魏學(xué)才

（甘肅省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730000）

1 項(xiàng)目區(qū)概況

甘肅省永靖縣地處黃河上游，隸屬于臨夏回族自治州，地處青藏高原和黃土高原的過渡帶，黃河及其支流湟水河流經(jīng)永靖縣境，水能資源豐富。1958年～1968年，國家先后在永靖縣黃河區(qū)段建成劉家峽、鹽鍋峽、八盤峽三大水電站，總裝機(jī)容量1801 MW。節(jié)水改造的23個(gè)塬臺(tái)灌區(qū)是上世紀(jì)六七十年代為解決劉鹽八庫區(qū)移民生活條件而建的，自然條件下，因降水稀少，黃土山體呈渾圓狀，很少發(fā)生滑坡。但在黃土溝臺(tái)地區(qū)引水灌溉后，使黃土溝臺(tái)區(qū)和坡腳處的黃土產(chǎn)生自重濕陷下沉，導(dǎo)致后部黃土坡體變形開裂。提水量大部分轉(zhuǎn)化為地下水沿臺(tái)塬邊緣不透水層頂部溢出，成為臺(tái)塬邊坡不穩(wěn)定的誘發(fā)因素之一。

工程區(qū)位于黃河中上游的劉家峽～鹽鍋峽～八盤峽盆地及湟水河紅古盆地，主要地貌類型有黃土丘陵、黃土塬、梁、峁以及河谷地貌。黃河沿岸發(fā)育有I～V級(jí)階地，其中Ⅱ、Ⅳ、V級(jí)階地較為發(fā)育，部分段殘留III級(jí)階地。湟水河沿岸發(fā)育有I～V級(jí)階地，其中Ⅱ、Ⅳ、V級(jí)階地較為發(fā)育。I級(jí)階地以堆積階地為主，Ⅱ～V級(jí)階地以基座階地為主。改造灌區(qū)主要分布IV、V級(jí)階地上及黃土塬、黃土丘陵。塬面起伏呈多級(jí)臺(tái)階狀，階地前緣斜坡上陡下緩，局部階地前緣多為滑坡及崩塌密集區(qū)，塬邊溝谷黃土溯源侵蝕發(fā)育，溝壑縱橫，部分段基座基巖裸露。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，區(qū)內(nèi)各種災(zāi)害106處（段），其中滑坡41處、崩塌5處、泥石流溝47條、11個(gè)塬臺(tái)地面塌陷[1]。

2 滑坡的誘因

滑坡是在一定的地形、地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造和氣侯等自然環(huán)境條件發(fā)育發(fā)生的表生地質(zhì)現(xiàn)象，滑坡類型、發(fā)育發(fā)布特征及活動(dòng)規(guī)律等均受區(qū)域自然環(huán)境條件的制約和影響[2]。項(xiàng)目區(qū)滑坡類型為黃土滑坡，由于農(nóng)田灌溉沒有有效的退水系統(tǒng)，渠道水只能沿塬面及溝道肆意沖刷。加之長期的大面積大水漫灌，產(chǎn)生了大量落水洞和塌陷坑，致使大量水體滲入地下，改變了塬臺(tái)的天然水文地質(zhì)條件，增大了地下水的補(bǔ)給來源。目前，在黃土層底部及卵石層底面中已形成了20余米厚的潛水含水層[3]，地下水發(fā)育，使坡體穩(wěn)定性降低，促使塬區(qū)邊緣地形條件和地層結(jié)構(gòu)易發(fā)滑坡、不穩(wěn)定斜坡、地面塌陷等地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生[3]。滑坡形成機(jī)理見圖1。

圖1 滑坡形成機(jī)理

3 項(xiàng)目區(qū)實(shí)施節(jié)水改造的相應(yīng)措施

3.1 灌區(qū)節(jié)水改造工程內(nèi)容

灌區(qū)節(jié)水改造由骨干工程和田間工程兩部分組成。其中骨干工程包括重建泵站、新建泵站、更換泵站壓力管道、改造渠道、新建灌溉退水渠等田間工程包括實(shí)施田間節(jié)水改造等。

3.2 種植結(jié)構(gòu)及節(jié)水灌溉模式調(diào)整

對(duì)項(xiàng)目區(qū)現(xiàn)狀種植結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，通過提高經(jīng)濟(jì)作物的種植比例，降低糧食作物種植面積，壓縮高耗水作物比例[4]。項(xiàng)目區(qū)共調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)5.7萬畝，規(guī)劃建設(shè)蔬菜生產(chǎn)基地25317畝，其中日光溫室蔬菜2162畝、塑料大棚蔬菜4184畝，露地蔬菜18971畝；建設(shè)特色經(jīng)濟(jì)林果13149畝，主要以蘋果、花椒、核桃、棗為主，其中果樹12797畝，生態(tài)育苗352畝；建設(shè)優(yōu)質(zhì)玉米18966畝。項(xiàng)目區(qū)需對(duì)現(xiàn)狀的主要灌溉模式渠管灌進(jìn)行調(diào)整，主要發(fā)展經(jīng)濟(jì)效益好的大田滴灌、塑料大棚滴灌和日光溫室滴灌三種。

