朱茂勇

（新疆乌苏市四棵树河吉尔格勒德水利枢纽工程建设管理局，新疆 乌苏 833000）

0 引言

灌区建设可为当地提供充足的水源，改善居民生活用水、灌溉用水以及工业用水短缺的情况。随着灌区的使用和用水需求的增长，原有设施已难以满足这些要求，因此，需要对灌区进行改造。韩丽等[1]、张凤枝等[2]分别以潘庄灌区、河南省灌区为例，对灌区改造建设的必要性进行研究；薛丽[3]以友谊灌区为例，对黄旗闸工程的方案布置进行研究；冯靓等[4]使用模糊评价法对灌区改造效益进行评价；司马震[5]、郭珺[6]对渠道改造设计方案进行研究；龚节卫[7]以新疆农牧灌区为例，对灌区规划设计进行研究；仵峰等[8]以实际灌区为例，对农业水价控制进行研究；李大银[9]、蒲蕊等[10]分别以实际工程为例，对灌区改造工程效益进行评价。在前人研究基础上，结合水磨河灌区改造工程，对灌区防冻胀设计进行分析，并对其经济、生活环境、社会、国民经济效益4个方面进行评价。

1 工程概况

水磨河灌区位于阜康市城关镇，属于农牧区，同时也是重要的农业经济区。灌区水源稳定可靠，土地资源及光热资源丰富，适宜农作物及瓜果蔬菜生长；灌区控制灌溉面积8.7万亩，其中有效灌溉面积5.3万亩，弃耕面积3.4万亩，灌区内有相当数量中低产田需要改良。灌区为地表水和地下水混合灌区，地表水灌溉面积7万亩，地下水灌溉面积1.7万亩。

2 工程布局及渠道防冻胀措施

2.1 项目总体布局

干渠起于红山水库放水洞，终于沟口村，全长为6.851 km。干渠起点至下游500 m段为泄洪渠，末端设置有泄洪引水闸，泄洪闸泄水流量13.2 m3/s，引水闸引水流量5.0 m3/s。引水闸后布置水磨河干渠，干渠在1 km后的三级阶地，沿线多为林地和旅游渡假村，至东西支渠分水闸口止，总长6.851 km，改造长度6.851 km。在干渠下游东西支渠分水口以下分为东支渠和西支渠，其中改造东支渠4.907 km，改造西支渠0.922 km。西支渠末端节制分水闸后又分成大西支渠和小西支渠，其中改造大西支渠长2.485 km，改造小西支渠5.496 km，老渠道沿线均为耕地。在干渠下游的东支渠末端三叉口节制分水闸后向柳城子支渠分水，改建支渠长2.011 km，老渠道沿线为耕地。

2.2 渠道防冻设计

水磨河干渠沿线基础地层以砂砾石为主，不具有冻胀性。支渠以含砾低液限粉土为主，渠道需进行抗冻胀设计。工程区内最大冻土深度为1.5 m。平面布置上，东支渠和大小西支渠SN，西支渠和柳城子支渠EW。根据规范公式进行支渠冻深计算，计算结果见表1；渠道冻胀梁及冻胀级别见表2。

由表2可知，渠道冻胀量超出规范允许值，需要考虑工程措施抗冻胀。渠床置换厚度计算依据《渠系工程抗冻胀设计规范》SL23-2006公式5.1.5计算。

渠床置换深度计算公式:

式中:Ze为置换深度，cm；δ0为衬砌板厚度，cm；ε为置换比，%，可结合当地经验，进行选取。

渠床置换深度计算结果见表3。

表3计算结果均按最不利工况进行计算，结果偏大，依据阜康水磨河灌区多年的渠道冻胀换填厚度经验及历年灌区实施的防冻胀层置换厚度，当地渠道换填厚度一般为0.4 m，并经多年运行无垮胀破坏迹象。故渠道防冻胀置换厚度取值依据当地工程经验:取梯形渠道厚度为40 cm，U型渠道为40 cm。

