濮清南引黃蓄灌補源調(diào)配水資源實踐與成效

馬春玲 蘇瓊 陳曙光

摘要：濮清南蓄灌區(qū)過去長期采用井灌方式進行農(nóng)田灌溉，地下水過量開采導致生態(tài)環(huán)境退化等嚴重問題。引黃蓄灌補源工程實施方案的提出為優(yōu)化蓄灌區(qū)灌溉方式、改善環(huán)境、促進經(jīng)濟社會發(fā)展提供了可行方案。系統(tǒng)分析了濮清南引黃蓄灌區(qū)三期工程實施的有利條件、維護工程長期運行的綜合措施與水資源調(diào)配模式，利用渠系網(wǎng)絡、坑塘庫容，形成了旱能澆、澇能排、多源互補的灌溉補源網(wǎng)絡體系，保障了引黃水源的穩(wěn)定供給，同時通過政策激勵提高了農(nóng)民引黃灌溉的積極性。運用跟蹤調(diào)查、資料統(tǒng)計、對比分析等方法，對引黃蓄灌補源成效進行綜合評估，結果表明：蓄灌區(qū)糧食單產(chǎn)逐年增加、灌溉成本持續(xù)降低、地下水源得到有效補給、農(nóng)民生活飲水水質(zhì)得到根本改善，引黃補源實踐取得了顯著的經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益。

關鍵詞：引黃補源；水資源調(diào)配；農(nóng)田灌溉；濮清南蓄灌區(qū)

中圖分類號：S274.3

文獻標志碼：A

doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2018.08.013

1 濮清南蓄灌區(qū)概況

濮清南蓄灌區(qū)位于河南省東北部濮陽市境內(nèi)，東與山東省相鄰，北與河北省接壤，南以北金堤為界，西與內(nèi)黃縣毗鄰，含濮陽縣的部分（城關鎮(zhèn)、清河頭鄉(xiāng)、柳屯鎮(zhèn)）、經(jīng)濟開發(fā)區(qū)、華龍區(qū)、清豐縣、南樂縣全部，因其用水灌溉方式為蓄水提灌而得名。區(qū)內(nèi)共有38個鄉(xiāng)鎮(zhèn)1320個自然村，總面積1991.5km2，耕地面積122667hm2，機井35854眼。

濮清南蓄灌區(qū)屬北溫帶大陸性季風氣候區(qū)，四季交替明顯，冬春寒冷少雨，夏秋炎熱多雨，光熱資源豐富，多年平均氣溫為13.4℃。多年平均降水量為584mm，年內(nèi)分配不均，冬春降水少（占全年降水量的20%～30%），夏秋降水集中，降水年際變化較大，降水空間分布不均勻，由南向北逐漸減少。多年平均水面蒸發(fā)量為1300mm，是多年平均降水量的2.2倍。氣候條件適宜小麥、玉米、棉花、大豆、紅薯等多種作物生長。

濮清南蓄灌區(qū)位于海河流域的南部。衛(wèi)河位于灌區(qū)西北部邊界，承擔排澇防汛任務，灌溉可利用水量小。單獨人海的徒駭河、馬頰河發(fā)源于該區(qū)。流域面積大于100km2的排水溝有潴龍河、理直溝、永順溝、引潴人馬溝4條，流域面積30～100km2的排水溝有16條，流域面積10～30km2的排水溝有28條。

2 引黃蓄灌前地下水開采引發(fā)的問題

濮清南蓄灌區(qū)在引黃蓄灌以前屬井灌區(qū)，井灌方式對該區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生重要影響，尤其是20世紀50-60年代土壤產(chǎn)生次生鹽堿化后，井灌對根治土壤次生鹽堿化起到?jīng)Q定性作用，使該區(qū)成為糧棉油高產(chǎn)基地，群眾發(fā)展井灌的積極性逐年增高。20世紀70年代以來，該區(qū)連年遭受旱災，地下水嚴重超采，造成地下水位大幅下降，據(jù)1976-2015年實測資料統(tǒng)計，地下水平均埋深由1977年的6m增大至1989年的13.81m，最大埋深為18m，形成了河南省面積最大的地下水漏斗區(qū)。

若地下水開采量大于補給量，則采補平衡將會遭到破壞，持續(xù)大量超采地下水必將導致地下水資源枯竭、生態(tài)系統(tǒng)退化，甚至帶來地面沉降、土壤沙化等嚴重問題。濮清南蓄灌區(qū)地下水位的持續(xù)下降引發(fā)了一系列問題，嚴重影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。井灌成本不斷提高，然而灌溉水量仍無法得到保障，探尋新型灌溉方式的需求極為迫切。與此同時，隨著濮陽市城市建設規(guī)模的擴大，以中原油田為主導的第二產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，工業(yè)用水及城鎮(zhèn)居民生活用水大幅增加，廢污水排放量劇增，不達標排放嚴重威脅地下水水質(zhì)。

