杨元波，牛 盟，袁 凯

(陕西瀚泰水利水电勘测设计有限公司，陕西 西安 710000)

1 灌区概况

红岘子灌区位于甘肃省永靖县，灌区覆盖范围主要包括三条岘乡、刘家峡镇清和、塔什堡、下庄、三条岘、红岘子、红柳6个行政村，由一至五级泵站连接的干渠、十四条支渠和四支渠组成，干渠长达15.24 km，其上共设五级提水泵站，现总装机15台、总容量5 855 kw，总扬程424 m，其中一级泵站为低压深井式泵站，位于刘家峡水库大坝东端、连沟出口处，二、三、四、五级泵站均为高压泵站。红岘子灌区既具有防洪、生态供水的公益性功能，又承担农业灌溉任务，工程于1975年动工兴建，1980年主体工程建成运行，灌溉面积分散，由各支渠引水灌溉，工程主要建筑物有提水泵站、明渠、座槽、隧洞、暗渠、渡槽、倒虹吸等。红岘子灌区初期灌溉面积5 000亩，经数次改造，灌溉面积达到1.05万亩，但由于设备运行太久，渠道缺乏维护，截止2018年，实际灌溉面积为6 900亩。工程建成后，虽经几次小规模改造使干渠运行状况得到了较大改善，但由于受资金短缺、设计标准低、施工质量较差、施工期物价指数上涨等诸多方面因素影响，渠道及渠系建筑物毁坏严重，各级泵站中机电设备损坏故障也较多。加上工程运行环境的改变，灌区干、支渠破损严重，水资源浪费也较大；泵站设备损坏，运行效率低。加之缺乏投资渠道，导致渠道工程改造维修困难，制约了当地经济和综合效益的发展，对灌区进行节水配套改造要求极为迫切。

2 灌区维修改造工程实施条件分析

实施灌区改造维修工程是改善农业生产基础条件，促进农业增产农民增收的重要前提。多年来县级相关部门及灌区管理机构在中、小型不同规模提灌工程、引水工程、机井工程等不同工程类型项目实施中，积累了管理机制及改造维修经验，在技术设计、组织施工、项目落实、进度质量检查等方面建立了一整套技术体系，可确保项目实施的的合理性和科学性。同时，灌区对工程建成后的维护制定了一套较完善的制度，已运行多年，效果较好，能够确保工程的正常运行和管理。实施灌区改造的施工条件也具备，一是交通便利，县域内县乡公路通畅，村村通道路大部分已经硬化，可为项目建设运送物资及设备；二是电力充足，县境内有10千伏高压线路通过，覆盖县乡村三级，没有死角，可为工程建设运行管理提供强有力的用电保证。三是自然条件好，县境内地势南高北低，均向河谷川区倾斜；四是气候属于大陆性温带、半温带气候，适宜粮食和多种经济作物种植，特别是蔬菜等规模化连片种植面积较大，管理方便。对红岘子灌区实行改造项目建设，无论是从技术储备还是从基础经济条件、管护运行管理方面来看，都是完全可行的。

3 灌区维修改造内容

通过前期综合勘察及施工条件分析，对灌区实施维修改造的主要内容为：

(1)泵站工程:对一级泵站更换电机2台(含配件)，并对电气设施进行改造；对二级泵站更换电机3台(含配件)，对电气设施进行改造，拆除重建管理房3间；对五级泵站更换电机3台(含配件)，对电气设施进行改造，拆除重建管理房3间。

(2)输水设施改造：对总长度2 154 m的渠道进行改造；隧洞清淤总长度767.5 m；隧洞改造总长度110 m。

(3)附属建筑物：主要改造3座分水闸。

4 灌区维修改造工程区地质条件分析

4.1 区域地质情况

灌区地貌单元主要为黄河峡谷区和河谷两岸阶地及中-低山黄土丘陵区，黄河发育I～VI阶地，其中II～IV级阶地较为发育。冲沟发育I、 II级阶地。中、低山黄土区沟梁相间，冲沟发育，沟壑纵横，地形破碎，植被稀疏。工程区黄海高程系海拔高程1 730～2 100 m。本工程部分段布置在 III、IV、V级阶地上及阶地前缘和斜坡脚地段，多数布置在黄土梁昴上。工程区出露的地层岩性由老至新如下：

