新疆哈密水庫工程管理的擢升與對(duì)策

韓明海，齊潤(rùn)利，魏永剛，崔云龍

（1. 河南省陸渾水庫管理局，河南 洛陽 471412；2. 哈密巴里坤縣水利水電工程管理站，新疆 哈密 839299）

1 哈密概況

1.1 哈密市基情

哈密是中國(guó)新疆維吾爾自治區(qū)下轄的地級(jí)市，管轄“一區(qū)二縣”，分別為伊州區(qū)、巴里坤哈薩克自治縣和伊吾縣，地理位置坐落于自治區(qū)的東疆，地跨天山南北，總面積14.21 萬km2。哈密既是新疆向內(nèi)地開放的門戶，又是中國(guó)向西開放的橋頭堡，具有東聯(lián)、西出、南通、北拓的戰(zhàn)略地緣優(yōu)勢(shì)，在自治區(qū)城鎮(zhèn)規(guī)劃發(fā)展體系中哈密被提升為“絲綢之路”經(jīng)濟(jì)帶核心區(qū)的重要增長(zhǎng)極、國(guó)家新型綜合能源基地、新疆副中心城市、一級(jí)綜合交通樞紐、新型工業(yè)化主戰(zhàn)場(chǎng)。

1.2 地理氣候環(huán)境

哈密市山體高大、戈壁廣袤，地形為中間高南北低，地勢(shì)差異巨大，地形輪廓可概括為四山夾三盆，山區(qū)面積占總面積的3/5。哈密市位于伊州區(qū)，是該區(qū)域最大的綠洲；中部最高峰喀爾里克山主峰托木爾提峰海拔4 886 m，淖毛湖盆地最低處海拔300 m。哈密深居內(nèi)陸，遠(yuǎn)離海洋，境內(nèi)荒漠廣布，屬溫帶大陸性干旱氣候，特點(diǎn)主要表現(xiàn)為晴天多、干燥少雨。哈密市降水量稀缺，多年平均降水量為34.90 mm，但其年蒸發(fā)量巨大，最大淖毛湖年蒸發(fā)量達(dá)4 417 mm。

2 哈密水庫基情

2.1 團(tuán)結(jié)水庫

團(tuán)結(jié)水庫位于大柳溝河中下游的巴里坤縣大河鎮(zhèn)境內(nèi)，控制流域面積41 km2，總庫容561 萬m3，是一座兼顧防洪、灌溉、養(yǎng)殖及生態(tài)供水綜合利用的?、判退畮?；大柳溝河水源來自東天山冰雪融水，水量補(bǔ)給穩(wěn)定，至團(tuán)結(jié)水庫設(shè)壩攔蓄，向西流經(jīng)高家湖濕地潺流28 km，最終匯入巴里坤湖，形成“東水西流”的自然奇觀。水庫通過調(diào)蓄，可向下游0.08 hm2耕地和牧區(qū)提供優(yōu)質(zhì)充足水源，對(duì)促進(jìn)牧業(yè)發(fā)展作用巨大。

2.2 蘇吉溝水庫

蘇吉溝水庫位于巴里坤哈薩克自治縣薩爾喬克鄉(xiāng)，水庫大壩緊鄰東天山山腳，利用山前緩坡地帶呈“凹”字形三面筑壩，自蘇吉溝和加河溝兩道溝埋設(shè)截潛管道，收集天山冰雪融水，自流進(jìn)入水庫蓄水。水庫控制流域面積為9.80 km2，總庫容為30.50 萬m3，主要承擔(dān)向下游400 hm2農(nóng)牧區(qū)輸水任務(wù)，灌溉效益顯著。

2.3 峽溝水庫

峽溝水庫位于伊吾縣城東北14 km處，位置居于伊吾河中游，是一座兼具農(nóng)業(yè)灌溉、生態(tài)保護(hù)、工業(yè)供水、防洪等綜合利用的?。?）型水利樞紐。峽溝水庫是伊吾河控制性骨干調(diào)蓄工程，總庫容964.51萬m3，壩長(zhǎng)216.31 m，壩高36.38 m，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇洪水設(shè)計(jì)，1 000年一遇洪水校核。水庫控制灌溉面積0.36萬hm2，年工業(yè)供水1 589萬m3；通過峽溝水庫調(diào)節(jié)供水，可為伊吾河下游工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及生態(tài)用水提供強(qiáng)有力保障。

2.4 四道溝水庫

四道溝水庫位于哈密市得外里克鄉(xiāng)二村四道溝出山口處，總庫容672萬m3，是一座以工業(yè)供水為主，兼顧農(nóng)業(yè)灌溉、林牧業(yè)生態(tài)補(bǔ)水以及防洪的小（1）型水利樞紐工程。四道溝流域地處東天山末端巴里坤山南坡，屬于暴雨和冰雪融水混合補(bǔ)給河流；水庫設(shè)計(jì)年農(nóng)業(yè)供水376萬m3，工業(yè)供水1 000萬m3，可為哈密西部工業(yè)礦區(qū)用水提供強(qiáng)力支撐，對(duì)哈密加快推進(jìn)新型工業(yè)化建設(shè)具有重大意義。

