卜慶偉，辛宏杰

(山東省水資源與水環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 濟(jì)南 250013)

黃河三角洲是指以寧海為頂點(diǎn)，北起徒駭河以東、南至支脈溝口的扇形區(qū)域，總面積5450km2。黃河尾閭的多次擺動(dòng)造就了近、現(xiàn)代黃河三角洲上部平原[1]。受自然地理環(huán)境影響，當(dāng)?shù)赝寥酪喳}化潮土和濱海鹽土為主，含鹽量高，土地鹽堿化嚴(yán)重[2-3]。

黃河三角洲地區(qū)多年平均降水量為551.9mm，多年平均徑流量4.69億m3。該區(qū)地下水受補(bǔ)給方式的影響，礦化度多數(shù)在3 g/L以上，可利用的地下淡水主要分布在小清河以南的廣饒縣境內(nèi)，北部主要分布于黃河灘區(qū)及黃河故道的部分地段[4]。全區(qū)地下水可開采量為1.06億m3。黃河是當(dāng)?shù)刈钪饕目退畞碓?，占?dāng)?shù)毓┧康?0%以上[5]。然而，受自然及人類活動(dòng)的影響，黃河徑流量呈下降趨勢(shì)[6]。

黃河三角洲地區(qū)水資源供需矛盾突出，黃河三角洲中心城市——東營(yíng)市人均水資源量為296.5m3，僅占全國(guó)的12.9%、全省的86.2%。根據(jù)當(dāng)?shù)厮Y源開發(fā)利用規(guī)劃資料的一次平衡條件分析顯示，2015年在50%、75%保證率下的缺水量分別為2.73億m3和4.06億m3；2020年在50%、75%保證率下的缺水量分別為3.71億m3和4.86億m3；與此同時(shí)，該區(qū)非常規(guī)水資源，包括雨水、再生水、灌溉尾水等的利用水平較低。再生水利用方面，東營(yíng)市中心城區(qū)及西城區(qū)污水收集能力為19.0萬m3/d，污水利用量為523.8萬m3/a，僅為收集量的7%。雨水利用方面，由于沒有實(shí)現(xiàn)雨污分流，工程措施不配套，大部分雨水資源白白入海。灌溉尾水方面，由于該區(qū)鹽堿化嚴(yán)重，灌溉定額較其他地區(qū)高，且常采用大水漫灌方式，農(nóng)業(yè)用水利用系數(shù)不到0.5，由于缺少相應(yīng)蓄水設(shè)施，大量的灌溉尾水經(jīng)河道直接入海。因此，合理開發(fā)利用當(dāng)?shù)胤浅Ｒ?guī)水資源，實(shí)現(xiàn)鹽堿地改良基礎(chǔ)上的非常規(guī)水資源綜合利用是緩解當(dāng)?shù)厮Y源供需矛盾的重要手段。

1 總體構(gòu)想

遵循黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)發(fā)展規(guī)劃，以建立和完善總量控制和定額管理相結(jié)合的用水管理制度為要求，在現(xiàn)有黃河三角洲水系基礎(chǔ)上，規(guī)劃建設(shè)濱海骨干生態(tài)河道，綜合整治區(qū)域排水河道，完善灌區(qū)灌排干支渠，增設(shè)必要蓄水設(shè)施，把黃河、區(qū)域河道和平原水庫(kù)等水源工程串聯(lián)起來，構(gòu)成一個(gè)集輸水、蓄水、灌溉、供水、排水、改堿、咸水微咸水利用及自然保護(hù)區(qū)濕地補(bǔ)水于一體的工程水網(wǎng)和生態(tài)水系；用好用活黃河水，充分?jǐn)r蓄利用地表水，積極開發(fā)利用中水和地下咸水微咸水，統(tǒng)籌兼顧生活、工業(yè)、農(nóng)業(yè)和生態(tài)用水，做到一水多用、多水聯(lián)供和循環(huán)利用；切實(shí)轉(zhuǎn)變水資源利用方式，提高水資源的保障程度、利用效率和利用效益，緩解工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與保護(hù)區(qū)生態(tài)用水的矛盾，保障黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)的用水需求，改善黃河三角洲地區(qū)及自然濕地保護(hù)區(qū)內(nèi)生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)黃河三角洲地區(qū)經(jīng)濟(jì)又好又快發(fā)展。