3 引黃蓄灌補源的實施

3.1 實施條件

（1）自然地理優(yōu)勢。黃河周邊地表高程為57m，蓄灌區(qū)南高北低，白南向北地面高程由54m降至42m，為蓄灌區(qū)的自流輸水提供了得天獨厚的條件。

（2）水源條件優(yōu)勢。黃河流經(jīng)濮陽市南部渠村灌區(qū)及南小堤灌區(qū)，因此設置了渠村、南小堤兩個引黃口門，可向補源區(qū)送水。1979年建成的渠村引黃閘設計引水能力為100m3/S，滿足金堤河以南渠村灌區(qū)和金堤河以北蓄灌區(qū)設計流量64m3/S外，還有36m3/S的余量：南小堤引黃閘設計流量為50m3/S，南小堤上游灌區(qū)設計流量為39.5m3/s，具備建設濮清南工程向蓄灌區(qū)相機送水的條件。

3.2 工程措施

3.2.1 挖渠建閘

第一濮清南引黃灌溉補源工程建于1986年，南起濮陽縣渠村鄉(xiāng)三合村，經(jīng)上游渠村灌區(qū)輸水至總干渠，過金堤河倒虹吸（位于濮陽縣城關鎮(zhèn)）人馬頰河，北抵南樂縣平邑閘，總干渠長約98km，其中蓄灌區(qū)內(nèi)總干渠長63.5km。倒虹吸設計流量30m3/S，設計蓄灌補源面積39667hm2，共設節(jié)制閘8座。

第二濮清南引黃補源工程于1991年建成通水，南起濮陽縣柳屯鎮(zhèn)南金堤河進水閘，北至南樂縣永順溝，干渠全長48.82km，設計補源流量30m3/S，設計蓄灌補源面積41341hm2。

第三濮清南引黃補源工程建成于1998年，南起第一濮清南總干渠三號樞紐，穿金堤河倒虹吸（濮陽縣子岸鎮(zhèn)岳辛莊村）向北，至南樂縣西邵鄉(xiāng)境內(nèi)。干渠全長90km，設計補源流量25m3/S，設計蓄灌補源面積39360hm2，共設節(jié)制閘7座。

濮清南蓄灌區(qū)3條引黃蓄灌補源干渠南北貫通、東西相連，形成了一個旱能澆、澇能排，蓄、灌、補有機結合的灌溉補源網(wǎng)絡體系。

3.2.2 沉沙池沉沙

為減少黃河水攜帶的泥沙淤積于輸水干渠，降低清淤成本，保障干渠輸水能力，1978-2014年在第一濮清南總干渠渠首段建成了10個沉沙池，累計占地面積1853hm2，運用沉沙池共沉沙約3000萬m3。

3.2.3 灌區(qū)綜合治理

渠村灌區(qū)2002年列入國家大型灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造項目。1998年至今，已實施完成了6期綜合治理任務，投資額逾5億元，涉及渠道疏浚、襯砌，水閘、橋梁重建及維修，包括總干渠2條、分干渠及支渠84條，總長1150km，年新增節(jié)水能力1300萬m3，可蓄灌補源3667hm2。

3.3 運行管理

在落實灌區(qū)規(guī)劃和水量分配的同時，灌溉季節(jié)大量引水，除滿足上游灌區(qū)用水外，富余水量及時向蓄灌區(qū)輸送，滿足蓄灌區(qū)灌溉用水。另外，避開灌區(qū)灌溉季節(jié)，提前或推后放水，利用溝渠坑塘的調(diào)蓄作用，滿足蓄灌區(qū)灌溉需要。2010年以來，每年多向下游送水3000萬m3。

3.4 政策激勵

2011年，濮陽市委、市政府推出了加大引黃力度的新舉措：為減輕灌區(qū)農(nóng)民用水負擔，不再向灌區(qū)群眾征收農(nóng)業(yè)水費，黃河下游渠首工程水費由市、縣兩級財政承擔。這一措施既減輕了灌區(qū)群眾的經(jīng)濟負擔，又極大地激發(fā)了群眾引黃用水的積極性。2012-2017年年均引水280d，比2012年向蓄灌區(qū)多送水超5000萬m3。

4 水資源調(diào)配模式

4.1 蓄水入滲法

利用濮清南蓄灌區(qū)現(xiàn)有溝、坑、塘容積4000萬～5000萬m3，經(jīng)多座節(jié)制閘的攔蓄，能蓄能排。在蓄補地下水的過程中，可隨時提取蓄水用于農(nóng)田灌溉，既減少了與上游灌區(qū)在用水時段上的沖突，同時利用黃河水灌溉農(nóng)田，又減少了地下水的開采量。

