徐森國（山東省沾化縣水利勘察設(shè)計室山東256800）

韓墩引黃灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造工程建設(shè)探討

徐森國（山東省沾化縣水利勘察設(shè)計室山東256800）

針對灌區(qū)泥沙淤積嚴(yán)重、水資源利用率低、灌溉矛盾突出、生態(tài)環(huán)境惡化及其管理體制不合理等問題，探討了解決措施，分析韓墩灌區(qū)實施續(xù)建配套與節(jié)水改造項目后，在水量調(diào)度、泥沙分配、渠道襯砌和建設(shè)現(xiàn)代化灌區(qū)等方面取得的巨大經(jīng)濟、社會及生態(tài)效益。

韓墩灌區(qū)節(jié)水改造渠道襯砌探討

濱州市韓墩引黃灌區(qū)位于山東省境內(nèi)北部，黃河下游左岸，黃河三角洲腹地。該引黃灌區(qū)控制范圍包括濱州市的濱城區(qū)、沾化縣和東營市的利津縣，13個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，504個自然村，總?cè)丝?4.96萬，灌區(qū)總面積達1 500 km2。設(shè)計引黃能力60m3/s，設(shè)計灌溉面積32 000 hm2，有效灌溉面積30 000 hm2。灌區(qū)系統(tǒng)主體結(jié)構(gòu)為南北總干渠1條，長29 km，干渠4條，長134 km，支渠49條，長249 km，支渠以上配套建筑物468座，干支級排水溝134條，長504.8 km，沿途主要蓄水工程有東郊水庫、秦臺水庫、沾化毛家洼水庫、河貴水庫等6座大型平原水庫，蓄水能力達9 000萬m3。灌區(qū)內(nèi)主要排水河道有徒駭河、潮河及馬新河等骨干河道。韓墩引黃灌區(qū)始建于1958年，1959年開灌，1962年停灌，1968年復(fù)灌。韓墩引黃灌區(qū)年需水量在4億m3左右，近5年年均引水量3.6億m3左右，為沿途縣區(qū)特別是沾化縣農(nóng)業(yè)灌溉和城鄉(xiāng)供水提供了水源保證。引黃灌溉在改善當(dāng)?shù)毓まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件、促進工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、保證地區(qū)糧食安全、保證城鄉(xiāng)人民生活用水、構(gòu)建和諧的糧食安全生產(chǎn)體系中，發(fā)揮了重要作用，產(chǎn)生了巨大的社會經(jīng)濟效益和生態(tài)環(huán)境效益。同時，在搶抓黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟區(qū)、山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)和濱州北海新區(qū)開發(fā)建設(shè)機遇，以“糧豐林茂·北國江南”為建設(shè)目標(biāo)的大好發(fā)展形勢下，灌區(qū)為促進區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展作出了重要貢獻。

1 灌區(qū)存在的主要問題

1.1 灌區(qū)引黃水源不足

由于受氣候干旱和引黃工程及大中型水庫調(diào)節(jié)的影響，20世紀(jì)90年代以來，黃河來水量明顯減少，變得可用而不可靠。近年來，國家不斷加大對黃河引用水的監(jiān)控力度，并規(guī)定對引黃灌區(qū)實行限量引水，使得依靠引黃供水的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及城鄉(xiāng)供水受到嚴(yán)重影響。

1.2 輸水渠道襯砌率低，渠系滲流量大

韓墩灌區(qū)經(jīng)過多次續(xù)建配套，雖然總干渠29 km實行全斷面襯砌，但干渠襯砌率極低，過徒干渠、潮河干渠、江河干渠、馬新干渠等分干渠總計襯砌長度27 km，襯砌率不到20%，其余干渠、支渠以下幾乎全部為土渠，且配套工程進展緩慢，渠道滲漏損失非常嚴(yán)重，影響了灌區(qū)的正常運行和灌溉效益的發(fā)揮。

1.3 田間工程不配套，灌水技術(shù)落后，水資源浪費嚴(yán)重

田間工程大都是20世紀(jì)六七十年代興建，年久失修，而且興建時標(biāo)準(zhǔn)就普遍偏低，配套工程極不完善，土地平整度較差；田間固定渠道襯砌率極低，現(xiàn)仍以土渠為主；灌水技術(shù)落后，大部分仍以大水漫灌、串灌、淹灌為主，田間灌溉水利用率低，灌溉水浪費嚴(yán)重。

1.4 引沙量大，渠道淤積嚴(yán)重，泥沙處理困難

由于黃河水泥沙含量大，引黃必引沙，造成沿渠部分總干、分干、支渠分水口引水困難，部分引水口門淤死，引水條件惡化。總干、分干、支渠局部地段沿岸堆積了大量清淤棄土，并向兩岸不斷拓寬、加高。清淤棄土占壓耕地，使當(dāng)?shù)剞r(nóng)民人均耕地面積不斷減少，土地沙化嚴(yán)重，區(qū)域環(huán)境日益惡化，當(dāng)?shù)厝罕姷纳a(chǎn)生活受到很大影響，泥沙處理矛盾日益突出。

