引黃入冀補(bǔ)淀工程泥沙處理對(duì)策與建議

□陳玉培（河南省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限公司）

0 引言

新中國(guó)成立以來，黃河下游引黃灌區(qū)已陸續(xù)建成旱能灌、澇能排的農(nóng)田灌排體系，灌溉著沿黃兩岸萬頃良田，造福于民。然而，黃河是一條高含沙河流，引黃必引沙，引黃泥沙的處理利用始終是引黃灌區(qū)面臨的最大挑戰(zhàn)。黃河下游引黃灌溉的歷史就是處理利用泥沙的歷史，從早期的放淤改土到后來的灌溉補(bǔ)源，沿黃兩岸原有大量的低洼鹽堿地被使用殆盡，泥沙處理的矛盾和壓力愈來愈凸顯，引黃泥沙已給當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)帶來極大的影響。

引黃入冀補(bǔ)淀工程從河南省濮陽市渠村引黃閘引水，在兼顧河南、河北沿線部分地區(qū)農(nóng)業(yè)用水的前提下，為白洋淀實(shí)施生態(tài)補(bǔ)水，保持白洋淀濕地生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)，并可作為沿線地區(qū)抗旱應(yīng)急備用水源。沿線經(jīng)過濮陽市、滄州市、邯鄲市、衡水市、邢臺(tái)市、保定市線路全長(zhǎng)482km。受水區(qū)灌溉面積31.01萬hm2，總干渠多年平均引水量8.23億m3。

1 黃河下游典型灌區(qū)引黃泥沙現(xiàn)狀及存在問題

1.1 潘莊引黃灌區(qū)

1.1.1 概況

潘莊引黃灌區(qū)位于山東省德州市西部，1971開始興建，1972年建成運(yùn)行，設(shè)計(jì)灌溉面積33.33萬hm2，有效灌溉面積23.80萬hm2。截至2009年，潘莊引黃灌區(qū)共計(jì)引水357.80億m3，近40年共引沙2.72億m3，年均引沙量717萬m3。2008-2012年底，渠首年均引水量13.41億m3，引沙量676.50萬t，平均含沙量5.05kg/m3。

渠首閘至趙莊閘段為輸沙渠，長(zhǎng)度為11.90km，底寬設(shè)計(jì)46～21m，流量為80～150m3/s，設(shè)有3級(jí)沉沙池

1.1.2 泥沙處理

潘莊灌區(qū)總干渠泥沙處理有沉沙池沉沙和總干渠清淤兩種方式。沉沙池沉沙依據(jù)地勢(shì)采取自然沉沙和以挖待沉的方式，上游的沉沙池由于地勢(shì)高，一般采取以挖待沉的方式，即將表層約lm的原狀土挖出，用以修筑沉沙池的外圍壩，這樣既可增加自流沉沙量，又可保證沉沙池還耕時(shí)的耕作層質(zhì)量，不至于造成土地沙化、環(huán)境惡化。下游地區(qū)由于地勢(shì)較洼，一般采取自流沉沙的方式，即在洼地四周圍筑大堤，擴(kuò)大過流斷面，減緩流速，自流沉沙。沉沙池的寬度一般為200～500m。在沉沙池的運(yùn)行過程中，三個(gè)沉沙池既可同時(shí)運(yùn)用，也可輪換使用。

沉沙池停用后，用原狀土進(jìn)行蓋頂還耕，原狀土厚度一般為30～50cm。沉沙池泥沙處理費(fèi)用6.50元/m3，紅土蓋頂費(fèi)用10元/m3?？偢汕案汕逵倌嗌持饕糜冢阂皇前诖蟮躺?，用于加固大堤；二是利用兩岸低洼荒堿地及廢棄坑塘分散沉沙，改堿造田。

