涇惠渠灌區(qū)灌溉供水渠道水藻危害與治理對策探析

趙鴻君

(陜西省涇惠渠灌溉中心，陜西 咸陽 713800)

0 引言

灌溉供水渠道生長的水藻存在危害大、治理難度大等問題，隨著近年來社會各界對環(huán)境保護重視程度越來越高，特別是農(nóng)業(yè)灌溉及城鄉(xiāng)供水對水質(zhì)要求高，應(yīng)堅持新發(fā)展理念，堅持無污染無害化進行綜合治理。以陜西省直涇惠渠灌區(qū)南干渠為例，對近年來在運行管理中發(fā)生的水藻生產(chǎn)情況及危害進行分析，探討日常治理工作中方法和難點，綜合灌區(qū)水藻治理研究與實踐，提出治理對策。

1 涇惠渠灌區(qū)概況

涇惠渠南干渠建成于1932年，是涇惠渠灌區(qū)重要的灌溉輸水渠道之一，新中國成立后多次進行改擴建，目前南干渠系工程擔(dān)負(fù)著70萬畝農(nóng)田的灌溉輸水任務(wù)。渠道北起陜西省涇陽縣云陽鎮(zhèn)山西莊村山西莊分水閘，東南走向至涇陽縣永樂鎮(zhèn)北史村磨子橋分水閘，全長19.928 km，梯形斷面，設(shè)計比降為1/1 225～1/2 500，糙率n=0.017，設(shè)計流量23.5 m3/s，加大流量27 m3/s，有橋梁、跌水、水閘、斗門等建筑物76座，其中有渠道水力發(fā)電站一座(總裝機1 600 kW)。南干渠分布于北緯34°30′18″～34°36′56″，東經(jīng)108°41′38″～108°58′10″之間，灌溉著涇陽縣的云陽鎮(zhèn)、涇干鎮(zhèn)、中張鄉(xiāng)、永樂鎮(zhèn)的19.92萬畝農(nóng)田，同時擔(dān)負(fù)著向下一級渠道南一干渠、南二干渠的灌溉輸水任務(wù)(總灌溉面積50萬畝)。自上世紀(jì)六十年代南干渠部分渠段改造以后，至今已經(jīng)運行了五十余年。2000年以來，灌區(qū)利用世行貸款項目、續(xù)建配套與節(jié)水改造項目對南干渠分批分段進行了混凝土襯砌改造，襯砌率達到了100%，目前工程狀況總體較好。近兩年來，灌區(qū)多條干支渠道發(fā)生了生長水藻的情況，尤其是2022年4月-5月南干渠水藻生長最為嚴(yán)重。由于南干渠常年處于行水狀態(tài)，渠道流量在15 m3/s左右，水藻生長于寬7 m的渠底，顏色為綠色，桿莖呈絲狀，長度可達1 m以上；渠道停水，水藻傾倒于渠底，高度(厚度)約20～30 cm；渠道行水中，水藻基本為傾向下游直立狀態(tài)，高度達40 cm以上。

2 灌區(qū)南干渠水藻危害分析

南干渠的水藻產(chǎn)生后，直接導(dǎo)致渠道過流能力嚴(yán)重下降，且長期處于高水位運行，一方面嚴(yán)重影響了灌區(qū)農(nóng)業(yè)抗旱灌溉、防汛及水力發(fā)電生產(chǎn)，另一方面直接威脅渠道安全運行。

2.1 渠道糙率增大、流速變小

根據(jù)《水力學(xué)計算手冊》等有關(guān)規(guī)定，按明渠均勻流公式(1)計算。

Q=1/n×ω×R2/3×i1/2

(1)

式中：Q為渠道流量(m3/s)；ω為過水?dāng)嗝婷娣e(m2)；n為渠道糙率；R為渠道水力半徑(m)；i為渠道比降。

各主要參數(shù)的計算公式如下所述：

(2)

(3)

Kr=r/H

(4)

(5)

經(jīng)推算，南干渠水藻生長后的渠道糙率達到0.021以上，較渠道設(shè)計糙率0.017增加了24%以上。由于渠道糙率的增大，水流速度減緩至1m/s左右,較設(shè)計流速1.45 m/s降低了30%左右。

2.2 雍高水位、斷面變小

由于渠底生長繁茂的水藻，渠道水流被雍高，過流面積減小。例如：2022年5月28日，南干渠的上一級渠道流量為12.94 m3/s，其他渠道未分流，扣除水量損失，在南干渠電站量水點處的流量應(yīng)為12.03 m3/s。但在該量水點觀測到渠道水位為1.88 m，根據(jù)水位流量表查算對應(yīng)的流量為19.275 m3/s；正常情況下該量水點處12.03 m3/s對應(yīng)的渠道水位應(yīng)為1.20 m，水位抬高了0.68 m。從而導(dǎo)致渠道過流能力減少，經(jīng)測算，減少了1/3。

