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        小開河引黃灌區(qū)泥沙資源利用的思考

        2017-03-02 10:28:57孫立敏王曉琳
        黑龍江水利科技 2017年10期
        關(guān)鍵詞:利用資源

        孫立敏,王曉琳

        (1.濱州市小開河引黃灌溉管理局,山東 濱州 256600;2.德州市水利局,山東 德州 253000)

        小開河引黃灌區(qū)泥沙資源利用的思考

        孫立敏1,王曉琳2

        (1.濱州市小開河引黃灌溉管理局,山東 濱州 256600;2.德州市水利局,山東 德州 253000)

        小開河灌區(qū)位于黃河下游,淡水資源缺乏,農(nóng)業(yè)用水主要依賴引黃灌溉,導(dǎo)致泥沙問題嚴重,通過分析小開河灌區(qū)引黃泥沙問題的采取的遠距離輸沙、節(jié)水技術(shù)、輸沙入田、泥沙資源化利用等技術(shù),給出完善引黃灌區(qū)的泥沙利用采取輸沙模式研究、水沙一體化利用技術(shù)、強化政府政策引導(dǎo)等建議,有利于解決引黃灌區(qū)泥沙的問題。

        引黃灌區(qū);泥沙資源;利用;效果;建議

        0 引 言

        小開河引黃灌區(qū)位于黃河下游濱州市北部,北瀕渤海,屬黃河沖積平原區(qū),灌區(qū)設(shè)計灌溉面積7.33萬hm2,設(shè)計引水流量60 m3/s。引黃灌溉是農(nóng)業(yè)豐收的重要保障,灌區(qū)通過長距離輸沙技術(shù),在引用黃河水源灌溉同時,妥善處理泥沙問題,實現(xiàn)灌區(qū)泥沙資源化,減少土地占用,保護生態(tài)環(huán)境,為灌區(qū)可持續(xù)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

        1 引黃灌區(qū)泥沙產(chǎn)生的原因及影響

        小開河引黃灌區(qū)位于濱州北部,水資源總量不足、分布不均勻。具有冬寒少雪,春旱多風,夏熱多雨,晚秋又旱的特點。當?shù)厮Y源總量為11.52億m3,人均水資源占有量320m3,是全國人均占有量的14% ,屬于資源型缺水區(qū)。全區(qū)多年平均水面蒸發(fā)量達1266.9mm,其中,4-6月份的蒸發(fā)量為567.3mm,占全年量的44.8%。河流大多為過境河流,污染嚴重,據(jù)2006年7月對濱州市徒駭河、小清河等18條主要河流和麻大湖水域共26個斷面進行檢測,符合地面水III標準的僅為1個,V類水質(zhì)4個,劣V類水質(zhì)達17個[1]。

        灌區(qū)農(nóng)業(yè)用水約占全市總用水量的85%以上,是典型的以黃河為主要水源的灌溉農(nóng)業(yè)區(qū),而黃泛平原區(qū)地下水位淺,礦化度大、主要依靠黃河水壓堿灌溉保證農(nóng)業(yè)的豐收,用水量高,引黃灌溉用水量大導(dǎo)致灌區(qū)泥沙的積累增加。引水必引沙,長期的積累導(dǎo)致泥沙的積累量大,不僅灌區(qū)清淤占用土地,而且加劇水土流失和沙化,影響生態(tài)環(huán)境。如簸箕李灌區(qū)從1966-1982年,渠首年均清淤124萬m3,17a累計占地705.6hm2,土地沙化、水土流失又淤積河道與農(nóng)田灌排系統(tǒng),嚴重影響周邊生態(tài)環(huán)境,給當?shù)厝罕娚a(chǎn)、生活造成極大困難。從多年引運行情況來看,引黃泥沙處理問題已日趨發(fā)展成為影響灌區(qū)前途的突出矛盾。

        2 小開河灌區(qū)泥沙利用技術(shù)與方式

        2.1 灌區(qū)泥沙資源利用模式

        建設(shè)適合本地區(qū)地理特點和氣候條件特征的生態(tài)型灌區(qū),既要實現(xiàn)灌區(qū)的灌溉功能,又要滿足人依賴生存環(huán)境的要求,以生態(tài)與社會和諧發(fā)展為灌區(qū)發(fā)展思路。保持生態(tài)自然功能和自然風貌,滿足引水灌溉、蓄水、水生態(tài)等要求具有水資源可持續(xù)發(fā)展的特性,將泥沙資源“化廢為利”,處理好發(fā)展與環(huán)境的關(guān)系。根據(jù)小開河引黃灌區(qū)的地理和土壤構(gòu)造特點,泥沙利用以灌區(qū)可持續(xù)發(fā)展、泥沙資源化、保護生態(tài)環(huán)境和社會發(fā)展為目的。實現(xiàn)以水資源、泥沙資源、土地資源、生態(tài)環(huán)境等的可持續(xù)發(fā)展。

