 当第一排廊道的水位较高时 可打开相应的控制闸、阀 将余水输至下级水位较低的廊道之中灌区需水时 优先开启相对应的廊道供水 当水量或流量不足时 可打开上游廊道的相应控制闸、阀 将其水量引入本廊道中的水量 共同满足灌区的需水要求()控制地下水位调度:当廊道水位较高时说明区间灌区的地下水位过高 无效或低效的水资源消耗较大 此时开启本廊道控制闸 向下游灌区科研与管理水利规划与设计 年第 期或天然绿洲区供水 各级廊道间也应依据水位优化调度 以使灌区尤其是下游灌区处于较低水位 当单元内的局部区域的地下水位较高时 还可以定向开启廊道辐射井和管井中出水口的控制阀 以精准控制地下水位()天然绿洲区的供水调度:工程的末级廊道是天然绿洲区主要供水保障 当廊道中的水位较低时应依次开启上游廊道的控制闸 向末级廊道供水 当末级廊道的水体矿化度过高 也应适当开启上游廊道的控制闸 用于冲淡末级廊道水体的矿化度 小结从上述理论分析和工程调度方案可知:()干旱区的地表水和地下水是一个水资源整体 在水资源储存和输送过程中 只有水面蒸发量和土壤的潜水蒸发蒸腾量是无效和低效 也是不可逆的 而渠系和田间的深层入渗损失是可逆的 只是由地表水转化为地下水 仍可被有效利用 因此 应首先从减少水资源不可逆方面着手分析研究 并寻找提高灌溉与排水工程的效率技术方案()干旱区中小河流有其自身地形、水文和水文地质特点 常规的排水工程只能将其区间的地下水位控制在 左右 大量的地下水由潜水蒸发蒸腾量进行排泄 是一种低效的水利工程 本坎儿井式灌溉与排水工程 既能将两廊道区间的泉水和渠系田间的有效入渗水转化为灌溉水源 又可将灌区内无效和低率的蒸发蒸腾量转化为灌溉水源 是一种科学和高效率的水利工程()廊道在设计及运行过程中 应通过分析计算制定出其最高设计水位和最低设计水位 廊道的最高设计水位应以区间的地下水位普遍下降到 以下为标准 廊道的最低设计水位应以不影响区间外地下水位为依据 只要廊道处于这两个水位之间运行 便自动达到了最优也是最大的地下水开采量()工程的系统性、整体性、精准性和高效性远比机电井群优越 本工程采取的定水位取水的方案 不仅能整体精准控制灌区的地下水位 还可以使地下水的补给量与开采量高度一致 并且 在利用地下水的过程中 没有过量开采和未充分利用之忧 地形坡度较大时 也无需消耗动力()廊道的最高设计水位和最低设计水位区间含水层的储水量十分可观 并可以通过两排廊道的间距对它的储水库容进行调整 间距和两水位差越大 储水库容亦越大 这个库容完全可以满足流域内水资源的年内和年际调节 工程实例 常规灌溉与排水工程基本布局为定量说明工程的特点、布局及相应的效果现以某干旱区某灌区以例 拟通过常规灌溉与排水工程与本灌溉与排水工程相对比 以便于定量说明本工程的优点灌区土地现为荒漠盐碱地 上伏稀疏耐盐植被 南北长 东西宽 开发为净灌溉面积 万亩的灌区 地面高程 之间 北高南低 高差 东西地形平坦 土壤为沙壤土 平均地下水位 对应的潜水蒸发系数 灌溉水源由外部管道输入灌区 采用节水灌溉方式 灌溉水利用系数为 采用常规灌溉与排水工程时 考虑作物生长期可吸收部分地下水因素 净灌定额为/亩 灌溉需水 万 渠系及田间有效入渗地下水量 万 灌区需设支、斗、农排水系统 农排深 支排投入灌区总干排 干排通入沙漠区 新结构灌溉与排水工程基本布局采用本灌溉排水工程时 可沿东西向布置两排长 的集水廊道 的自流输水干管引至灌区地面高程 处 上游廊道的最高设计水位 最低设计水位 下游廊道的最高设计水位 最低设计水位 重力给水度采用 时 对应的调节库容约 万 工程运行后 可将区间的地下水位由现状的 控制到 之间 对应的潜水蒸发系数 