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引黄泥沙科学治理分析论文

 摘要:黄河下游引水灌溉的问题一直是人们关注的焦点,面对泥沙的治理问题,必须有所行动,以利于人的生活。现就相关研究进行简单阐述。

关键词:泥沙;灌溉;防治

黄河下游引黄灌区灌溉事业自50年代初期以来经过40余年的发展,已成为我国最大的连片自流灌区。到90年代初,黄河下游豫、鲁两省共建成万亩以上引黄灌区96处,设计灌溉面积305万hm2,总引水能力3363m3/s。据统计,1958-1990年29年间(1962~1965年停灌),黄河下游引黄灌区共引黄河水2333亿m3,平均年引水80.4亿m3。黄河为举世闻名的多泥沙河流(各月平均含沙量见附表),引水必引沙,据系统计算,29年间共引沙38.65亿t,平均年引沙1.33亿t,约占同期黄河来沙量(花园口站)的11.6%。

黄河泥沙的引进不进加大了灌区运行费用,而且治理不好还会引发灌区土壤沙化、排水河道淤积、土地盐碱化等一系列环境问题,影响灌区的持续发展。泥沙问题是黄河下游引黄灌区存在的主要问题之一。

一、泥沙防治利用的主要途径

(一)引水防沙

1、选择合适的取水口位置

黄河下游均为无坝引水。根据水力学原理并结合黄河实际,取水口位置宜选在弯道凹岸,以利用弯道环流创造较好的引水及防沙条件,引水角多在40°~75°之间。

2、选择合适的引水时机

一般非汛期含沙量相对较低,而汛期含沙量相对较高。因此,要选择适当的引水时机,避开沙峰引水,在含沙量大时少引水或不引水,而含沙量小时多引水,这样就可以大大减少入渠沙量。

3、防沙工程措施及运用效果

在渠首工程布置已定的情况下,为进一步减少入渠泥沙,特别是相对较粗的底沙进入渠道,根据水流挟沙上小下大的含沙量及粒径垂向分布特点,在许多引水门口设置防沙工程如拦沙潜堰、叠梁闸板、橡胶坝等。据观测,潜堰的防沙效果可达12%,入渠泥沙的粒径也明显减小,叠梁及橡胶坝的防沙效果达20%左右。

(二)渠首集中沉沙

利用沉沙池在渠首是以往引黄灌区处理泥沙的主要措施,其方式包括自流沉沙合扬水沉沙两种。其中自流沉沙又包括一池一用(即一个池建完后再建新池)的自流沉沙合一池多用(沉沙池淤满后通过人工开挖再继续沉沙)的以挖待沉两种形式。截止到1990年底,河南省共规划沉沙池2.74万hm2,已使用84处,总面积0.94万hm2;山东省已用沉沙池面积2.74万hm2。

(三)远距离输沙、分级沉沙

即将渠系泥沙向灌区远处的中下游地区输送,在合适的位置修建沉沙地淤沉泥沙,实行远距离输沙,多级沉沙。由于在渠首集中处理泥沙难度较大,且灌区尚不具备浑水灌溉条件,而灌区中下游又有可供集中沉沙的自然条件,故这种方式推广较快,如山东省潘庄灌区在70km的输沙灌渠上修建了3处沉沙地,实行三级沉沙。

(四)渠系输沙减淤

由于下游沿黄地面坡降平缓,引水渠道淤积非常严重。减少淤积的主要技术环节可归纳为四个方面:第一,选用可靠的设计参数,使设计渠道的纵横断面课同时满足输水输沙的要求,在财力许可的情况下尽可能进行衬砌,以提高输水输沙能力;第二,在运行过程中要抓住黄河水位高、含沙量相对较低的有利时机进行调控运用,尽可能利用水流本身的能量减淤;第三,在水流动力无法满足输沙要求时,需采用机械措施辅助输沙。第四,进行人工清淤。

(五)浑水灌溉,输沙入田

80年代以来,随着灌区沉沙条件的变换,部分灌区充分利用地形坡降较大的有利条件,实行浑水灌溉,引黄水沙不经沉沙池直接进入各级渠道和田间,既肥田改土,又减少了渠道淤积,一举两得。目前河南省26处引黄灌区中,有20处采取浑水灌溉方式,山东省也有少数灌区在上游自流区实行浑水灌溉。