3 工程管理擢升對(duì)策

3.1 綢繆桑土，超前規(guī)劃

哈密地處中國(guó)廣袤的西北內(nèi)陸干旱地區(qū)，是中國(guó)降水最為稀缺的區(qū)域，其年降水量33.80 mm，域內(nèi)河流少且多為季節(jié)性內(nèi)河流。哈密市的水庫多修建于年徑流量穩(wěn)定的河流出口峽谷處，水源為高山冰雪融水，這就決定了在規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)主要功能定位為灌溉和供水，防洪功能則退而居其次。

近些年，隨著國(guó)家西部大開發(fā)戰(zhàn)略實(shí)施和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，水已成為該區(qū)域工農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的限制因子?；诎倌甏笥?jì)、百世之利，未來在國(guó)家宏大的戰(zhàn)略規(guī)劃下，實(shí)現(xiàn)跨區(qū)域調(diào)水、一勞永逸解決區(qū)域干旱缺水、改善生態(tài)環(huán)境的前景非常廣闊。目前，中國(guó)已完成當(dāng)今世界上最大的遠(yuǎn)距離、跨流域的“南水北調(diào)”工程，水利基建技術(shù)領(lǐng)軍世界。哈密市所處中國(guó)地理區(qū)劃地勢(shì)三級(jí)階梯中的第二階梯帶，緊鄰三江源地區(qū)的“中華水塔”青藏高原第一階梯，地理優(yōu)勢(shì)極佳，實(shí)現(xiàn)藏水入疆未來可期?；诖?，在未來需水越來越緊張的境況下，除了研究如何高效利用本區(qū)水資源，提高水資源綜合利用效率外，亦應(yīng)積極研究和展開跨流域調(diào)水的可行性研究工作。據(jù)此建議，要把握國(guó)家加大水利基建投入和水利援疆有利契機(jī)，在對(duì)現(xiàn)有水庫加固規(guī)劃處理時(shí)，超前規(guī)劃，對(duì)水庫大壩“加高擴(kuò)容”進(jìn)行預(yù)研，為將來儲(chǔ)蓄和調(diào)節(jié)外調(diào)水源做好準(zhǔn)備。哈密市水庫實(shí)施“加高擴(kuò)容”的主要優(yōu)勢(shì)在于：大壩加高既擴(kuò)大庫容又增加水域面積，對(duì)改善局地小流域氣候和提高水庫調(diào)節(jié)性能是一個(gè)利好；第二個(gè)利好是不涉及上游庫區(qū)范圍擴(kuò)大后淹沒土地增加和移民安置問題。

3.2 減少蒸發(fā)，節(jié)約水源

哈密市深居內(nèi)陸，地域廣袤，境內(nèi)荒漠廣布，氣候變化激烈，極端天氣頻繁發(fā)生，區(qū)內(nèi)降水量稀缺，多年平均降水量?jī)H為34.90 mm，但其年蒸發(fā)量巨大，接近3 000 mm，是其年降水量的80倍，是陸渾水庫年蒸發(fā)量的5倍。水面蒸發(fā)是水循環(huán)過程的主要環(huán)節(jié)，是水體損失的重要部分；蒸發(fā)的規(guī)律是溫度高、濕度小、風(fēng)速大，則其水面蒸發(fā)量也就越大；由于哈密區(qū)內(nèi)湖泊、水庫較少，淡水資源極度稀缺，大量水源因蒸發(fā)損失，則實(shí)屬可惜。隨著全球氣候變暖，蒸發(fā)量不斷加大，從節(jié)約寶貴的冰雪融水水資源角度出發(fā)，采取措施減少水體蒸發(fā)則是大勢(shì)所趨和未來發(fā)展方向；目前全球各行業(yè)都在嘗試研究減少水體蒸發(fā)量，主要包括覆蓋黑色塑料球體、遮陽篷、水上光伏等形式，其中水上光伏從能源的角度分析則更加合理。水上光伏電站的特點(diǎn)在于不占用土地資源，水體對(duì)光伏組件有冷卻效應(yīng)，可以抑制組件表面溫度上升，從而獲得更高的發(fā)電量；此外將太陽能電池板覆蓋在水面上，還可以減少水體蒸發(fā)量，抑制藻類繁殖，保護(hù)水資源。由于哈密市氣候干燥少雨、大風(fēng)日數(shù)多、光照資源豐富，其日照時(shí)數(shù)平均在3 000 h以上，利用開闊的水域面積和良好的光照時(shí)數(shù)，采用水上光伏發(fā)電減少水體蒸發(fā)，既增加電力，又可節(jié)約水源擴(kuò)大水源利用率。目前這種技術(shù)已日趨成熟，中國(guó)首座水面漂浮式光伏發(fā)電站試驗(yàn)項(xiàng)目，已在湖北省棗陽市熊河水庫建成投產(chǎn)，在西北青海湖也已開展水上光伏減少水體蒸發(fā)量試點(diǎn)研究，其應(yīng)用前景十分廣闊。綜上所述，建議在有條件的水庫實(shí)施水上光伏發(fā)電，以減少水體蒸發(fā)。