為此，結(jié)合當(dāng)?shù)厮Y源特點(diǎn)提出黃河三角洲地區(qū)非常規(guī)水資源綜合利用總體技術(shù)方案：發(fā)展基于灌排和改堿體系的較為完善的高效生態(tài)農(nóng)業(yè)區(qū)，通過建設(shè)生態(tài)河道，配套水利設(shè)施，充分利用灌溉退水、雨洪水、中水、地下咸水等非常規(guī)水資源，作為工農(nóng)業(yè)用水及自然保護(hù)區(qū)生態(tài)補(bǔ)水水源，實(shí)現(xiàn)水資源的高效利用和水生態(tài)系統(tǒng)健康發(fā)展?？傮w構(gòu)想見圖1。

圖1 黃河三角洲地區(qū)非常規(guī)水資源綜合利用總體構(gòu)想

2 具體方案

針對(duì)黃河三角洲地區(qū)的地形、水系、自然保護(hù)區(qū)分布等特點(diǎn)，按照“北區(qū)北補(bǔ)、南區(qū)南補(bǔ)”的原則分區(qū)制定技術(shù)方案。

2.1 黃河以北地區(qū)

對(duì)黃河以北地區(qū)，在東營(yíng)市河口區(qū)30km長(zhǎng)的東西向?yàn)I海生態(tài)河道建設(shè)的基礎(chǔ)上，沿刁口鄉(xiāng)、利津鹽場(chǎng)以南、自然保護(hù)區(qū)南界繼續(xù)向東開挖65m寬、4m深的河道，首先延伸至黃河海港，然后繼續(xù)向東南方向延伸至勝利油田樁西防潮堤以及孤東油田防潮堤，配套建設(shè)節(jié)制涵閘，串通潮河、馬新河、沾利河、草橋溝、挑河、二河、三河、刁口河、神仙溝，形成一條既能接納蓄存上游雨水和徑流、又能排堿除澇和防潮的橫貫東西的生態(tài)河道。同時(shí)，結(jié)合濱海生態(tài)河道建設(shè)，在生態(tài)河兩岸規(guī)劃建設(shè)22m寬的二級(jí)公路以及150m寬的生態(tài)防護(hù)林，構(gòu)筑起一道綠色濱海大道和防護(hù)屏障。進(jìn)一步建設(shè)完善王莊引黃灌區(qū)干支渠，延伸排水系統(tǒng)至每條排河，把自然水系、人工河道、灌排渠道連成一個(gè)水網(wǎng)系統(tǒng)。

工程方面，該方案需要開展生態(tài)河延伸工程、河道整治工程、王莊灌區(qū)續(xù)建改造工程、生態(tài)河與9個(gè)排水河道的節(jié)制閘工程以及溝通自然保護(hù)區(qū)濕地的引河工程等。其中生態(tài)河總長(zhǎng)60km左右，可以采用梯形斷面，底寬65m，邊坡1∶3，設(shè)計(jì)水深3.0m；河道整治工程主要包括疏浚以及攔河閘壩建設(shè)；王莊灌區(qū)續(xù)建改造工程主要包括灌區(qū)的骨干輸水和排水系統(tǒng)的延伸、排堿溝或臺(tái)田溝建設(shè)以及向骨干排水河道的排水工程等(比如在挑河以西、草橋溝(西干)以東、北至孤河水庫(kù)地帶，需要完善東西向的可以實(shí)現(xiàn)引黃灌溉尾水向刁口河故道排放的相關(guān)工程)；自然保護(hù)區(qū)濕地的引河工程，系指由王莊灌區(qū)四干渠，經(jīng)刁口河、穿越神仙溝向大汶流自然保護(hù)區(qū)黃河北片區(qū)的輸水工程。黃河三角洲(黃河以北)地區(qū)非常規(guī)水資源綜合利用模式見圖2(a)。