(1)前震旦系马啣山群(AnZmx4)：云母石英片岩、角闪片岩夹白云质大理岩。主要分布工程区一级泵站取水口及皮子沟山体。

(2)白垩系下统河口群(K1hk1)：砂砾岩、砾岩夹砂岩。主要分布工程区杏树沟和鲁班沟。

(3)上第三系上新统临夏组(N2I1)：砂质粘土岩、砂砾岩、砂岩，岩性软弱、易风化、遇水软化、崩解、膨胀及失水干缩，泥钙质胶结。主要分布红岘子、后沟、台子沟、长沟。工程区岀露的地层主要为该组岩层,也是隧洞围岩的主要地层。

(4)侵入岩：加里东中期边缘相石英闪长岩(δo32)、加里东中期边缘相闪长岩 (δ32)。主要岀露于皮子沟、磨石沟、红幌子沟。

(5)冲积砂卵砾石(alQ31)：结构疏松，局部夹砂透镜体。卵砾石成分主要为花岗岩、石英岩、砂岩等，主要分布Ⅲ级阶地的下部。

(6)冲积粉质壤土(alQ31)：局部有透镜体。主要分布Ⅲ级阶地及以上阶地冲积砂卵砾石层之上。

(7)马兰黄土(eolQ32)：颜色为浅黄色，结构疏松，垂直节理发育，具有湿陷性。披盖于Ⅲ级阶地及以上阶地和黄土梁昴表面。工程渠线出露的主要地层。

(8)冲积砂卵砾石(alQ41)：卵砾石成分主要为花岗岩、石英岩、砂岩，一般粒径1～2 cm，磨圆度好，无分选，松散，主要分布于Ⅱ级阶地下部。

(9)冲洪积粉质壤土(al-plQ43)：呈褐灰色，结构疏松，覆盖于Ⅱ级阶地砂卵砾石之上。

(10)冲积砂卵砾石(alQ43)：结构疏松，主要分布在河床及河漫滩。

(11)冲洪积粉质壤土(al-plQ43)：结构疏松，主要分布于河床及河漫滩之上。

(12)洪积砂碎石土 (plQ43)：厚度变化大，主要分布于沟道中和山前洪积扇上。

4.2 地质构造

工程区位于個化～临夏盆地东北边缘，三条幌乡以北的区域断裂为逆断层，走向呈近东西向，延伸长度大于10 km，倾向北或北东，倾角55°～70°，主构造线形迹以东西向为，沟道主要走向为北北东向，岩层多呈单斜状，断裂构造不发育。工程区无活动性断裂。工程区属稳定区。

根据国家2001年出版的《中国地震动峰值加速度区划图》(GB18306-2015)，工程区地震基本烈度为Ⅶ度，地震动峰值加速度为0.15 g，地震动反应谱特征周期为0.45 s。

4.3 物理地质现象

工程区内不良物理地质现象不甚发育，多为沿沟道斜坡及地形陡峭地段发育小规模的崩塌、塌滑、黄土落水洞、溯源侵蚀，基岩风化带、卸荷带产生崩塌。对工程影响最大的是马兰黄土湿陷引起沉降和溯源侵蚀破坏及基岩风化、崩塌。

4.4 水文地质条件

工程区地下水按赋存条件，主要分为第四系孔隙性潜水及基岩裂隙水两类。基岩裂隙水主要赋存于基岩裂隙中，由于受基岩裂隙发育及岩性特征限制，基岩裂隙水赋存条件差，受季节性影响较大，地下水量很小，以泉水或径流的形式排泄地表或补给于第四系孔隙之中。第四系孔隙性潜水主要埋藏于各级阶地砂卵砾石层中，受大气降水和灌溉入渗补给及基岩裂隙水补给，排泄于基岩或沟道地表，或者排泄于冲沟。工程区引水水源为刘家峡库区的黄河水，对普通水泥无腐蚀性。渠道所引水为沿线当地村民饮用水源。

