干旱区地下水库建设关键技术

任务来源：

技术领域：水利工程建设与管理

技术来源：自主研发。2008年起推广应用。

技术原理

根据干旱区内陆河流地貌单元特征及其储水构造，特别是针对一些具有深厚覆盖层的河流，将冲洪积扇和冲洪积平原作为库容巨大的地下水库，按照“集中开采为主，分散开采为辅 的原则,通过“引渗回补”和定量的开采，合理科学控制地下水库的地下水位，减少土壤无效和低效潜水蒸发、降低土壤盐碱化危害，提高水资源利用效率。

技术特色

新疆山区水库承担着流域水资源调控的重要任务，但也面临高严寒、高地震、高海拔、深厚覆盖层、多泥沙和少水文资料等特点，好的建设环境越来越少，工程投入往往十分巨大。而地下水库工程结构简单投资较小，没有溃坝灾害，使用寿命长，调度管理简单，库容泥沙淤积问题不突出，不占土地，不需移民，可有效减少表面蒸发量。地下水库库容量大可起到丰蓄枯采的多年调节作用，不会触发库岸边坡的滑坡崩塌，也不破坏洄游鱼类的生态环境，投资低，以台兰河地下水库为例，每立方米工程投资9.1元，是疆内近期26座小型水库平均单位造价25.8元的35%。5项关键技术如下：（1）基于各种补给方式的实验研究所确定的地下水人工补给技术。（2）建立了基于辐射井子结构法的地下水非稳定渗流计算模型，提出了确定辐射井出水量的新的计算公式，改进了辐射井施工工艺。（3）提出了干旱内陆河山前凹陷带地下水人工补给、辐射井联通集水、管道自流和正虹吸输水的地下水库工程关键技术。（4）摸清了山前凹陷地下水库的结构及水循环规律，研究了地下水库调蓄能力与取水及回灌工程的关系，建立了地下水库优化调度模型。（5）以流域为单元将地表水和地下水视为统一的水资源整体，将冲洪积扇天然地下水库、冲积平原机电井组成地下水调控系统，通过人工“引渗回补”和“引流提水”等工程措施，与现有的地表水调控系统组成一个地表与地下紧密连接的水资源调控系统，建立干旱区中小河流域地下水与地表水联合调度、分级调控、高效利用的水资源开发模式。

技术指标

（1）所涉及的输水技术，在开发利用地下水的过程中具有适度性，不超采地下水，不消耗电力，具有古老坎儿井技术的基本特征，与此同时，它具有出水量可根据需水量的要求在0～1.68m³/s进行调节，这是古老坎儿井和现代机电井技术所不具备的。（2）所涉及的输水技术，采用了虹吸输水技术，使井的设计降深大，出水流量大，通过输水管路使井井相连，示范工程最大设计出流量1.68m³/s,是新疆境内历史上最大坎儿井出流量的6.85倍，是吐鲁番境内仍有水坎儿井平均出流量的89.9倍，这是古老坎儿井技术所不具备的。（3）所涉及虹吸输水技术，输水长度1690m，通过本研究的模型试验，虹吸管的真空度为-5.5m，管线共布置真空泵5处，根据检索这是目前输水距离最长的虹吸输水工程。

应用范围及前景

适用于干旱区河床深厚覆盖层、地表水极易转化为地下水的河流，都有建设地下水库的条件。典型应用案例：案例1：新疆温宿县台兰河地下水库示范工程。台兰河坎儿井式地下水库示范工程，是国内外首座建筑在山前冲洪积扇上的地下水库，工程位于台兰河小阿吉里克沟上314国道附近，工程由取水、回补和输水三大部分组成，设计年供水量2150万m³，水库库容580万m³, 出库流量1.08m³/s，总投资4428万元，工程于2014年基本完工，2015年投入试运行，灌溉面积3.2万亩。供水能力达到了设计指标，该工程具有投资小、占地少、运行中不耗电能、管理方便的优点，不仅解决了部分灌区的春旱问题，而且由于出库水量基本不含泥沙，是灌区高效节水的优质水源。案例2：新疆克州阿合奇县阿合奇镇佳朗奇克苏河出山口上游3.5km，阿克窝铁克苏河的年径流量为0.144×108m³，由于原有渠首引水工程破损、泥沙淤积严重，引水量逐年下降，已满足项目区生产、生活需要。本次改建引水渠首工程由上游集水廊道段、截渗墙段、下游护坦段及输水管道组成。工程总投资 1779.77万元。2018年10月开工，2019年10月完工。设计引水流量0.54m³/s，灌溉面积0.8万亩。该工程出水量稳定，满足了牙狼奇村灌溉需求并解决了人饮洪水期泥沙问题，得到了当地运行部门的好评。

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裴建生

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新疆水利水电规划设计管理局

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