4.2 多水源聯(lián)合調(diào)度

對天然降水、地下水、引黃水、引黃灌溉尾水實行聯(lián)合調(diào)度，合理使用。在汛期，尤其是小浪底水庫調(diào)水調(diào)沙后期，黃河水含沙量高，此時以地下水為主要灌溉水源，避免蓄灌區(qū)渠道加重淤積：在其他時期，合理使用天然降水、引黃水、引黃灌溉尾水，灌、補相得益彰。特別是第二濮清南工程，利用已建成的金堤河柳屯攔河閘（屬第二濮清南渠首樞紐閘的一部分）抬高金堤河（上游來水及退人金堤河的渠村灌區(qū)、南小堤灌區(qū)灌溉尾水）水位，經(jīng)引金閘、過金堤河進水閘，人第二濮清南工程進行蓄灌補源。

5 效益分析

5.1 生態(tài)效益

（1）地下水位下降幅度明顯減小。1990年末至2000年末，蓄灌區(qū)地下水埋深情況見表1。1990年末地下水平均埋深13.12m，2000年末為16.14m，10a間地下水埋深增大3.02m，平均每年增大0.30m。2010年末地下水平均埋深為16.56m，2000年末至2010年末，10a間地下水埋深增大了0.42m，平均每年僅增大0.04m，地下水埋深增大幅度明顯變小。南樂縣楊村鄉(xiāng)、清豐縣高堡鄉(xiāng)地下水位回升顯著，蓄灌補源有效遏制了該區(qū)地下水位的下降。

（2）解決了苦水區(qū)水源問題。馬頰河以東的清豐縣大流鄉(xiāng)、南樂縣城關鎮(zhèn)一帶，苦水區(qū)耕地面積為5067hm2，當?shù)厝丝跒?.6萬。根據(jù)取樣分析資料，礦化度最大時的1974年，地下水位埋深為60m時礦化度約為3g/L，埋深為60～100m時礦化度大于4g/L。南樂縣通過開挖東三干渠和高堡溝，從濮陽縣渠村鄉(xiāng)引黃河水，由倒虹吸穿金堤河人馬頰河，經(jīng)馬頰河吉七閘抬高水位人東三干渠和高堡溝，東三干渠設計引水能力IOm3/S，基本解決了苦水區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活用水問題，同時改善了地下水水質(zhì)。

5.2 經(jīng)濟效益

（1）增產(chǎn)增收。隨著灌溉水源和方式的優(yōu)化調(diào)整，補源灌溉面積由1991年的17467hm2增大到2016年的66667hm2，灌區(qū)糧食產(chǎn)量由1991年的5145kg/hm2增長到2016年的6735kg/hm2。

（2）降低灌溉成本，省工省時。據(jù)調(diào)查，引黃灌溉較井灌每公頃每次節(jié)約75元，每年灌溉次數(shù)按4次計算，每年每公頃可節(jié)約300元。引黃灌溉補源面積為66667hm2，灌區(qū)群眾每年可節(jié)約灌溉成本2000萬元。補源區(qū)單次井灌平均用時為20d，引黃灌溉用時8～10d，引黃蓄灌灌溉速度快，省工省時。

5.3 社會效益

引黃蓄灌補源工程的實施不僅使生態(tài)環(huán)境得到了良好的保護，而且產(chǎn)生了可觀的社會效益。在濮陽市創(chuàng)建“國家衛(wèi)生城市”“全國文明城市”活動期間，第一、第三濮清南引黃補源工程為該活動供水4300萬m3，城區(qū)內(nèi)的河道水由此變清、變活，美化了市區(qū)環(huán)境，為濮陽市“國家衛(wèi)生城市”“全國文明城市”創(chuàng)建成功做出了積極貢獻。

1986-2017年，3條濮清引黃補源工程累計向蓄灌區(qū)引水6440d，總引水量為49.85億m3，創(chuàng)造了顯著的經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益。

6 結語

濮清南引黃蓄灌補源30a成效顯著，地下水水位下降幅度明顯變小，蓄灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉成本銳減，糧食生產(chǎn)連續(xù)多年穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，農(nóng)民收入穩(wěn)步提高，有力地促進了蓄灌縣（區(qū)）經(jīng)濟社會又好又快發(fā)展。

濮清南引黃蓄灌補源水資源調(diào)配手段目前仍有待進一步提升，第三濮清南引黃補源工程輸水干渠工程配套不完善，影響了工程效益的充分發(fā)揮，致使濮清南蓄灌區(qū)發(fā)展不平衡，有待進一步完善。