圖2 黃河三角洲地區(qū)非常規(guī)水資源綜合利用模式

目前王莊灌區(qū)設(shè)計(jì)灌溉面積3.93萬hm2，覆蓋利津縣大部分、河口區(qū)全部及渤海農(nóng)場(chǎng)、濟(jì)南軍區(qū)生產(chǎn)基地和勝利油田河口、孤島、孤東、樁西4個(gè)采油廠。灌區(qū)可利用的水資源主要為黃河水資源和由降雨產(chǎn)生的地表徑流；淺層地下水為咸水，含鹽量高，不能直接利用。王莊引黃閘原設(shè)計(jì)引水能力80m3/s，現(xiàn)狀干渠輸水能力達(dá)到100m3/s。在保證率50%時(shí)，王莊灌區(qū)現(xiàn)狀排水河道可攔蓄882萬m3的當(dāng)?shù)氐乇韽搅?，用于農(nóng)業(yè)灌溉。通過馬新河、沾利河、草橋溝、挑河等排水河道和新挖生態(tài)河、新建攔河閘等工程，可攔蓄利用當(dāng)?shù)貜搅?、灌區(qū)灌溉尾水及地下滲水。按新挖生態(tài)河規(guī)劃斷面和長(zhǎng)度，生態(tài)河可蓄水量為6 700萬m3，新建河道攔河閘設(shè)計(jì)總攔蓄庫(kù)容1500萬m3，合計(jì)總蓄水庫(kù)容可達(dá)8200萬m3。調(diào)蓄措施為當(dāng)?shù)貜搅骱凸喔任菜睦脛?chuàng)造了條件，按前述年均當(dāng)?shù)貜搅髁?、灌溉尾水及地下滲水來量分析，估算年均三者可利用量合計(jì)為22390萬m3。

2.2 黃河以南地區(qū)

對(duì)黃河以南地區(qū)，結(jié)合沿海防潮堤建設(shè)，在防潮堤內(nèi)側(cè)建設(shè)橫穿永豐河、三排溝、張鎮(zhèn)河、小島河和咸水溝的自南向北的生態(tài)河道及相應(yīng)節(jié)制閘，擴(kuò)建改造原有的咸水溝泵站，規(guī)劃建設(shè)大汶流自然保護(hù)區(qū)南側(cè)的咸水溝和明洲水庫(kù)；利用生態(tài)河道充分?jǐn)r蓄上游的灌溉尾水、雨水和河道徑流，通過泵站提水進(jìn)入咸水溝和明洲水庫(kù)；利用水庫(kù)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)向工業(yè)規(guī)?；┧痛筱肓髯匀槐Ｗo(hù)區(qū)濕地補(bǔ)水。遠(yuǎn)期規(guī)劃建設(shè)自永豐河向南延伸穿越溢洪河、廣利河，直至支脈溝的生態(tài)河道，積極攔蓄雨洪水和灌溉尾水。

工程方面，該方案需要建設(shè)生態(tài)河工程、雙河引黃灌區(qū)續(xù)建改造工程、五七干渠東延工程、排水河道整治、節(jié)制閘工程、咸水溝和明洲水庫(kù)水庫(kù)以及配套泵站工程等。其中生態(tài)河設(shè)計(jì)結(jié)合南高北低的地勢(shì)，地面高程自永豐河攔河閘處4.0m降至咸水溝的1.5m，總長(zhǎng)33km左右，河底坡降1/10000，河道采用梯形斷面，底寬65m，邊坡1∶3，設(shè)計(jì)水深3.0m。五七干渠向東延伸6～7km，可實(shí)現(xiàn)從黃河五七攔沙閘直接引水輸送至咸水溝和明洲水庫(kù)，引水流量13.0m3/s。雙河灌區(qū)續(xù)建改造工程主要包括灌區(qū)的骨干輸水和排水系統(tǒng)的延伸、排堿溝或臺(tái)田溝建設(shè)以及向骨干排水河道的排水工程等。生態(tài)河與永豐河、三排溝、張鎮(zhèn)河、小島河和咸水溝的交界處新建節(jié)制閘5座，設(shè)計(jì)攔蓄庫(kù)容1 200萬m3。明洲水庫(kù)規(guī)劃建于黃河口自然保護(hù)區(qū)西南側(cè)，東、北與黃河南大堤相鄰，西接黃河農(nóng)場(chǎng)老防潮堤，南鄰咸水溝，設(shè)計(jì)總庫(kù)容915萬m3，興利庫(kù)容810萬m3，死庫(kù)容105萬m3。庫(kù)底高程0.60m，死水位1.2m，設(shè)計(jì)蓄水位5.1m，水深4.5m。新建入庫(kù)泵站1座，設(shè)計(jì)流量5.0m3/s。黃河三角洲(黃河以南)地區(qū)非常規(guī)水資源綜合利用模式圖見圖2(b)。