1.5 引水距離長，上下游用水不均

韓墩灌區(qū)雖然總干渠29 km，但分干渠太長，潮河干渠、馬新干渠及過徒干渠均超過25 km，潮河干渠甚至達到45 km，而這些分干渠末端又是水資源極端匱乏的地區(qū)?？偢汕胺指汕嫌味螢榈厣锨?，距離短，沿岸引黃條件好，引水量大，而下游為遠距離輸水，引黃供水條件差，尤其到灌區(qū)末端，流量極小，甚至黃河水往往到不了最下游，造成上下游引黃量嚴(yán)重分配不均。

2 灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造措施

2.1 合理優(yōu)化調(diào)度水量，合理分配沉沙

為減少渠道淤積，增加水流挾沙能力，選擇合理的引水機制和引水次數(shù)，制定科學(xué)的時空調(diào)水方案是實現(xiàn)灌區(qū)水資源優(yōu)化調(diào)度的關(guān)鍵。韓墩灌區(qū)根據(jù)骨干渠道襯砌后渠道糙率減小、輸水量增加使渠道抗沖刷能力提高的有利條件，在保證工程輸水安全的前提條件下，根據(jù)灌區(qū)的自然特點及工程實際情況，采取了切實可行的輸水模式及水沙優(yōu)化調(diào)度方案，即盡量按設(shè)計流量或超設(shè)計流量滿負(fù)荷在短時間內(nèi)高水位、大流量輸水，實現(xiàn)遠距離輸沙。這樣，水沙不只是在上游淤積，而是沿途均有，沉沙分配更加合理。

2.1.1 灌溉周期縮短由于大流量引水，日均引水量大幅度增加，使灌溉周期大為縮短，據(jù)初步測算，實施該措施后，灌溉周期縮短了1/3左右。

2.1.2 灌溉面積增加高水位、大流量引水，相應(yīng)地增加了分干渠以下及灌區(qū)下游的用水保證率，延伸了控制范圍，甚至是原來很難到達的沾化縣境內(nèi)最下游的濱海鎮(zhèn)和馮家鎮(zhèn)也用到了黃河水，比節(jié)水改造前擴大灌溉面積60～65 km2。

2.1.3 干渠淤積減輕由于高水位、大流量引水，增加了水流挾沙能力，從而實現(xiàn)了分散泥沙、遠距離輸沙的目的。自節(jié)水改造襯砌以來，總干渠達到?jīng)_淤平衡，基本不淤積；過徒干渠、潮河干渠、馬新干渠及江河干渠每年減少130萬m3的淤積量，幾乎為原來未襯砌前淤積的一半，每年節(jié)約清淤費用650萬元，同時大大增加了泥沙入田間的比例，改良了大量鹽堿荒地。

2.1.4 灌溉水利用率增大在渠道滲漏工程中，時間變量是重要因素，在其他因素相同的條件下，輸水時間越長，滲漏損失量越大。在韓墩引黃灌區(qū)，只有總干渠29 km，分干渠總共25 km進行了襯砌，襯砌量占渠道總長的比重較小，如按設(shè)計流量引水，能大大縮短引水時間，減少渠道輸水損失，渠系水利用系數(shù)由原來的0.75提高到0.83。經(jīng)過資料分析，采取該節(jié)水改造方案后，灌區(qū)年可節(jié)水5.23%。

2.1.5 灌區(qū)上下游均衡受益由于采取高水位、大流量引水，不僅日引水量增加，節(jié)約的灌溉用水量還可以送往最下游缺水地區(qū)，提高了下游用水的保證率和下游用水比例。

2.2 優(yōu)化方案設(shè)計，改進襯砌工藝

2.2.1 因地制宜設(shè)計渠道襯砌形式從總干渠至過徒干渠、潮河干渠，由于渠底高程與周圍平均地面高程的差異，凡是渠底高程高于周圍平均地面的渠道稱為地上渠，渠底高程低于周圍平均地面的渠道稱為地下渠。根據(jù)地上渠及地下渠的定義，總干渠、過徒干渠上游為地上渠，而過徒干渠下游、潮河干渠為地下渠。地上渠采用全斷面防滲，兩邊坡砼預(yù)制板襯砌形式，砼預(yù)制板采用相同尺寸；地下渠不防滲，兩邊坡采用預(yù)留排水孔砼預(yù)制板與砼預(yù)制板相結(jié)合襯砌形式。

2.2.2 渠道襯砌防滲與側(cè)滲矛盾的解決在韓墩灌區(qū)進行大規(guī)模的節(jié)水改造工程，主要是對從總干到各分干的渠道進行防滲襯砌處理，是我國灌區(qū)節(jié)水改造項目目前應(yīng)用最為廣泛的節(jié)水工程技術(shù)之一。對于地上渠道，全斷面防滲襯砌在干旱年份節(jié)水效果非常明顯，不僅提高了渠道水利用系數(shù)，而且改善了渠道的輸水輸沙能力，為灌區(qū)可持續(xù)發(fā)展提供了保證。對于地下渠，在豐水年及冬灌后，地下水位迅速抬高，灌溉結(jié)束后渠道無水，造成渠道與渠堤兩側(cè)地下水位落差較大，致使在地下水側(cè)滲壓力作用下發(fā)生襯砌面板坍塌現(xiàn)象。渠道襯砌防滲和側(cè)滲是相互矛盾的，特別是引黃灌區(qū)，黃河水含泥沙量高，并且黃河下游泥沙主要是細粒沙，側(cè)滲工程部位往往被泥沙淤積堵塞，起不到側(cè)滲效果，使得工程遭到一定程度的破壞，而側(cè)滲工程的暢通，在一定程度上又影響了節(jié)水效果。