考虑到渠道防冻胀砂砾石运距较远，采用苯板作为防冻胀措施与砂砾石进行经济、技术比较。

采用砂砾石做防冻胀层，砂砾石方量为1.33 m3/m，单价为73元／m3，防冻胀砂砾石投资为97元/m；采用苯板做为防冻胀层，苯板厚度取4 cm，苯板方量为0.18 m3/m，苯板单价为500元／m3，苯板投资为89元/m，由此可见采用苯板方案，投资低于砂砾石方案，但差距较小。而苯板施工较麻烦，对施工要求较高，且容易遭受鼠害。综合考虑以上原因，各渠道防冻胀材料采用砂砾石防冻胀。

表1 支渠冻深计算结果表

表2 渠道冻胀梁及冻胀级别表

表3 渠床置换深度计算表

3 灌区改造效益评价

3.1 经济效益评价

1）改善农业生产条件

灌区渠道于20世纪70年代修建，为干砌卵石灌浆的单防渠道，未进行完整的勘测设计工作，建设标准较低，施工质量较差，加之年久失修，渠道渗漏严重，灌溉保证率较低，据推算现状年灌区保证灌溉面积仅为3.8万亩，灌区农业发展受到制约。工程改造后，恢复灌溉面积3.4万亩，改善灌溉面积5.3万亩，灌溉水利用系数由现状年0.44提高到0.58，使农业生产条件得到很好的改善。

2）新增农产品生产能力和产值

工程改造后，高效益的经济作物给农民带来可观的经济效益，具体效益见表4。

表4 灌溉效益计算表

3.2 生态环境效益评价

工程改造后，改变了大水漫灌的问题，不仅节约水量，而且改善了由于大水漫灌加剧土壤盐碱化的问题；解决了春秋两季受旱用水得不到保证的问题。工程改造后，可改善灌区灌溉条件，促进灌区生物量的增长，有利改善干旱荒漠型局地气候；灌区耕地适时适量的灌溉势必促使土壤向有利于农牧业生产的土壤类型发展；水量得到有效的保证，使灌区内通过其他渠道筹措资金规划的水土保持项目逐步实施，林网建设加强，人工草场的建立，大力建造防风林，培植沙生植被，防风固沙，都将使植被覆盖度大大提高，将会极大地改善和提高干旱半干旱的农业生态环境质量；提高和改善目前的环境质量，建立起一个较为完善的农、牧、渔共同发展的生态环境；增加可调节供水量，促进农牧业生产的发展。

3.3 社会效益评价

灌区改造完成后势必为当地群众增加收入，提高生活水平，促进国民经济的快速发展；减免洪涝、旱、虫等自然灾害，增加农牧业的产值，促进国民经济的发展，有利于人心安定，对社会稳定和民族团结有着积极的贡献。

3.4 国民经济评价

（1）基本参数的取值:价格采用影子价格；社会折现率按《规范》规定，采用8%；本工程项目计算期采用21年，其中建设期1年，生产期20年。

（2）费用计算:固定资产投资国民经济评价是从国家整体角度出发，采用影子价格，来考察工程对国民经济的贡献，评价工程的经济合理性。按《规范》附录E对项目国民经济评价投资进行简化调整，并剔除价差预备费及工程概算中属于国民经济内部转移支付利息、税金、计划利润等，调整后的投资为1352.37万元；年运行费年运行费参照类似工程按投资的2.0%计。故此项目年运行费为1352.37×2.0%=27万元；流动资金流动资金取年运行费的2个月计，即4.51万元。

（3）调整农业结构所带来的效益:工程实施后，灌区的灌溉保证率得到提高，农业产业结构因此可以得到调整，调整后可带来的效益约172万元。

（4）国民经济评价:经济内部收益率为13.2%大于8%，经济净现值为524万元，效益费用比为1.34，故本项目从国民经济角度来看是经济合理的，具有良好的社会经济效益。

4 结论

（1）以水磨河灌区改造工程为例，对灌区改造中支渠防冻方案进行研究，提出采用砂砾石作为渠道防冻胀材料。

（2）从经济、社会、生态环境及国民经济效益4个方面进行灌区改造效益评价。水磨河灌区改造完成后，可以有效改善当地灌溉条件，提升国民收入，具有良好的经济、社会效益。