4.5 工程地质

4.5.1 干渠地质条件

灌区管理所门口渠道渠基为洪积粉质壤土，厚度3～6 m，下部为冲洪积砂卵砾石层，渠体有渗漏现象；三级泵站渡槽后渠道渠基为马兰黄土，下伏基岩为上第三系上新统临夏组沙质粘土岩；22#-23#隧洞间渠道基础为人工填土及粉质壤土；23#-24#的隧洞间渠道为傍山明渠，以填方渠道为主，局部半挖半填，基础为人工填土及马兰黄土，局部为洪积碎石土；27#隧洞前渠道为傍山明渠，以填方渠道为主，局部半挖半填，基础为马兰黄土和第三系上新统临夏组沙质粘土岩，未衬砌；27#隧洞后渠道为明渠，以挖方渠道为主，局部半挖半填，基础为人工填土、洪积砂碎石土和粉质壤土为主，下伏第三系上新统临夏组沙质粘土岩；四支渠1#隧洞前渠道为傍山明渠，以挖方渠道为主，局部半挖半填，渠基为马兰黄土和第三系上新统临夏组沙质粘土岩，局部为洪积砂碎石土；四支渠3#-4#隧洞间渠道为傍山明渠，以挖方渠道为主，局部半挖半填，渠基为马兰黄土和第三系上新统临夏组沙质粘土岩，局部为洪积砂碎石土。

4.5.2 隧洞地质条件

隧洞进出口部分段为马兰黄土或砂碎石土，洞身表层为马兰黄土，土质疏 松，具湿陷性。隧洞围岩以上第三系上新统临夏组砂质粘土岩为主，局部为砂岩和 砂砾岩，岩性软弱、易风化、遇水软化、崩解、膨胀及失水干缩，围岩类别以III、IV、V类为主。大部分洞室已进行衬砌支护，进出口洞脸边坡稳定。

4.5.3 泵站地质条件

一级泵站泵房基础为前震旦系马啣山群云母石英片岩、角闪片岩夹白云质大理岩，岩层产状NW330°NEZ55°,岩石致密坚硬，裂隙发育，取水口两侧基岩坡度近80°,局部卸荷和风化裂隙发育，产生局部崩塌和掉块。

二级泵站泵房及压力管道段镇墩基础为马兰黄土，厚度5～20 m，压力管道边坡和镇墩基础稳定。马兰黄土属自重湿陷性黄土。下伏基岩为加里东中期边缘相石英闪长岩，岩石坚硬。

五级泵房进水口前池及泵房基础表层为人工填方，厚度1～2 m，下部为洪积砂碎石土，厚度3～5 m。

4.6 建筑材料

4.6.1 土料

红岘子灌区干渠及四支渠引水线路，工程呈线状分布，沿线广泛分布马兰黄土，土质疏松，根据各段渠道横断面，渠道开挖土料量均大于回填量，因此回填土料以采用开挖料为主，各项指标均满足土料质量指标要求。

4.6.2 砼骨料

块石料及混凝土粗细骨料从当地采购供应，根据前期调查，刘家峡镇料场储量丰富，质量符合技术质量标准，完全满足设计要求。料场至项目区平均运输距离30 km。

4.6.3 其他建筑材料

本工程所需的水泥、钢筋、木材等可直接从兰州市购买，运距70 km。

5 结语

红岘子灌区改造部位相对分散，掌握工程区工程地质条件是对灌区实施维修改造的前置条件，通过工程勘察、结合历史工程地质资料分析可见，工程维修改造的范围主要分段布置在 III、IV、V级阶地上及阶地前缘和斜坡脚地段，多数也布置在黄土梁昴上。研究区地质条件以粉质壤土和马兰黄土为主，在主体工程施工前，建议对渠道、隧洞及建筑物基础进行换填，回填土料可采用开挖料，块石料及混凝土粗细骨料应从当地采购，且质量应符合技术质量标准。在工程全面实施过程中，也应加强地质工作，保证工程安全高质量实施完成，从而保障灌区干渠的正常运行，为当地群众农业灌溉及基本生活提供水资源保障。