(六)泥沙的利用

引黄泥沙的利用主要包括淤改、淤背、加工建材、农民用土等方面。淤改与稻改是利用引黄泥沙改造低洼盐碱荒地的一种方式。到1990年黄河下游共累计淤改土地23.2万hm2,开发稻田面积约12万hm2。另外利用引黄泥沙开发建筑材料具有范围广、规模小、群众自发的特点,因此受到下游群众的欢迎。

二、当前引黄泥沙治理凸显出的问题

过去几十年来以集中沉沙、集中清淤为主的泥沙处理方式,导致了目前黄河下游引黄泥沙在灌区内以点(沉沙池)、线(灌排渠系)为主的分布状况,使得77.1%的泥沙淤积在沉沙池及灌溉渠系中。进一步分析,淤积在沉沙池、淤改区、骨干渠道的泥沙约占总引沙量的一半以上,而这些区域又多分布在距黄河大堤15km宽的狭长地带内。

从引黄泥沙科学处理合资源的合理配置来看,这样的分布结果显然不理想,并且已经带来了许多问题:大量的引黄泥沙在渠首地区集中处理,使该地区泥沙环境容量迅速减小,人为增大了今后泥沙处理的难度;由于集中清淤,沉沙池及骨干渠道两旁堆沙不断增多,不仅占压大量耕地,而且使周围土地沙化、风沙加重;进入排水河道的泥沙,加重了排水河道的淤积,降低了河道的防洪排涝能力。

三、泥沙治理方式的发展趋势

引黄渠首地区自流集中沉沙的优越条件日渐消失。自引黄以来,黄河下游沉沙占地已达5万hm2,加上放淤改土23.2万hm2和稻改12万hm2,其面积已相当可观。这些地区多位于灌区渠首附近,有的灌区渠首地区已修建沉沙池或淤改多次,原来的低洼盐碱地不仅地面已抬高,而且耕作条件已发生了极大变化,若再用来沉沙其代价十分昂贵。所以,渠首地区原来的自流集中沉沙条件正在丧失,集中处理泥沙的形势日趋严峻。

通过对黄河泥沙治理形势的分析,预测今后黄河下游引黄泥沙治理的方式将可能出现以下几种趋势:

第一,浑水灌溉、输沙入田。黄河下游具有可分散处理泥沙的广阔平原。将黄河泥沙尤其是较细颗粒的泥沙分布到田间,既能减轻几种处理泥沙的负担,又能起到良好的改良突然结构、增加土壤肥力的作用,是一种最为经济的泥沙处理方式。

第二,渠首以挖待沉、自流沉沙。在渠道比降小、输沙能力低、远距离输沙难度大的灌区以及引黄提水灌区,引入的泥沙大部分仍需要在渠首处理。但渠首地区沉沙用地将会越来越少,修建新沉沙池的难度和费用将日益增大,因此,必将不得不在渠首实行以挖待沉、自流沉沙。公务员之家

第三,远距离输沙、多级分散沉沙。灌区中下游有可供集中沉沙的自然条件。黄河下游沿黄地区属故黄河冲积区,在灌区的中下游地区分布有不少古河道、废河槽、低洼地等适合集中沉沙的场所。所以沿着输沙干渠自上而下修建多出沉沙池实行远距离输沙、多级分散沉沙将成为引黄灌区处理泥沙的又一有效途径。

第四,结合黄河大堤加固处理引黄泥沙。将引黄泥沙处理与黄河大堤淤背相结合,在黄河大堤背后开辟沉沙带,清水退入灌区,逐步抬高黄河北河地面,使黄河河床相对变低,不仅可处理引黄泥沙,而且能淤筑黄河大堤,提高堤防抗洪能力,是泥沙处理的一个新途径。

四、结语

引黄泥沙处理利用方式的变化必然带来泥沙分布的相应变化。随着灌区工程条件的改善、渠道输沙能力的提高和灌区管理技术的发展,采取浑水灌溉方式和远距离输沙、多级分散沉沙的灌区逐步增加,泥沙处理方式将由集中处理转向分散处理,泥沙在灌区平面上的分布也必然出现由过去的点(沉沙池)、线(灌排渠道)为主转向以线、面(田间)为主的变化趋势。

 

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