        2.2 調(diào)整渠道比降,實現(xiàn)遠距離輸沙

        小開河灌區(qū)自然地形南高北低,平均地面坡降為1/8000,渠首附近地面海拔12.5m,沉沙池地面海拔為4m,沉沙池四周土地低洼,鹽堿成片、人口少,地下水位高,該區(qū)多為鹽堿荒地或只能生長蘆葦?shù)牡屯莸?,擁有堆積泥沙的巨大自然優(yōu)勢。小開河灌區(qū)充分利用自然地形,灌區(qū)渠道比降采用1/5500—1/7000,自渠首至沉沙池,輸沙干渠全長51.3km,依次為地上渠、半地上渠、地下渠,實現(xiàn)灌區(qū)遠距離輸水輸沙。

        2.3 輸沙渠全斷面襯砌,減少滲漏,提高流速,節(jié)約用水

        混凝土預(yù)制板襯砌造糙率為0.014-0.015,具有能夠提高流速,減少滲漏,減少水流輸水輸沙能力,灌區(qū)51.3km輸沙干渠斷面自上而下鋪設(shè)混凝土頂制板、復(fù)合土工膜、聚乙烯塑膜等,相比土渠,提高挾沙能力約50%,流速增加約40%,通過輸沙渠襯砌,提高渠道抗沖刷能力和輸水輸沙能力,減少了輸水損失。

        2.4 節(jié)約用水減少泥沙

        引水必因沙,引沙必清淤,為避免形成經(jīng)濟發(fā)展越快,用水增長越快,泥沙積累越多,生態(tài)環(huán)境壓力越重的劣性循環(huán),灌區(qū)堅持可持續(xù)發(fā)展方針,節(jié)約用水,降低泥沙總量,通過采取政策、技術(shù)、經(jīng)濟等各種措施與手段,營造節(jié)約用水環(huán)境,積極籌資改造支渠,減少水量損失,采取“按方收費”,使引黃灌區(qū)步入節(jié)水減沙的良型發(fā)展軌道。

        2.5 優(yōu)化灌溉管理技術(shù)減少泥沙

        黃河是一條多泥沙河流,黃河來水來沙主要集中在汛期,灌區(qū)引水避開高含沙量期,可減少入渠泥沙。灌區(qū)優(yōu)化灌溉管理、合理引水、統(tǒng)一調(diào)度、集中灌溉,按計劃用水,減少水資源的浪費,避免上游渠道群眾不按輪灌順序隨意提閘放水,便于控制引水流量大于泥沙沖淤臨界流量。通過加大流量、短期用水、快速灌溉,避免長期小流量引水淤積渠道。

        2.6 輸沙干渠渾水灌溉,泥沙分散入田,生態(tài)利用

        引黃必引沙,泥沙處理問題是關(guān)系到引黃灌溉發(fā)展的重要因素。小開河灌區(qū)輸沙干渠全長51.3km,灌區(qū)運行10a沖淤平衡,沒有清淤。上游渾水灌溉,輸沙進入支渠田間。泥沙化整為零,分散處理。支渠引沙約占總沙量的45%,其中支渠沉沙30%,田間沉沙15%;支渠引水后,較細的泥沙隨水流進入田地。黃河水細沙含量多,渾水和泥沙中含有大量的氮、磷、鉀和有機肥料,灌溉時隨著渾水輸沙田間,增加土地肥力,改良土壤結(jié)構(gòu),改造鹽堿地。

        2.7 沉沙池泥沙資源利用

        利用大流量輸水,提高輸水輸沙能力,實現(xiàn)遠距離輸沙,在鹽堿地建立沉沙池,改良土地,沉沙池采用“以挖待沉”的運行方式,每年冬季進行清淤,進入沉沙池泥沙約占灌區(qū)泥沙總量40%。小開河灌區(qū)沉沙池占地160hm2,每年清淤60萬m3,黃河泥沙含有多種肥力改良鹽堿地,己累計淤改土地100hm2,年效益達120萬元。在沉沙池附近建設(shè)了多座新型材料廠,利用泥沙燒制灰沙磚,取代黏土磚,既利用了泥沙,每年又可節(jié)約耕地。沉沙池累計清淤約400萬m3,己淤改土地100hm2。改善生態(tài)環(huán)境、改良了土地。

        3 小開河引黃灌區(qū)泥沙利用的效果

        小開河引黃灌區(qū)1998年11月投入運行,至2007年底,引水21億m3,引沙850萬m3。其中通過輸沙區(qū)進入沉沙池的沙量489萬m3,占總引沙量的57.6%;輸沙區(qū)泥沙淤積量91.01萬m3,占總引沙量的10.7%。支渠口門引出泥沙270萬m3,占總引沙量的31.7%的沙量,通過支渠口門分沙通過輸沙入田、或支渠清淤,清淤泥砂成為資源被廣泛利用。運行10a來,輸沙區(qū)除個別年份外、個別區(qū)段外,基本山?jīng)]有清淤。