3.3 完善工程管理基礎(chǔ)設(shè)施

水庫樞紐工程多建于山區(qū)，有天然峽谷包圍的盆地，且地形天然呈口袋狀，周圍山體使氣流受阻抬升，形成降雨概率大，雨水集中易形成河流，且落差大，可筑壩攔水，故適宜建造水庫。哈密市多數(shù)水庫即利用這樣的天然地形，在徑流量穩(wěn)定的河流上筑壩蓄水，共性特征為地處偏遠(yuǎn)山區(qū)，與外界國(guó)道、省道通聯(lián)不便，特別是壩址處地形復(fù)雜、“袋口”狹窄，左右岸均為陡峭山崖，故修建工程管理區(qū)交通道路困難巨大。以四道溝和峽溝水庫為例，兩座水庫規(guī)劃設(shè)計(jì)主要功能均以工農(nóng)業(yè)供水為主，兼顧防洪。水庫因壩址處左右岸山體余脈較長(zhǎng)、巖壁陡峭、谷窄坡大等原因，上壩公路均采用在外壩坡坡面設(shè)“Z”形回轉(zhuǎn)公路上壩，若車輛通行頻率高，長(zhǎng)遠(yuǎn)計(jì)可能對(duì)壩體造成擾動(dòng)和變形，對(duì)大壩安全不利；此外，“Z”形回轉(zhuǎn)公路受附屬大壩所限，均為單行道，坡陡、回轉(zhuǎn)半徑小，存在交通隱患，在日常維修運(yùn)送物料、設(shè)備，負(fù)載重型車輛無法上行，若遇超標(biāo)準(zhǔn)洪水，需要向壩上或內(nèi)壩坡運(yùn)送搶險(xiǎn)物料，則無法在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行快速機(jī)動(dòng)運(yùn)輸，時(shí)間和空間上具有潛在隱患。建議在各種條件允許的情況下，修建從左右壩肩上下的專用防汛通道，以替代壩坡“Z”形回轉(zhuǎn)公路，不僅可消除隱患又可使外壩坡整潔美觀。

3.4 擢升安全和運(yùn)行管理技能

按照水利部《水利工程管理考核辦法》《綜合利用水庫調(diào)度通則》《土石壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》等相關(guān)規(guī)定，制定和完善大壩安全管理組織體系、應(yīng)急管理預(yù)案和更新改造計(jì)劃；建立健全運(yùn)行管理細(xì)則，起草制定防洪調(diào)度規(guī)程、觀測(cè)規(guī)程和養(yǎng)護(hù)制度；此外，可通過年度維修養(yǎng)護(hù)計(jì)劃，建立庫區(qū)水文報(bào)汛系統(tǒng)、洪水預(yù)報(bào)模型，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)報(bào)；在管理現(xiàn)代化方面，建議引進(jìn)或聯(lián)合高校和設(shè)計(jì)單位研發(fā)先進(jìn)管理設(shè)施，建立庫水位、滲流、變形監(jiān)測(cè)、閘門自動(dòng)化控制、水工機(jī)械智能運(yùn)維等基礎(chǔ)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)和自動(dòng)化控制系統(tǒng)，以整體擢升水庫工程安全管理和運(yùn)行管理技能。

4 結(jié)語

通過對(duì)新疆哈密市水利工程的考察學(xué)習(xí)，深刻認(rèn)識(shí)到水利不僅是農(nóng)業(yè)的命脈，更是人類的命脈。哈密地理位置獨(dú)特而優(yōu)越，為古西域襟喉和今新疆門戶，但由于缺水制約了其發(fā)展。中國(guó)的淡水資源總量豐富，但空間分布極為不均，尤其西北內(nèi)陸地區(qū)缺水極為嚴(yán)重，隨著中國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和水利科技的深入發(fā)展，未來一勞永逸解決新疆全疆以及西北內(nèi)陸其他地區(qū)的干旱缺水問題，必定會(huì)有更科學(xué)、更先進(jìn)的方案和思路，屆時(shí)哈密乃至整個(gè)西北片區(qū)必將迎來前所未有的發(fā)展機(jī)遇。