由于作物生长期基本无地下水可吸收因此 灌区的净灌定额取为/亩 总灌溉需水 万 则上游廊道的年取水量 ()万 灌区净灌溉需水量下降为 万 下游廊道还可以作为下游灌区的水源 十分明显 实例中 本工程每年可节水量 万 节水率 这些节水量绝大部分源于无效或低率的潜水蒸发蒸腾 效果及推论由本实例可以得出:本工程虽然仅由两排长 集水廊道和 的自流输水干管组成 工程简单 调度运行便捷 但功能却十分完善 首先它可以精准将灌区的地下水位控制到 之间 这是一般排水工程不能比拟的 其次 它还可以每年向灌区提供 万 灌溉水量 并且不消耗电能 这也是机电井所不具备的(下转第 页)科研与管理水利规划与设计 年第 期长距离皮带张力平衡的重点和难点包括:长距离皮带自身弹性导致张力不均衡、长距离皮带需将其张力降至最低状态从而保证启动时皮带不打滑、长距离皮带机加力站与加力站、加力站与首部驱动站之间的皮带张力平衡、皮带机上渣料分布不均时导致的皮带张力不均衡、皮带机延伸过程中由于长度增加而使得皮带张力实时发生变化 通过 控制实现整条皮带机皮带张紧力的平衡同步 同时皮带满足驱动电机的启动前(速度 以内)为慢升速阶段 便于紧急情况下的人员逃生重视皮带机的选型 皮带机的输送能力需满足最高掘进速度的要求 并留有一定的余量 以应对突变的荷载并能有效地转运大量堆积的岩渣 皮带机出渣系统应具有调速、调向、自动清理、刮渣、防跑偏、耐磨、防滑等功能 胶带机控制系统有故障自动诊断、显示、报警功能 选用高强度的胶带 是完成本标段全部岩渣输送的关键 此外 支洞固定皮带机坡度较大 现场应具备防止皮带反转的措施 此外 长距离的连续皮带机出渣对系统的性能及利用率提出了很高的要求 为了提高其利用率 必须对皮带进行定期和不定期的维修保养 结语复杂地质条件、长距离运输、刀具选用、长距离皮带机选用等问题是特长深埋硬岩 施工输水隧洞施工过程中的重难点 本文以新疆某深埋 隧道为研究背景 详细分析了岩爆、塌方、断层破碎带、突涌水等地质灾害的防控方法 采用超前地质预报和微震监测预报等技术手段能够有效保证现场施工效率以及设备和人员安全 同时 通过优化资源配置 合理组织施工 采用“平面多工序 立体多层次”的组织工序 从运输调度管控和设备选取方面实现工程的均衡快速施工 研究成果能够为相近深埋 工程提供参考参考文献 杜立杰 洪开荣 王佳兴 等.深埋隧道 施工岩爆特征规律与防控技术.隧道建设(中英文)():.刘泉声 刘鹤 张鹏林 等.卡机实时监测预警方法及其应用.岩石力学与工程学报 ():.梁峰.基于 掘进隧洞塌方洞段处理措施.黑龙江水利科技 ():.阳争荣 甘宇程 王松茂 等.穿越超长距离断层破碎带施工技术研究.广西水利水电():.高安森 戚承志 单仁亮.断裂滑移型岩爆风险评价和预警方法研究现状.矿业科学学报 ():.陈诚.某 引水隧洞塌方段控制技术研究.水利规划与设计():.冯夏庭.岩爆孕育过程的机制、预警与动态调控.北京:科学出版社.李鹏翔 陈炳瑞 周扬一 等.硬岩岩爆预测预警研究进展.煤炭学报 ():.李吉艳.某 引水隧洞工程地质灾害特征与应对措施.水利规划与设计():.潘鹏志 梅万全.基于 的工程岩体动力响应分析方法、软件与应用.隧道与地下工程灾害防治():.陈诚 张宇.某超长深埋硬岩 隧洞岩爆段防治方法.水利科学与寒区工程 ():.毛渐.输水隧洞长距离皮带机出渣系统设计.水利与建筑工程学报 ():.