        沉沙池采用“以挖代沉”的管理運行方式,已累計淤改土地100hm2,年效益達120×104元。利用沉沙池引黃泥沙燒制灰沙磚,取代黏土磚,年可產(chǎn)磚9800×104塊,利用泥沙約30×104m3,年產(chǎn)值約1000×104元,每年又可節(jié)約耕地30hm2[2]。

        4 完善灌區(qū)泥沙利用的建議

        4.1 加強長距離輸水輸沙模式的研究

        多來灌溉用水情況表明,春灌季節(jié)用水量大且集中,而黃河部門分配的指標有限,要避免長期小流量引水。干渠泥沙的沖淤流量受黃河水量和含沙量、干渠淤積情況、支渠引水狀況的影響。渠道泥沙淤積直接影響到渠道輸水功能,渠道輸水輸沙能力降低使整個灌區(qū)難以正常運行。因此,要加強渠道泥沙觀測、斷面觀測、分析水位水量變化特征、輸沙基本特性及運行方式,完善渠道長距離輸水輸沙的能力。

        4.2 灌區(qū)管理部門轉(zhuǎn)變管理觀念和方式

        灌區(qū)管理部門不僅要把水看作資源,還要把泥沙看作資源,將灌區(qū)資源(水資源、泥沙資源)與經(jīng)濟、環(huán)境、生態(tài)的發(fā)展結(jié)合起來,實現(xiàn)灌區(qū)生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟良性增長。建立灌區(qū)泥沙利用規(guī)劃機制,對泥沙堆積量、利用量進行測量和評估,根據(jù)泥沙情況,提出合理的配置方案、工程技術(shù)措施、經(jīng)濟評價、環(huán)境報告,為政府部門決策提供可行的依據(jù)。積極聯(lián)系市場,廣泛宣傳,將泥沙資源與社會用土市場相結(jié)合,努力開拓用土市場,利用多種措施,將泥沙資源推向市場,節(jié)約土地資源,實現(xiàn)泥沙資源化,促進生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟發(fā)展的和諧發(fā)展。

        4.3 加強對灌區(qū)資源環(huán)境環(huán)境保護,編制水沙資源一體化管理規(guī)劃

        灌區(qū)根據(jù)控制范圍內(nèi)的自然條件、資源環(huán)境、經(jīng)濟社會發(fā)展環(huán)境情況差異和需要解決的問題不同,從灌區(qū)實際出發(fā),明確灌區(qū)發(fā)展的定位,在優(yōu)化水資源利用的同時,加強水土保持和完善水土資源管理、以灌區(qū)可持續(xù)發(fā)展為目標,編制統(tǒng)一的、可行的、符合資源環(huán)境要求的水沙資源一體化利用規(guī)劃,為生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展提供保障。

        4.4 政府要制定政策鼓勵實現(xiàn)引黃灌區(qū)泥沙減量化

        政府加快農(nóng)業(yè)水價改革,以水價改格帶動種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整,推動農(nóng)民自覺運用節(jié)水技術(shù)以達到節(jié)水和泥沙減量化的目的。灌區(qū)的沉沙池一般都在偏遠地區(qū),交通不便,影響淤土的利用。政府運用行政方面的強大力量,制定政策鼓勵利用泥沙資源,為建立可修復(fù)的生態(tài)型灌區(qū)的提供最有力的支持。向全社會廣泛宣傳節(jié)約土地資源、利用引黃灌溉泥沙的必要性、緊迫性,引起全社會的高度重視,提高愛護土地資源、充分利用泥沙資源的積極性。建立保護土地資源和利用泥沙資源的約束機制、制約機制,保證灌區(qū)泥沙利用走向資源化和法制化;做好泥沙資源的宏觀調(diào)控和宏觀調(diào)度,工程建設(shè)用土、農(nóng)民生產(chǎn)用土、建材料用土等要統(tǒng)籌兼顧,全面考慮、科學安排,利用政府強大的行政作用促進灌區(qū)泥沙利用,消除引黃灌溉泥沙帶來的影響,充分利用灌區(qū)泥沙資源,實現(xiàn)生態(tài)和社會和諧發(fā)展,促進灌區(qū)可持續(xù)發(fā)展。

        [1]牛加明.濱州水問題解析與對策研究[J] .水利利技與經(jīng)濟,2007(08):596-598.

        [2]毛偉兵,王景元,張玉明,等.小開河引黃灌區(qū)泥沙資源的合理利用與優(yōu)化配置[J].山東農(nóng)業(yè)大學學報:自然科學版,2006,37(02):231-234.

        1007-7596(2017)10-0167-03

        TV882.1

        B

        2017-09-16

        孫立敏(1973-),女,山東齊河人,工程師,研究方向為工程建設(shè)與管理;王曉琳(1974-),女,山東曲阜人,工程師。

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