淺談劉鹽八庫區節水改造對防治滑坡災害的意義

魏學才

（甘肅省水利水電勘測設計研究院有限責任公司，甘肅 蘭州 730000）

1 項目區概況

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段建成劉家峽、鹽鍋峽、八盤峽三大水電站，總裝機容量1801 MW。節水改造的23個塬臺灌區是上世紀六七十年代為解決劉鹽八庫區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，很少發生滑坡。但在黃土溝臺地區引水灌溉后，使黃土溝臺區和坡腳處的黃土產生自重濕陷下沉，導致后部黃土坡體變形開裂。提水量大部分轉化為地下水沿臺塬邊緣不透水層頂部溢出，成為臺塬邊坡不穩定的誘發因素之一。

工程區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。黃河沿岸發育有I～V級階地，其中Ⅱ、Ⅳ、V級階地較為發育，部分段殘留III級階地。湟水河沿岸發育有I～V級階地，其中Ⅱ、Ⅳ、V級階地較為發育。I級階地以堆積階地為主，Ⅱ～V級階地以基座階地為主。改造灌區主要分布IV、V級階地上及黃土塬、黃土丘陵。塬面起伏呈多級臺階狀，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，塬邊溝谷黃土溯源侵蝕發育，溝壑縱橫，部分段基座基巖裸露。據調查統計，區內各種災害106處（段），其中滑坡41處、崩塌5處、泥石流溝47條、11個塬臺地面塌陷[1]。

2 滑坡的誘因

滑坡是在一定的地形、地貌、地層巖性、地質構造和氣侯等自然環境條件發育發生的表生地質現象，滑坡類型、發育發布特征及活動規律等均受區域自然環境條件的制約和影響[2]。項目區滑坡類型為黃土滑坡，由于農田灌溉沒有有效的退水系統，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，改變了塬臺的天然水文地質條件，增大了地下水的補給來源。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]，地下水發育，使坡體穩定性降低，促使塬區邊緣地形條件和地層結構易發滑坡、不穩定斜坡、地面塌陷等地質災害的發生[3]。滑坡形成機理見圖1。

圖1 滑坡形成機理

3 項目區實施節水改造的相應措施

3.1 灌區節水改造工程內容

灌區節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施田間節水改造等。

3.2 種植結構及節水灌溉模式調整

對項目區現狀種植結構進行優化調整，通過提高經濟作物的種植比例，降低糧食作物種植面積，壓縮高耗水作物比例[4]。項目區共調整產業結構5.7萬畝，規劃建設蔬菜生產基地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；建設特色經濟林果13149畝，主要以蘋果、花椒、核桃、棗為主，其中果樹12797畝，生態育苗352畝；建設優質玉米18966畝。項目區需對現狀的主要灌溉模式渠管灌進行調整，主要發展經濟效益好的大田滴灌、塑料大棚滴灌和日光溫室滴灌三種。

3.3 工程實施后的節水量及地下水補給減少量

（1）節水量及灌溉對地下水補給減少量

本次以三塬臺為例進行節水量、灌溉對地下水補給量計算，其它塬臺只呈現計算結果。按照田間工程節水量和骨干工程節水量分別計算。田間工程節水量為田間節水改造節水量，計算斷面為斗口，骨干工程節水量為襯砌改造后輸水效率提高節水量，包括干、支兩級渠道節水量。

三塬臺田間節水量計算結果見表1。

表1 三塬臺田間節水量計算表

骨干工程節水量計算以設計水平年地表來水總量為基數，按照斗渠以上渠系水利用系數提高值推算至泵站取水口斷面，見表2。

表2 三塬臺骨干工程節水量計算表

經計算三塬臺農田灌溉毛節水量為387萬m3，其中田間節水量349萬m3，骨干工程節水量38萬m3。項目區節水量為農田灌溉節水量扣除非農業增加水量后的節水量，經計算，三塬臺總節水量為384萬m3，具體見表3。

表3 三塬臺總節水量計算表

依次類推，可得出其它塬臺節水量，項目區總節水量為891萬m3；農田灌溉節水量為896萬m3，其中骨干72萬m3，田間 824 萬 m3。

（2）灌溉對地下水補給減少量

灌溉回歸水產生的原因為各級渠道的的退水、跑水和田間灌溉時流失的水。灌區節水改造工程和種植結構及節水灌溉模式調整實施后，項目區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。三塬臺灌溉回歸水減少量見表4。

表4 三塬臺灌溉回歸水減少

需要說明的是，田間滲漏補給系數取1，是因為田間滲漏中蒸發損失已經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給給地下。

依次類推，可得出其它塬臺灌溉回歸水減少量，項目區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 節水改造對預防塬臺地滑坡的作用

由于水利工程設施老化，灌區渠系襯砌完好率不高，群眾節水意識不強，灌水方式粗放，產生大量的灌溉回歸水，導致地下水位上升并沿臺緣部位溢出，是誘發滑坡等地質災害原因之一。本次節水改造工程實施后，項目區農業灌溉用水量將由現狀的3428萬m3減小至2532萬m3，農田灌溉節水量為896萬m3，節水率達26%，灌溉回歸水減少量為480萬m3，減少幅度達到48%。因此，通過實施節水改造項目，可有效減少灌溉用水量，改善塬臺地下水補給關系，有效減緩塬臺地滑坡災害的發生，對保障群眾生命財產安全具有十分重要的作用。

4 結論

總之，由于沿用常規的灌水技術和耕作方式，項目區各塬臺灌區多年的大面積灌溉，使大量水體下滲，改變了臺塬水文地質條件，是誘發滑坡、崩塌等地質災害頻繁發生的原因之一，對移民群眾的生命財產安全造成巨大威脅。灌區節水改造工程的實施將完善水利工程基礎設施，改變現狀粗放的灌溉方式，有力促進項目區傳統農業向現代農業、生態農業的整體轉變，對改善區域生態環境、有效減緩塬臺地次生災害的發生、促進移民區經濟社會可持續發展具有重要意義。