王淑虹

(新疆兵团勘测设计院(集团)有限责任公司，新疆石河子，832000)

1 农业综合开发区概况及地位

克拉玛依农业综合开发区(以下简称“农业开发区”)位于克拉玛依市东南部9km处，地理坐标东经84°49′26″～85°21′39″，北纬45°21′33″～45°40′17″，总面积554.9km2。西北抵准噶尔盆地西部界山加依尔山前山脚，南依天山北麓，东临古尔班通古特沙漠，属于典型的中纬度内陆盆地干旱和多风沙生态环境，原始地貌大部分呈戈壁荒漠景观，自然生态条件比较恶劣。整个农业开发区呈条带状分布，东西最宽13.7km，南北最长42km。农业开发区海拔高程在268m～280m之间，整体地势由西南向东北缓慢倾斜。属于典型大陆性干旱荒漠气候，多年平均气温8.1℃，多年平均降水量105.3mm，平均蒸发量1746.2mm。克拉玛依多年平均风速3.7m/s，风向多为NW，多年平均年最大风速为28.4m/s。灾害天气主要有大风、干热风、干旱、冻害、霜冻、冰雹等。

农业开发区自建成到现在已经运行20余年，昔日的戈壁荒原变成了农业经济较为发达的人工绿洲，对涵养水源、调节温度和防风固沙起到了重要作用，并在一定程度上遏制了土地沙化，在克拉玛依市与古尔班通古特沙漠之间建立了一道绿色屏障。目前，已建成拥有现代化管理水平的、新型的，集社会效益、经济效益和生态效益为一体的现代农业综合开发区，已发展成为“国家农业综合开发克拉玛依项目区”、“克拉玛依现代农业示范区”，集农林牧、农工贸、产销一体的生态节水型现代化农业开发区初步形成。农业开发区的建设，对克拉玛依市社会稳定、可持续发展起到了积极作用。

2 存在主要问题

农业综合开发项目经过逐年实施，现在基本上已达到规划面积，伴随土地资源开发的深入，农业开发区经济得到快速发展。农业开发区自建设以来，一直是有灌溉无排水地运行，农业生产中一些潜在的因素使该区又面临着一系列的问题，地下水位抬升、土壤盐渍化日益严重，项目区土壤出现不同程度的盐碱化。通过对目前运行情况进行分析，除去自然因素之外，人为因素方面的问题主要包括灌溉制度不完善、排水系统不配套、科学管理意识不强等。

2.1 灌溉制度不健全、不完善，灌水量严重超标

对节水灌溉管理认识不足，高效节水设施执行灌溉制度不到位。灌水标准、灌溉周期和实际灌溉脱节，存在先进灌溉方式不节水现象，灌水量明显超标，原设计年灌水量为280m3/亩，而某些地段的实际灌水量已接近600m3/亩，过度的灌溉使地下水补给量迅速增加。

2.2 排水设施不配套，土壤次生盐渍化日益加重

不科学的灌溉方式，不配套的排水设施，进一步加剧了土壤盐碱化程度。近年来，农业开发区地下水位有不断抬升之势，潜水蒸发造成地表积盐极易引起土壤次生盐渍化。农业开发区农田有86.96%的土壤处于不同程度的盐渍化，主要为轻、中度盐化。潜水埋深在0～2m之间区域已占总面积的25.17%，潜水大部分属高矿化度咸水，矿化度>10g/L的区域已占总面积的78.34%。农业开发区目前不断上升的劣质地下水，土壤的盐渍化加重倾向，对人工绿洲的生态稳定性提出了严峻挑战。土壤盐碱化严重的地方，由于地下水位上升造成部分地段返盐返碱，一些不耐盐碱的造林树种出现了干梢、枯死等现象，有的幼龄林甚至大面积死亡，自然植被减少，土地日趋荒漠化，生态环境恶劣，危及克拉玛依市人民的生活环境，制约农业开发区经济的进一步发展。

2.3 系统设施维护及科学管理意识不强

由于灌溉面积大，管网多，管理不到位，管网损坏现象时有发生，以致于系统存在非正常漏水现象，引起部分地段积水较多。水管人员和用水户缺乏水利专业技术知识，再加上专业技术培训力度不够，节水意识不强，私自打开阀门进行灌溉的现象时有发生，造成大量的地表水下渗。土地分散经营，不方便统一管理。