為了改進以往只注重防滲設(shè)計的片面思路，將防滲和側(cè)滲結(jié)合起來考慮，以增強工程的使用壽命和維護成本。在襯砌設(shè)計中對襯砌構(gòu)造進行了改進，如潮河干渠襯砌設(shè)計中，在渠道兩側(cè)底層第一、二、三、四行板采用預(yù)留排水孔預(yù)制板，預(yù)留孔中填無砂砼濾體，板縫均采用M 15水泥砂漿勾縫。在底層四行板下鋪設(shè)無紡?fù)凉げ?，在土工布下鋪設(shè)20 cm厚的砂石反濾層，以便地下水通過預(yù)留排水孔排出，以達到降低地下水位、減少浮托力之目的。

2.3 加快灌區(qū)信息化建設(shè)，實現(xiàn)現(xiàn)代化引黃灌區(qū)

從20世紀(jì)80年代起，韓墩灌區(qū)便與科研院所及高等院校進行合作，選題目、探路子，經(jīng)過20多年的不懈努力，逐步使灌區(qū)信息化系統(tǒng)建設(shè)形成了比較完善的結(jié)構(gòu)體系，信息化系統(tǒng)包括：信息采集系統(tǒng)、綜合數(shù)據(jù)庫及數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、通訊及計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、專業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)、渠系自動化系統(tǒng)等。其工作流程為：由信息采集系統(tǒng)將每日采集的灌區(qū)內(nèi)各監(jiān)測網(wǎng)點信息，通過通訊系統(tǒng)傳遞給信息處理系統(tǒng)，由信息處理系統(tǒng)對其進行匯總，分析整理后，保存到綜合數(shù)據(jù)庫并傳遞給各專業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)，再由各專業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)做出各種分析方案，為管理機構(gòu)進行灌區(qū)水資源管理、水量調(diào)配及日常管理服務(wù)提供決策依據(jù)。灌區(qū)信息化建設(shè)為灌區(qū)建設(shè)成為水資源高效利用和可持續(xù)發(fā)展的現(xiàn)代化引黃灌區(qū)打下了堅實的基礎(chǔ)。

3 節(jié)水改造取得的成效

韓墩灌區(qū)通過近幾年灌區(qū)節(jié)水改造項目的實施，按照先急后緩、先總干渠后分干渠的原則，先后對總干渠、過徒干渠、潮河干渠襯砌及其附屬建筑物進行改造，特別是2008年以來利用中央擴大內(nèi)需新增投資續(xù)建配套與節(jié)水改造項目的機遇，完成了總干渠襯砌29 km，過徒干渠、潮河干渠、江河干渠、馬新干渠等分干渠總計襯砌長度27 km，改建與新建配套建筑物139座。取得了巨大的經(jīng)濟效益、社會效益及生態(tài)效益。

渠道續(xù)建配套與節(jié)水改造后，滲漏損失大幅度降低，分水口門跑水漏水問題得到解決，破堤取水和無償用水得到根治，水的利用率大幅度提高，并且增大了渠道的輸水輸沙能力，減少渠道淤積和土地沙化。灌區(qū)自實施節(jié)水改造完成以來，改善灌溉面積136 km2，改良鹽堿地面積42 km2，年節(jié)水量1 123.2萬m3，年增產(chǎn)糧食1.45萬t，年增產(chǎn)棉花848.6 t。提高了灌區(qū)居民的生活水平和生活質(zhì)量，促進農(nóng)村的經(jīng)濟發(fā)展壯大，保障灌區(qū)工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生態(tài)環(huán)境和國民經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。

4 結(jié)束語

韓墩灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造取得了顯著成效，要使節(jié)水取得更大效果，就需要加大投入，對未進行節(jié)水改造的分干渠進行大規(guī)模的工程節(jié)水改造。同時要加強非工程措施節(jié)水與技術(shù)節(jié)水，制定科學(xué)合理的水資源優(yōu)化調(diào)度方案，加大針對作物生長特性的灌溉技術(shù)的研究投入，提高管理水平，才能更有效節(jié)水，提高水資源利用的經(jīng)濟效益。并且還應(yīng)加強節(jié)水灌溉條件下水循環(huán)變化規(guī)律、農(nóng)田尺度內(nèi)生物群落及其環(huán)境效應(yīng)、農(nóng)田生態(tài)環(huán)境容量及水資源承載力等方面的研究，以進一步提高灌區(qū)節(jié)水灌溉的社會效益和生態(tài)效益?！?/p>

2011-01-05