1.1.3 泥沙處理存在問題

潘莊灌區(qū)泥沙處理效果較好，泥沙引發(fā)的環(huán)境問題不太突出。但灌區(qū)經(jīng)過40余年的運(yùn)行，總干渠兩側(cè)近距離的鹽堿澇洼地大多已淤改完成，干渠兩側(cè)棄土均已放至截堿溝溝邊，無法繼續(xù)外延，總干渠清淤需要遠(yuǎn)距離輸送泥沙，工程成本相應(yīng)增加。

1.2 位山引黃灌區(qū)

1.2.1 簡(jiǎn)況

位山灌區(qū)地處山東省聊城市境內(nèi)，屬黃泛沖積平原區(qū)，始建于1958年，1962年因澇堿停灌，1970年根據(jù)農(nóng)業(yè)發(fā)展需要重新興渠復(fù)灌。自黃河干流位山閘引水，現(xiàn)渠首設(shè)計(jì)引水能力為240 m3/s，設(shè)計(jì)灌溉面積36.00萬hm2。

位山引黃灌區(qū)設(shè)有東、西2條輸沙渠，東、西2個(gè)沉沙池和3條干渠，總長(zhǎng)274km。

東、西兩個(gè)沉沙區(qū)規(guī)劃沉沙條渠16個(gè)，面積3326.67 hm2，均采用自流沉沙，當(dāng)沉沙量達(dá)到設(shè)計(jì)庫容后，進(jìn)行棄池還耕。灌區(qū)自1970年復(fù)灌建立渠首沉沙池運(yùn)用到1982年底，沉沙池的運(yùn)用方式基本上是自流沉沙，輸沙渠和干渠則是多年間斷清淤。自1983年開始，因再行擴(kuò)池已突破荒堿沙地范圍，又經(jīng)農(nóng)村生產(chǎn)體制的變革，擴(kuò)池出現(xiàn)困難，沉沙池改為以挖待沉運(yùn)用，開始清淤并向側(cè)面棄土。

1.2.2 泥沙處理

沉沙池區(qū)的泥沙處理主要以清淤堆高形成沙質(zhì)高地為主，高地達(dá)到規(guī)定高程后進(jìn)行治理改造還耕，極少部分用于修路和建筑。渠道清淤后，泥沙堆積在渠道兩岸，部分用于修筑道路和建筑等。

1.2.3 泥沙處理存在問題

由于連年清淤，輸沙渠兩側(cè)大堤先是堆高，后是展寬，兩岸已形成高于地面7～15m、每側(cè)寬度30～100 m左右的帶狀沙壟。沉沙區(qū)的清淤棄土已形成高出地面7m以上的沙質(zhì)高地。目前，灌區(qū)沉沙池區(qū)沙質(zhì)高地總計(jì)1266.67 hm2，其中得到初步開發(fā)治理的沙質(zhì)高地733.33hm2。每遇風(fēng)天，飛沙鋪天蓋地，嚴(yán)重影響當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的生產(chǎn)生活條件。

1.3 渠村引黃灌區(qū)

1.3.1 簡(jiǎn)況

渠村引黃灌區(qū)位于河南省濮陽市，始建于1956年，1985年和1998年先后進(jìn)行了兩次擴(kuò)建，自黃河干流渠村閘引水，現(xiàn)渠首設(shè)計(jì)引水能力為68 m3/s，年均引水量為3.80億m3，灌區(qū)干渠長(zhǎng)188km，設(shè)計(jì)灌溉面積12.87萬hm2。

1.3.2 泥沙處理

渠村引黃灌區(qū)采用沉沙池的方式沉沙。按照1983年的規(guī)劃，至今已使用九方沉沙池，每方沉沙池平均使用2-3 a，占地133.33～206.67hm2。

1.3.3 泥沙處理存在問題

渠村灌區(qū)第一方至第六方沉沙池使用時(shí)，由于渠首附近有低洼地，建成沉沙池后，通過淤地改造使背河洼地、鹽堿地變良田，深受群眾歡迎。2000年以來，即從第七方沉沙池開始，背河洼地已基本淤完，沉沙池占地以租用良田為主，建設(shè)越來越困難，占地賠償越來越高。