目前，雙河灌區(qū)控制面積3.6萬hm2，引水能力為100m3/s，干渠輸水能力可以達(dá)到30m3/s。上述生態(tài)河和水庫(kù)等主要工程完成后，生態(tài)河可蓄水量為3860萬m3，新建河道攔河閘設(shè)計(jì)總攔蓄庫(kù)容1200萬m3，明洲水庫(kù)興利庫(kù)容810萬m3，合計(jì)總蓄水庫(kù)容可達(dá)5870萬m3。調(diào)蓄工程的建設(shè)為當(dāng)?shù)貜搅鳌⒐喔任菜暗叵聺B水的利用創(chuàng)造了條件，按前述年均當(dāng)?shù)貜搅髁?、灌溉尾水及地下滲水來量分析，估算年均三者可利用量合計(jì)為14 550萬m3。

通過建設(shè)濱海骨干生態(tài)河道、完善灌區(qū)灌排干支渠、增設(shè)必要蓄水設(shè)施、構(gòu)建生態(tài)水網(wǎng)實(shí)現(xiàn)非常規(guī)水資源綜合利用，帶來的經(jīng)濟(jì)社會(huì)及生態(tài)環(huán)境效益顯著。一方面，方案的實(shí)施可以大大提高非常規(guī)水資源利用率，減少對(duì)當(dāng)?shù)叵∪钡Y源及黃河客水的需求壓力，初步估算黃河以北地區(qū)非常規(guī)水可利用量為22390萬m3/a，黃河以南地區(qū)非常規(guī)水可利用量為14550萬m3/a。這部分水經(jīng)處理后可作為自然保護(hù)區(qū)濕地補(bǔ)水水源或當(dāng)?shù)毓まr(nóng)業(yè)用水水源。另一方面，水系周邊生態(tài)環(huán)境得到大大改善，有效控制鹽堿地面積的擴(kuò)大，同時(shí)生態(tài)河建設(shè)在沿海形成了淡水屏障，延緩了海水向內(nèi)陸的擴(kuò)張，對(duì)于防治海水入侵具有積極的意義。

3 結(jié) 語(yǔ)

黃河三角洲地區(qū)水資源供需矛盾突出，對(duì)黃河客水依賴性較大。利用當(dāng)?shù)靥厥獾淖匀坏乩項(xiàng)l件，在鹽堿地改良基礎(chǔ)上充分開發(fā)利用非常規(guī)水資源，對(duì)保證當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。

按照“北區(qū)北補(bǔ)、南區(qū)南補(bǔ)”的原則，結(jié)合當(dāng)?shù)厮堤攸c(diǎn)，分區(qū)提出非常規(guī)水資源綜合利用模式，初步估算該模式下黃河三角洲地區(qū)非常規(guī)水資源綜合利用的總量將達(dá)到36 940萬m3/a，這部分水可以用于自然保護(hù)區(qū)濕地補(bǔ)水或作為當(dāng)?shù)毓まr(nóng)業(yè)用水水源。

為保證該目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，建議進(jìn)一步加大資金投入，完善相關(guān)工程措施；開展相關(guān)技術(shù)研究，提高非常規(guī)混合水處理水平，降低處理成本。

[1] 劉高煥，漢·斯德羅斯特.黃河三角洲可持續(xù)發(fā)展圖集[M].北京：測(cè)繪出版社，1997.

[2] 關(guān)元秀，劉高煥，王勁峰.基于GIS 的黃河三角洲鹽堿地改良分區(qū)[J].地理學(xué)報(bào)，2001，56(2)：198-205.

[3] 關(guān)元秀，劉高煥.黃河三角洲鹽堿地動(dòng)態(tài)變化遙感監(jiān)測(cè)[J].國(guó)土資源遙感，2003(2)：19-22,33.

[4] 張效龍，孫永福，劉敦武.黃河三角洲地區(qū)地下水分析[J].海洋地質(zhì)動(dòng)態(tài)，2005，21(6)：26-28.

[5] 李寶智.黃河三角洲水資源優(yōu)化配置與可持續(xù)開發(fā)利用[J].山東水利，2002(12)：36-37.

[6] 丁艷峰，潘少明，許祝華.近50年來黃河入海徑流量變化的初步分析[J].海洋開發(fā)與管理，2009，26(5)：67-73.