(上接第 页)第三 它还具有 万 的地下调节库容 可承担灌区水资源的调蓄任务 使用过程还没有水量损失 这也是地表水库难以做到的由本实例还可以推断 在一些地下水位较高但水质良好的的盐碱地 当无法引入外来水源时 也可以实施本工程 这时可以通过以水定地的原则或每年只灌溉部分农田 采用轮歇制 不施或少施化肥 以生产高质量农作物 或用于人工林及天然植被的人工灌溉 防风固沙 使干旱区的水尽其力 地尽其力 最终使绿洲最大化 结语本灌溉与排水工程 借助古老坎儿井的技术精髓 把流域内的地表水和地下水视为统一的资源整体 通过控制地下水的循环 使地表水和地下水连为有机的一体 使灌区内的洪水、泉水和咸水得到了高效的利用 是一种新工程型式 它的局部工程已在实践得到了检验 有理由相信随着它的运用 干旱区水资源的利用效率将会显著提高本灌溉与排水工程摒弃了干旱区“干排盐”的传统工程措施 而是将灌区末端的咸水输往天然绿洲消耗、田间采用灌溉水垂直压盐和种植吸盐植物进行抑制 虽然在宏体上看是可行的 但还缺乏进一步的理论研究成果和工程实践支撑 有待于进一步研究分析和科学试验(下转第 页)设计施工水利规划与设计 年第 期图 开挖后应变分布云图即实际边坡的下游侧山体向边坡临空面方向发生变形 方向位移集中在右侧 即终采边坡后缘区域向临空面方向突出 向最大位移值为 向最大位移值为 可对后缘边坡中下部采用锚杆适当支护防止发生边坡变形破坏根据方案 的三维有限元计算结果可知 该方案终采边坡在塑性区、应力、应变方面均满足边坡稳定要求 开挖方量满足大坝填筑需求 且开挖后形成的终采边坡安全系数为 为该料场边坡的最优开采方案 结论本文通过嵊州市某拟建水利枢纽工程 料场边坡实例 研究不同开采方案的安全系数和有用层开采量 探寻最优开采方案()通过设定不同的坡比、马道高差和马道宽度进行全面试验 计算不同方案的安全系数和有用层开采量 共有 组试验同时满足稳定性和方量需求()利用正交试验分析参数敏感性可知 坡比相较于马道高差和马道宽度 对安全系数和有用层开采量的影响均更显著 且对安全系数的正向影响高于对有用层方量的负面影响 因此判断方案 为最优开采方案()通过对最优方案 的三维有限元模拟 可知其在塑性区分布、应力分布、应变分布均满足要求参考文献 赵建军 唐茂颖 巨能攀 等.高陡岩质料场边坡稳定性与支护设计研究.工程地质学报():.张显书.沙坝水电站高边坡稳定性的数值仿真模拟及其结构优化.水利水电技术():.陈星 郭永成 赵二平.综合考虑安全性和经济性的料场边坡开挖方案优选.三峡大学学报(自然科学版)():.卢坤林 朱大勇 甘文宁 等.一种边坡稳定性分析的三维极限平衡法及应用.岩土工程学报():.邓红卫 胡普仑 周科平 等.采场结构参数敏感性正交数值模拟试验研究.中南大学学报(自然科学版)():.程圣国 陈高峰.考虑参数相关性的滑坡稳定敏感性分析模式研究.水力发电():.(上接第 页)参考文献 邓铭江 裴建生 王智.干旱区内陆河流域地貌单元特征及地下水储水构造.水利学报():.邓铭江 李文鹏 李涛 等.新疆地下储水构造及地下水库关键技术研究.第四纪研究():.乔晓英 王文科 陈英 等.天山北麓蓄水构造模式与水循环特征.地球科学与环境学报():.庞忠和.新疆水循环变化机理与水资源调蓄.第四纪研究():.邓铭江 裴建生 王智 等.干旱区内陆河流域地下水调蓄系统与水 资 源 开 发 利 用 模 式 .干 旱 区 地 理 ():.李文鹏 郝爱兵.中国西北内陆干旱盆地地下水形成演化模式及其意义.水文地质工程地质():.新疆叶尔河流域平原灌区规划报告.新疆水利水电勘测设计研究院 年 月.张蔚榛 张瑜芳.对灌区水盐平衡和控制土壤盐渍化的一些认识.中国农村水利水电():.新疆坎尔井.乌鲁木齐:新疆人民出版社.裴建生 王新 艾尼瓦尔卡德尔 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