2.3 造成的損失大

春季氣溫回升塊，渠道水藻隨之快速生長，到4-5月間攀升到30℃及以上，此時灌區(qū)糧食等作物需水量大，抗旱灌溉生產(chǎn)任務(wù)重，而停水清除水藻時間周期長，延誤小麥等作物灌水關(guān)鍵期，必然導(dǎo)致糧食作物減產(chǎn)，經(jīng)測算，南干渠渠系灌溉關(guān)鍵期停水一天，將導(dǎo)致冬小麥減產(chǎn)約2萬 kg以上；南干渠水力發(fā)電站停水一天，發(fā)電損失1.2萬元。

2.4 安全隱患大

2022年春夏之交，南干渠渠道內(nèi)水藻瘋長，雍水阻水，水位不斷抬升，部分渠段水位至襯砌板頂以上，出現(xiàn)了漫溢、決口的安全隱患，渠道水質(zhì)也受到一定影響。對此，管理單位加強監(jiān)測，及時掌握水藻發(fā)展動態(tài)，加大巡護力度，24 h巡查值守，制定應(yīng)急搶險預(yù)案，隨時搶險，盡力保障本級渠道及下游渠系灌溉用水需求。

3 灌區(qū)水藻清理方法及成效分析

針對南干渠生長水藻這一發(fā)生在灌區(qū)的新情況新問題，結(jié)合專家意見，一般采取非化學(xué)藥品、不使用除草劑等農(nóng)藥的方法，采用人工和機械相配合的方式進行水藻清理工作，避免渠道工程設(shè)施及水體受到污染，保障渠道沿線人民群眾生命、生物安全及渠道水質(zhì)安全。

3.1 渠道排水

在春灌結(jié)束后，管理單位首先利用各類泄、排水設(shè)施將渠道內(nèi)水排出渠外，比降較小、或有雍水的渠段用水泵抽排渠道積水。只有最大限度的排除渠道積水，才能有效的保證后續(xù)的清理作業(yè)。

3.2 人工機械清理

南干渠渠底寬7 m多、混凝土底，便于挖掘機、裝載機、小型運行車輛在渠內(nèi)施工，因此，為加快進度、提高工作效率，管理單位在清理中不斷摸索創(chuàng)新工作方式，制作、選用專用清理工具，有效加快了水藻清理工作進度。同時組織人工對機械施工不到位、橋涵等處進行重點清理。經(jīng)過20余天時間的艱苦奮戰(zhàn)，渠道水藻得到有效清除，南干渠變得通暢、整潔，達到了設(shè)計工況，安全隱患徹底消除。6月9日，南干渠及南干渠系統(tǒng)恢復(fù)抗旱渠放水，70余萬畝農(nóng)田夏灌工作緊張展開，為灌區(qū)夏玉米抗旱保苗贏得了寶貴的時間。因治理南干渠水藻，該渠道停水20 d時間，投入70余萬元，付出了較大的人力、物力和財力。

4 治理對策

4.1 加強開展水質(zhì)及水藻生長監(jiān)測

在渠道上設(shè)置固定的水質(zhì)、水藻的監(jiān)測點，監(jiān)測水質(zhì)、微生物的變化，水藻水生植物的種子的遷徙移動，對水藻的類型、生長過程、生物量和水藻分布特征等進行調(diào)查及分析;同時研究渠道水位、流速和光照等因素對水藻生長的影響程度，提出水藻治理方式方法的意見建議，為管理單位水藻治理工作提供科學(xué)的決策依據(jù)。

4.2 加大灌溉供水周期水藻清理力度

在每個灌溉供水期結(jié)束后，要對渠道的水藻、淤泥等進行徹底的清理。對水質(zhì)、水生態(tài)有嚴(yán)格要求的，應(yīng)當(dāng)采用人工、機械清理水藻，包括專用船只進行清理，雖然效率不高、花費大，但可避免污染渠道沿線水環(huán)境。對清理后的渠道渠底可鋪設(shè)一層3 cm左右的生石灰進行消殺，可有效清理清除附著于渠底的水藻、青苔的根莖，進一步鞏固清理成果。對水質(zhì)要求不嚴(yán)格的渠道，也可選用安全可靠的化學(xué)藥品進行清理。通過及時清理渠道水藻，有效改善渠道水質(zhì)，減少渠道漫溢、決口等安全隱患和事故。

4.3 充分發(fā)揮自然陽光清理效果

渠道行水期短的渠道，若天氣晴好、高溫的情況下，對渠道水藻進行暴曬，但須將渠道水排干、抽完，才能取得好的效果。經(jīng)過7 d左右的暴曬，水藻由綠色變成黃白色，直至枯死，然后予以清理。

5 結(jié)語

灌溉供水渠道生長的水藻治理需要綜合施策，工程管理單位必須堅持以新發(fā)展理念為指導(dǎo)，加強水質(zhì)、工程設(shè)施監(jiān)測與研究，不斷創(chuàng)新、拓展治理新技術(shù)，及時治理水藻生長問題，保證渠道安全供水，滿足農(nóng)業(yè)灌溉及城鄉(xiāng)供水高質(zhì)量發(fā)展需求，保障國家糧食安全。