淺析潘莊引黃灌區(qū)泥沙資源處理及利用＊

孫文靜 王麗

（山東華宇工學(xué)院經(jīng)管學(xué)院，山東德州 253034）

1.潘莊引黃灌區(qū)基本情況

潘莊引黃灌區(qū)位于德州，屬于黃河下游左岸流域，是全國(guó)范圍內(nèi)大型引黃灌區(qū)之一。其與1971開始興建，下一年則開始引黃放水。截至21世紀(jì)初，平均引水量為每年9.49億m3，既解決了德州市大規(guī)模用水的需求，也為德州的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供了豐富的水資源[1]。

由于黃河源頭的地質(zhì)問(wèn)題，引入了黃河水必然會(huì)引入黃河泥沙，且潘莊引黃灌區(qū)位于黃河下游，容易造成泥沙淤積，所以說(shuō)伴隨而來(lái)的泥沙去留問(wèn)題，如何將其變?yōu)橛行зY源為人類的生產(chǎn)活動(dòng)所充分利用的有效資源成為了我們一直研究探討的問(wèn)題。

2.灌區(qū)黃河泥沙情況

2.1 引沙情況

雖然灌區(qū)自1972年開始運(yùn)作，解決了德州市的水資源問(wèn)題，但是還有黃河泥沙一并被引進(jìn)來(lái)，在我們調(diào)查其30多年中的引沙量數(shù)據(jù)中，每年平均引入泥沙806.8萬(wàn)m3總累計(jì)引入泥沙約2.43億m3。

2.2 沉沙池布置及其土地還耕情況

由于潘莊渠首引水閘底板高程低于黃河河底高程，引水時(shí)會(huì)引入含有大粒徑的黃河底沙，為了使水的含沙量符合水質(zhì)要求，潘莊引黃灌區(qū)沉沙池從采用一級(jí)逐步發(fā)展成為采用三級(jí)布置，使顆粒較粗的泥沙沉淤下來(lái)，淤滿后改土隨之用于耕種，使黃河泥沙充分發(fā)揮其最大效益。

一級(jí)沉沙池，在1983年之前建在雷屯洼和王樓洼，方式為挖待沉，除主水道外目前已全部還耕。二級(jí)沉沙池，建在潘莊灌區(qū)的右岸，自1988年開挖以來(lái)，分別在薛官屯洼和其他分散地區(qū)，方式為結(jié)合淤改自流沉沙，除了目前正在運(yùn)用的在禹城莒鎮(zhèn)鄉(xiāng)建造的沉沙池外已全部還耕。三級(jí)沉沙池，建在灌區(qū)總干渠的中段的張官店洼內(nèi)，方式為自然沉沙，還耕率已達(dá)到75%，2006年在張官店洼西側(cè)新建的沉沙池也在逐漸還耕中。

首先，由沉沙池淤積完過(guò)后的細(xì)顆粒泥沙，不會(huì)造成對(duì)灌區(qū)渠道的堵塞，且對(duì)農(nóng)田還起到肥沃的作用，可直接運(yùn)用于農(nóng)田中。但近年來(lái)，居住在潘莊引黃灌區(qū)附近的農(nóng)民的土地種田的重視日益提升，他們十分珍視用來(lái)種田的土地，較多群眾不支持建造沉沙池。其次，現(xiàn)有的沉沙池由于沉沙了30余年，使本來(lái)的沉沙能力降低，在灌區(qū)渠道內(nèi)造成了泥沙淤積，降低了附近農(nóng)民的灌溉效益。除此之外，可以用來(lái)建造沉沙池的鹽堿地距離灌區(qū)路途遙遠(yuǎn)，有的不僅需要跨越河道，甚至需要經(jīng)過(guò)村莊，考慮到會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)鼐用裨斐刹槐匾挠绊懬夜こ毯馁M(fèi)的成本較高，重新建造新的沉沙池的計(jì)劃遲遲未實(shí)施。

3.泥沙處理

3.1 灌區(qū)泥沙處理的問(wèn)題

潘莊引黃灌區(qū)不同于其他灌區(qū)，它所處于黃河下游地段，所以在引水時(shí)易引進(jìn)顆粒直徑較粗的黃河底沙。而且潘莊地勢(shì)較高且平坦，灌區(qū)渠道的坡道平緩，如果無(wú)法及時(shí)處理這些泥沙，便會(huì)造成泥沙淤積，從而影響渠道的引水流量，不利于原本設(shè)計(jì)的灌溉最大化目的[2]。

由于灌區(qū)渠道洼地較少，所以原設(shè)計(jì)的以挖待沉、條渠集中沉沙的方式造成了泥沙嚴(yán)重淤積，經(jīng)研究渠道的挾沙能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于原設(shè)計(jì)，且由于斷面的實(shí)際水流量比原設(shè)計(jì)的要小，但是含沙量大。

3.2 泥沙處理需要遵循的原則

處理灌區(qū)黃河泥沙時(shí)，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行多方面規(guī)劃，統(tǒng)籌兼顧，從各方面來(lái)進(jìn)行整合，使灌區(qū)達(dá)到引水清淤的效益最大化。要盡可能的根據(jù)潘莊的地勢(shì)特點(diǎn)以及管理者的要求，在不影響正常農(nóng)耕以及居民正常生活的情況下，最大程度上利用和開發(fā)泥沙，盡最大努力避免泥沙淤積河道、土地鹽堿化以及土地質(zhì)量因含沙量的增加而退化，從而保障附近居民的利益。