3.3 工程實(shí)施后的節(jié)水量及地下水補(bǔ)給減少量

（1）節(jié)水量及灌溉對(duì)地下水補(bǔ)給減少量

本次以三塬臺(tái)為例進(jìn)行節(jié)水量、灌溉對(duì)地下水補(bǔ)給量計(jì)算，其它塬臺(tái)只呈現(xiàn)計(jì)算結(jié)果。按照田間工程節(jié)水量和骨干工程節(jié)水量分別計(jì)算。田間工程節(jié)水量為田間節(jié)水改造節(jié)水量，計(jì)算斷面為斗口，骨干工程節(jié)水量為襯砌改造后輸水效率提高節(jié)水量，包括干、支兩級(jí)渠道節(jié)水量。

三塬臺(tái)田間節(jié)水量計(jì)算結(jié)果見表1。

表1 三塬臺(tái)田間節(jié)水量計(jì)算表

骨干工程節(jié)水量計(jì)算以設(shè)計(jì)水平年地表來水總量為基數(shù)，按照斗渠以上渠系水利用系數(shù)提高值推算至泵站取水口斷面，見表2。

表2 三塬臺(tái)骨干工程節(jié)水量計(jì)算表

經(jīng)計(jì)算三塬臺(tái)農(nóng)田灌溉毛節(jié)水量為387萬m3，其中田間節(jié)水量349萬m3，骨干工程節(jié)水量38萬m3。項(xiàng)目區(qū)節(jié)水量為農(nóng)田灌溉節(jié)水量扣除非農(nóng)業(yè)增加水量后的節(jié)水量，經(jīng)計(jì)算，三塬臺(tái)總節(jié)水量為384萬m3，具體見表3。

表3 三塬臺(tái)總節(jié)水量計(jì)算表

依次類推，可得出其它塬臺(tái)節(jié)水量，項(xiàng)目區(qū)總節(jié)水量為891萬m3；農(nóng)田灌溉節(jié)水量為896萬m3，其中骨干72萬m3，田間 824 萬 m3。

（2）灌溉對(duì)地下水補(bǔ)給減少量

灌溉回歸水產(chǎn)生的原因?yàn)楦骷?jí)渠道的的退水、跑水和田間灌溉時(shí)流失的水。灌區(qū)節(jié)水改造工程和種植結(jié)構(gòu)及節(jié)水灌溉模式調(diào)整實(shí)施后，項(xiàng)目區(qū)灌溉回歸水主要由田間、渠道滲入地下并匯集到地下含水層中。三塬臺(tái)灌溉回歸水減少量見表4。

表4 三塬臺(tái)灌溉回歸水減少

需要說明的是，田間滲漏補(bǔ)給系數(shù)取1，是因?yàn)樘镩g滲漏中蒸發(fā)損失已經(jīng)作為作物的株間蒸騰包含著作物灌溉定額中，作物灌溉定額之外的滲漏損失全部補(bǔ)給給地下。

依次類推，可得出其它塬臺(tái)灌溉回歸水減少量，項(xiàng)目區(qū)2011年灌溉水回歸量為992萬m3，2020年灌溉水回歸量為512萬m3，灌溉回歸水減少量480萬m3。

3.4 節(jié)水改造對(duì)預(yù)防塬臺(tái)地滑坡的作用

由于水利工程設(shè)施老化，灌區(qū)渠系襯砌完好率不高，群眾節(jié)水意識(shí)不強(qiáng)，灌水方式粗放，產(chǎn)生大量的灌溉回歸水，導(dǎo)致地下水位上升并沿臺(tái)緣部位溢出，是誘發(fā)滑坡等地質(zhì)災(zāi)害原因之一。本次節(jié)水改造工程實(shí)施后，項(xiàng)目區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉用水量將由現(xiàn)狀的3428萬m3減小至2532萬m3，農(nóng)田灌溉節(jié)水量為896萬m3，節(jié)水率達(dá)26%，灌溉回歸水減少量為480萬m3，減少幅度達(dá)到48%。因此，通過實(shí)施節(jié)水改造項(xiàng)目，可有效減少灌溉用水量，改善塬臺(tái)地下水補(bǔ)給關(guān)系，有效減緩塬臺(tái)地滑坡災(zāi)害的發(fā)生，對(duì)保障群眾生命財(cái)產(chǎn)安全具有十分重要的作用。

4 結(jié)論

總之，由于沿用常規(guī)的灌水技術(shù)和耕作方式，項(xiàng)目區(qū)各塬臺(tái)灌區(qū)多年的大面積灌溉，使大量水體下滲，改變了臺(tái)塬水文地質(zhì)條件，是誘發(fā)滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害頻繁發(fā)生的原因之一，對(duì)移民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全造成巨大威脅。灌區(qū)節(jié)水改造工程的實(shí)施將完善水利工程基礎(chǔ)設(shè)施，改變現(xiàn)狀粗放的灌溉方式，有力促進(jìn)項(xiàng)目區(qū)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、生態(tài)農(nóng)業(yè)的整體轉(zhuǎn)變，對(duì)改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境、有效減緩塬臺(tái)地次生災(zāi)害的發(fā)生、促進(jìn)移民區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。