3 排水方式选择

调控浅层地下水的主要排水工程措施有：明沟排水、机井排水和暗管排水。由于农业开发区已建成了较完善的输水管道、节水灌溉系统且存在不同的土质，各排水方案适用程度也不一样，现分述如下。

3.1 明沟排水方式

明沟排水系统由各级排水明沟及其建筑物和承泄区组成，其排水沟布设间距大，因此，排水排盐速度慢。明沟排水针对开发区的适用性较低。首先，虽然明沟排水一次性投入较低，运行、维护技术简单，但边坡容易滑塌，沟道淤积严重，同时维修劳动强度大；其次，农业开发区完善的管网、道路、林带系统，使用明沟排水需要建立很多交叉建筑物。目前，土地已分包给各公司和个人，且承包年限大多在30年以上。经计算，若采用明排排水方式，明排工程占地率约为10%，会严重减少农业开发区的耕地面积，占地协调沟通困难且赔偿较大，故此方案不可行。

3.2 竖井排水方式

竖井适宜于具有较好透水性土层、潜水与承压水的水力联系良好的排水地区，降深一般较大。其单井控制面积及出水量较小，排水管线相对复杂，增加了后期维护的工作量。由于开发区土壤质地的渗透系数均较小，单井控制面积小，动用机电设备和消耗动力较多，并且潜水与承压水间存在致密的夹层，不能很好地降低潜水位，因此竖井排水不适于农业开发区。

3.3 暗管排水方式

暗管排水较适用于粉土、粉细砂地层，具有施工、管理方便，占地少，排水排盐量大、速度快，加速土壤脱盐及淡化地下水等优点。2015年农业开发区开展了暗管排水试验工程，试验区净耕地面积64.12hm2。根据《克拉玛依市农业综合开发区2015年水土安全治理试验工程——自动化检测控制系统2016年度总结报告》，试验区实施地下暗管排水工程后，有效地控制了地下水埋深，地下水位由2015年的1.12m下降到2016的1.4m。暗管的铺设使得地下水合理地排出，保证了耕层土壤中盐分可通过灌溉向下淋洗，控制地下水中的盐分不能向上进入耕层土壤，效果良好。对农业开发区而言，由于暗管排水管埋在地下，对地表耕地影响较小，且现多采用开沟铺管机进行施工，速度快、精度高，在试验区取得了良好效果。因此，结合农业开发区的实际，推荐排水方式采用暗管排水方案。

4 排水工程总体布置方案

4.1 排水工程布置原则

在查清地下水上升和土壤盐化成因、类别的基础上，抓住主要问题，从实际出发，进行统一规划，连片治理，防治结合，全面安排，分期实施，讲求经济实效。鉴于农业开发区目前已建设有完善的主要干支管管道及田间地埋供水管道、交通道路、林业等设施，排水工程布置主要依据以下几个原则进行：

(1)尽量减少工程占地、方便施工；

(2)力求工程运行费用低，运行管理简单方便；

(3)布置应减少与已建供水管网、道路的交叉，以避免造成因工程交叉影响下游灌区的灌溉，降低生产、生活、交通的影响。

4.2 总体布局

根据农业开发区属于四周较高、中部低锅底型地形特点，排水工程分为场内排水系统和场外排水系统两大部分，总体排水布置方案为场内自排、场外抽排方案。即在场内设置吸水管、集水管及支排，以自流型式流至设置于农业区最低点的集水池，然后在集水池处设置扬水泵站，以扬水抽排形式进行排水。

场内排水系统包括吸水管、集水管、支排管、集水池和扬水泵站。场外排水系统包括场外总干排管1条。吸水管平行于田间地埋干管，南北方向布置，在田间分别由田间两端向位于条田中部的集水管汇集，集水管平行于供水支管布置。经集水管汇集的排水，向南北方向布置的支排管道汇集，最终排水汇集于设置在项目区中部最低处的集水池，在集水池旁设置扬水泵站，通过扬水加压形式将排水外输至距项目区以东约15km的无名湖。

