小開河引黃灌區(qū)泥沙資源利用的思考

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(yán)重，通過分析小開河灌區(qū)引黃泥沙問題的采取的遠(yuǎn)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(qiáng)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(jì)灌溉面積7.33萬hm2，設(shè)計(jì)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(shí)，妥善處理泥沙問題，實(shí)現(xiàn)灌區(qū)泥沙資源化，減少土地占用，保護(hù)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(fēng)，夏熱多雨，晚秋又旱的特點(diǎn)。當(dāng)?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(dá)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(yán)重，據(jù)2006年7月對(duì)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(gè)斷面進(jìn)行檢測，符合地面水III標(biāo)準(zhǔn)的僅為1個(gè)，V類水質(zhì)4個(gè)，劣V類水質(zhì)達(dá)17個(gè)[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(jì)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(yán)重影響周邊生態(tài)環(huán)境，給當(dāng)?shù)厝罕娚a(chǎn)、生活造成極大困難。從多年引運(yùn)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(diǎn)和氣候條件特征的生態(tài)型灌區(qū)，既要實(shí)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(huì)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(fēng)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(diǎn)，泥沙利用以灌區(qū)可持續(xù)發(fā)展、泥沙資源化、保護(hù)生態(tài)環(huán)境和社會(huì)發(fā)展為目的。實(shí)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(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)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(shí)現(xiàn)灌區(qū)遠(yuǎn)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(jì)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(jiān)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(jì)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(fèi)”，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(jì)劃用水，減少水資源的浪費(fèi)，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(yùn)行10a沖淤平衡，沒有清淤。上游渾水灌溉，輸沙進(jìn)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(xì)的泥沙隨水流進(jìn)入田地。黃河水細(xì)沙含量多，渾水和泥沙中含有大量的氮、磷、鉀和有機(jī)肥料，灌溉時(shí)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(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)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(yùn)行方式，每年冬季進(jìn)行清淤，進(jìn)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(jì)淤改土地100hm2，年效益達(dá)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(jì)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(yùn)行，至2007年底，引水21億m3,引沙850萬m3。其中通過輸沙區(qū)進(jìn)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(yùn)行10a來，輸沙區(qū)除個(gè)別年份外、個(gè)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(yùn)行方式，已累計(jì)淤改土地100hm2，年效益達(dá)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(qiáng)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(biāo)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(gè)灌區(qū)難以正常運(yùn)行。因此，要加強(qiáng)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(yùn)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(jì)、環(huán)境、生態(tài)的發(fā)展結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)灌區(qū)生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)良性增長。建立灌區(qū)泥沙利用規(guī)劃機(jī)制，對(duì)泥沙堆積量、利用量進(jìn)行測量和評(píng)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(jì)評(píng)價(jià)、環(huán)境報(bào)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(huì)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(shí)現(xiàn)泥沙資源化，促進(jìn)生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的和諧發(fā)展。

4.3 加強(qiáng)對(duì)灌區(qū)資源環(huán)境環(huán)境保護(hù)，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(jì)社會(huì)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(shí)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(shí)，加強(qiáng)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(biāo)，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(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展提供保障。

4.4 政府要制定政策鼓勵(lì)實(shí)現(xiàn)引黃灌區(qū)泥沙減量化

政府加快農(nóng)業(yè)水價(jià)改革，以水價(jià)改格帶動(dòng)種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整，推動(dòng)農(nóng)民自覺運(yùn)用節(jié)水技術(shù)以達(dá)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(yuǎn)地區(qū)，交通不便，影響淤土的利用。政府運(yùn)用行政方面的強(qiáng)大力量，制定政策鼓勵(lì)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(huì)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(huì)的高度重視，提高愛護(hù)土地資源、充分利用泥沙資源的積極性。建立保護(hù)土地資源和利用泥沙資源的約束機(jī)制、制約機(jī)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(xué)安排，利用政府強(qiáng)大的行政作用促進(jìn)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(shí)現(xiàn)生態(tài)和社會(huì)和諧發(fā)展，促進(jìn)灌區(qū)可持續(xù)發(fā)展。

[1]牛加明.濱州水問題解析與對(duì)策研究[J] ．水利利技與經(jīng)濟(jì)，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(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)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?yàn)楣こ探ㄔO(shè)與管理；王曉琳(1974-)，女，山東曲阜人，工程師。