另外，在沉沙池中泥沙處理的問(wèn)題上，要盡量做到少占農(nóng)耕土地，且要及時(shí)進(jìn)行土地的還耕以及對(duì)廢棄洼地進(jìn)行淤改，防止泥沙災(zāi)害等現(xiàn)象的發(fā)生。

3.3 清淤設(shè)施的使用

為了清挖河道的淤泥，使其暢通。借鑒外地清淤的方式，結(jié)合潘莊本地的特點(diǎn)，使用了絞吸式挖泥船，利用強(qiáng)大的泵力，使挖泥、運(yùn)泥、卸泥等作業(yè)可一次性并且連續(xù)完成，大大縮短了泥沙處理工作進(jìn)行的時(shí)間及成本。另外，在廢棄的一級(jí)沉沙池中還使用沖吸式挖泥船，用來(lái)加速清淤以及土地還耕的進(jìn)程。

在處理泥沙受施工作業(yè)面或是引水水源限制時(shí)，使用水力挖塘機(jī)來(lái)協(xié)助挖泥船作業(yè)，它的工作狀況適應(yīng)性強(qiáng)且耗能和成本消耗都相對(duì)而言較低。

3.4 灌區(qū)的泥沙處理

顆徑較小的細(xì)沙對(duì)田地具有良好的肥沃作用，可利用遠(yuǎn)距離輸沙，將泥沙運(yùn)入田間，為避免土地沙化，爭(zhēng)取做到將泥沙盡可能均勻分散在田間，滋養(yǎng)莊稼和土地。

在保證引水安全的情況下，灌區(qū)的一級(jí)沉沙池和二級(jí)沉沙池交替使用，根據(jù)潘莊當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，采用兩種方式配合的三級(jí)沉沙池，分別為自流沉沙和以挖待沉。

治理泥沙從源頭開始，治標(biāo)治本。潘莊引黃灌區(qū)泥沙的來(lái)源是引水時(shí)引入的黃河底沙，可以通過(guò)加強(qiáng)當(dāng)?shù)貐^(qū)民的節(jié)水意識(shí)來(lái)減少引水量，并大力推廣田間的節(jié)水灌溉，提高引水量的利用率，使其發(fā)揮最大效益。

從外地引入黃河吸沙船，實(shí)行遠(yuǎn)距離向鹽堿地輸送泥沙，或者利用高壓水泵將泥沙填入洼地，使其變成可使用的耕地，既有效解決黃河泥沙的處理問(wèn)題又新增了耕地。也可以利用黃河吸沙船抽取黃河淤泥來(lái)鞏固提高黃河大堤或增加綠化帶。

4.有效利用黃河泥沙的措施

4.1 燒結(jié)多孔磚

多孔磚可運(yùn)用于多種保溫承重的建筑墻體結(jié)構(gòu)中，灌區(qū)引水過(guò)程中清理出來(lái)的泥沙可用來(lái)烘焙成型做成多孔磚。雖黃河泥沙中的含沙量高，制造過(guò)程復(fù)雜，但一經(jīng)成功利用，便可降低內(nèi)陸的黏土燒磚工程，大大地保護(hù)耕地[3]。除此之外，用其燒結(jié)出來(lái)的多孔磚還可用于黃河大堤的修護(hù)，從灌區(qū)取材，回收利用，綠色環(huán)保且具有經(jīng)濟(jì)效益。

4.2 制造蒸壓磚

蒸壓磚是不用燒結(jié)的，經(jīng)實(shí)際操作，利用黃河泥沙，再加入石灰及其他灰砂為原料壓制成型的蒸壓磚也可以用于各種建筑的墻體材料。也是一種保護(hù)環(huán)境并充分發(fā)揮黃河泥沙功能的經(jīng)濟(jì)效益的材料。從灌區(qū)中獲得的泥沙，變廢為寶，充分發(fā)揮黃河泥沙的最大效益[4]。

4.3 制作干粉砂漿

在潘莊灌區(qū)就地取材，無(wú)論是清淤河道過(guò)程的黃河泥沙還是渠首的泥沙，我們都可加入適當(dāng)?shù)奶砑觿?，混合攪拌后形成干粉砂漿。既充分利用了黃河泥沙，還為附近的各種建筑工作節(jié)省材料，體現(xiàn)了回收利用黃河泥沙的經(jīng)濟(jì)環(huán)保實(shí)用性。

5.結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)潘莊引黃灌區(qū)的引水工程對(duì)潘莊及其周圍做出了巨大貢獻(xiàn)，解決了農(nóng)業(yè)用水和城市用水的困難，并且?guī)?lái)了經(jīng)濟(jì)效益。但引水時(shí)引入的泥沙給工程造成了眾多影響，通過(guò)學(xué)習(xí)黃河流域及其他地區(qū)的有效經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合德州的地域特點(diǎn)并綜合考慮到協(xié)調(diào)性統(tǒng)一性共同發(fā)展的情況下，建立沉沙池且大部分已完成還耕。有效利用了黃河泥沙，變廢為寶，使其為農(nóng)業(yè)建設(shè)發(fā)揮了最大效益。