图1 排水工程总体布置流程

4.3 排水分区

由于农业开发区场内的供水主干管、一干管、二干管管径较粗且埋深较深，无论是场内的支排还是干排，其穿越以上三条管线都十分困难，因此，为方便施工，减少工程量，先拟将大田农作区分成3个排水小区。具体分区如下：主干管(白云大道)以西，蓝天大道(一干管伴行)以北为Ⅰ区；蓝天大道以南大田农作区区域为Ⅱ区；主干管(白云大道)以东，蓝天大道(二干管伴行)以北大田农作区区域为Ⅲ区。

4.4 场内排水方案及布置

在农业开发区现有两条供水支管之间的条田中部设置较长的平行于供水支管的田间集水管，通过田间集水管汇集各区中部设置的支排，最后汇集于集水池。

4.4.1 Ⅰ区排水布置

根据供水支管长度及埋深、结合地形情况，为减少位于两供水支管中部的排水集水管挖方，尽量使位于支排两侧的排水集水管长度相等，即选择在供水支管中段区域，根据已建供水支管布置情况，选择在现状白云三路西侧布置一支排，基本满足以上要求。一支排西侧集水管汇集西侧吸水管的地下水水量，东侧集水管汇集东侧吸水管的排水水量。根据地形特点，西侧集水管自西向东汇集，东侧集水管自东向西汇集，一支排流量自北向南汇集两侧集水管自流至集水池。Ⅰ区布置集水管12条(47.7km)，支排1条(4.55km)。

4.4.2 Ⅱ区排水布置

布置同Ⅰ区。二支排西侧集水管汇集西侧吸水管的地下水水量，东侧集水管汇集东侧吸水管的地下水水量。根据地形特点，西侧集水管自西向东汇集，东侧集水管自东向西汇集，二支排流量自南向北汇集两侧集水管自流至集水池。Ⅱ区布置集水管15条(56.01km)，支排1条(5.51km)。

4.4.3 Ⅲ区排水布置

三支排西侧集水管汇集西侧吸水管的地下水水量，东侧集水管汇集东侧吸水管的地下水水量。根据地形特点，西侧集水管自西向东汇集，东侧集水管自东向西汇集，三支排流量自北向南汇集两侧集水管水量至蓝天大道，然后在蓝天大道北侧布置平行于蓝天大道的三支排延伸段，最终三支排穿越总干管末端后，汇水于设置在蓝天大道与白云三路西北交叉处的集水池。Ⅲ区布置集水管8条(14.87km)，支排1条(9.47km)。

4.4.4 集水池及首部布置

集水池位于蓝天大道与白云三路交叉点的西北区域，设置集水池1座，为将地下水顺利排出，需设置排水泵站1座。

图2 排水分区及场内排水布置方案布置示意

4.5 场外排水方案及布置

场外布置应与排水容泄区位置的选择综合考虑确定。根据项目区南侧区域地形、地物特点，外排方案初步选择为项目区东侧无名湖，现状条件下属于天然苇湖，考虑采用土地处理系统，在紧邻苇湖区域培育耐盐植物种植区，利用土地及其中微生物和植物根系对盐分进行吸收、消化，降低排水中的盐分。

根据首部泵站及规划的东部无名湖容泄区位置，结合场内排水Ⅱ区的Ⅱ支排布置，为节省工程投资，拟将场外排水干管场内段与Ⅱ支排同沟敷设，出项目区之后，折向东南，下穿S201省道之后，通向无名湖。场外外排干管长26.05km。

5 结论

(1)农业开发区排水工程项目的建成，将给古尔班通古特沙漠西北缘竖立起绿色屏障，发挥着遏制边缘地带生态恶化和荒漠化趋势的作用，能够减少克拉玛依市和毗邻地区沙尘暴和浮尘的沙源。对建立人与自然和谐共处，构建和谐社会有很大的促进作用。

(2)排水工程建成后，将从根本上控制地下水的进一步抬升，防止土壤次生盐渍化的发生，进一步实现了生态环境的修复，为保持脆弱绿洲水土生态平衡、促进绿洲农业的可持续发展奠定坚实的基础。

(3)农业区排水工程实施后，能有效地改善当地的生态环境，减少自然灾害发生的频率，改善当地农牧民生产、生活条件，促进区域的工农业及其他产业的可持续发展，提高农民收入，增强民族团结和边疆社会稳定具有积极意义。