現(xiàn)使用第九方沉沙池始建于2008年10月，占地206.67hm2，設(shè)計(jì)使用年限為四年。截止到2012年底，沉沙池內(nèi)平均淤深1.50 m，淤積土方200萬m3，已不再具備沉沙功能，并對(duì)沉沙池進(jìn)水口以上8.20km總干渠形成了明顯頂托，經(jīng)2013年挖沙清淤改造，使沉沙池延長(zhǎng)一年使用。目前現(xiàn)沉沙池已超期服役，需規(guī)劃建設(shè)新沉沙池。

2 對(duì)引黃入冀補(bǔ)淀工程引黃泥沙處理的對(duì)策與建議

2.1 渠首段設(shè)置沉沙池的必要性

為保證正常灌溉，渠村引黃灌區(qū)已使用過九方沉沙池。根據(jù)《黃河下游引黃灌溉管理規(guī)定》第三十一條，灌溉渠道“退水含沙量不得超過2 kg/m3”，結(jié)合現(xiàn)狀渠村灌區(qū)實(shí)測(cè)引黃含沙量4.00～6.30 kg/m3的情況，在渠首段設(shè)置沉沙池，使粗顆粒泥沙集中沉積，盡可能將泥沙造成的環(huán)境問題限制在較小范圍，保障引黃入冀補(bǔ)淀工程引水，還是很有必要的。

2.2 設(shè)置永久性沉沙池

一般說來，在渠首比降小、輸沙能力低、遠(yuǎn)距離輸沙難度大的灌區(qū)，引入的泥沙大部分需要在渠首處理。由于渠首可用于沉沙用地越來越少，修建新沉沙池的難度和費(fèi)用將越來越多。目前渠村引黃灌區(qū)通過租地方式設(shè)置沉沙池，占地206.67 hm2，分東西兩條。但在運(yùn)行過程中，每次清淤均存在租地補(bǔ)償和臨時(shí)占?jí)和恋貑栴}，另外，已簽訂的沉沙池租地合同即將到期，將面臨處理泥沙的難題。本工程引水引沙量大，處理泥沙壓力大，應(yīng)考慮修建永久性沉沙池處理泥沙。

2.3 通過工程設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)定向沉沙

優(yōu)化渠道設(shè)計(jì)參數(shù)，襯砌渠道、減少糙率，加大渠首段渠道的比降，增加水流動(dòng)力，提高挾沙能力，使泥沙集中沉入沉沙池，便于集中清淤。為此，在輸水干渠設(shè)計(jì)時(shí)，通過水頭優(yōu)化，調(diào)整渠道分段比降，加大沉沙池前渠道比降，提高渠道挾沙能力，達(dá)到在沉沙池集中沉沙的效果。

2.4 節(jié)水減淤

合理利用水資源，節(jié)約用水，控制好引水季節(jié)。汛期含沙量高時(shí)盡量不引水或少引水，含沙量低時(shí)多引水，減少灌區(qū)的總淤積量，從源頭上減少泥沙處理的負(fù)擔(dān)。

2.5 覆淤還耕,水利配套

由于沉沙池清淤棄土區(qū)土壤地質(zhì)差，存在沙化問題。工程運(yùn)行期間要對(duì)棄土進(jìn)行平整，覆蓋原狀土，做好水利設(shè)施配套。引導(dǎo)沉沙池區(qū)調(diào)整種植結(jié)構(gòu)，以林業(yè)和種植業(yè)相互配合，提高土地的產(chǎn)出率，提高群眾的生活水平。

2.6 多渠道利用泥沙

隨著城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，農(nóng)村房屋及城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)力度不斷加大，施工用土量越來越大。黃河泥沙做為土源可以滿足工程施工的需要。建議工程建成后，對(duì)泥沙處理措施進(jìn)行專項(xiàng)研究，拓展泥沙處理的途徑。