论文部分内容阅读
摘要：黄河中含有大量的泥沙，人们引黄灌溉的同时把大量的泥沙引入了灌区，其不仅造成渠道的淤积，影响灌溉渠系的功能发挥。另外，渠系清淤后的泥沙给灌区带来了诸多的危害，如降低河道的防洪标准、恶化生态环境等。尽管泥沙给灌区带来了诸多的负面影响，但由于泥沙本身的两面性，可以把泥沙作为一种资源加以综合利用。因此，治理泥沙问题的同时对泥沙加以综合利用对灌区至关重要。
关键词：引黄灌区；泥沙治理；泥沙利用
1、引黄灌区概况
新中国成立后，人民引黄灌溉事业经历了初办、大办、停灌、复灌等几个阶段。经过60多年的变迁，引黄灌溉事业走上了健康稳定的发展道路并取得了巨大的成就。目前，引黄灌溉面积已达733.3万hm2，并且建成了相当规模的灌排工程，形成了旱能灌、涝能排的农田灌排水体系，改变了灌区农业生产落后的面貌，保障了灌区人民的生活。灌区不仅承担了沿黄地区的工农业、城市和农村供水任务，同时还承担了引黄入卫、引黄济津、引黄济青等跨流域调水任务，为沿黄地区乃至华北经济的发展提供了强有力的保障。
2.引黄灌区泥沙的危害
黄河系多泥沙河流，引黄灌区在引水的同时把大量的泥沙带入灌区的灌排系统，极大地威胁了引黄灌区灌排工程的运行与管理，甚至加剧引黄灌区的生态环境恶化。从某种意义上讲，泥沙问题的处理关系到引黄灌区的可持续发展。
渠道是灌排系统的重要部位，其输水输沙能力的强弱直接关系到灌区能否正常运行。引黄灌区引水过程中泥沙的多次重复淤积直接降低了渠道过水断面面积，致使渠道输水能力下降。渠道输水能力的下降会造成输沙能力的调整，尽管对于某些特定情况下，由于输水能力的下降导致输沙能力的调整较为复杂，但总体而言，渠道过流能力降低必然导致输沙率减少，进而加剧渠道的淤積，如不及时进行清理，将影响灌排系统的正常运行。当泥沙在渠系中大量淤积并可能会给灌排系统造成不利后果时，渠系就需要进行人工清淤工作。由于清出的淤沙绝大部分情况下沿渠道两侧堆放，随着泥沙的不断积累，堆积的泥沙越来越高，一方面会增加清淤的工作难度；另一方面，随风雨进入渠道的泥沙量也呈逐年增多的趋势。另外，由于清出的泥沙堆不可能无限制的堆高，只能逐渐侵占渠道两侧的土地，其直接导致了渠系两旁土地的严重沙化。引黄灌区的清淤堆沙在渠道两侧形成面积巨大的人造沙漠，对周边的生态环境造成了一定程度的危害。一方面表现在降雨造成的水沙流失，渠道两侧的堆沙极易遭受雨水的侵蚀，致使渠道重复性淤积或是造成良田沙化。如果大量泥沙随灌溉尾水进入排水河道，其会加重排水河道的退水退沙负担，尤其是靠近引黄灌区系的排水河道。
3.引黄灌区泥沙的处理对策
目前，引黄灌区泥沙处理模式有渠道集中沉沙、远距离输沙并集中沉沙和渠系清淤。黄河下游引黄灌区往往采用在引水渠道设置沉沙池，使一部分较粗粒泥沙在泥沙池中淤积下来，保证下游渠道的正常运行。然而据调查，该种处理模式会使沉沙池区形成砂质高地，减少农民赖以生存的耕地，甚至严重恶化生态环境，导致严重的社会问题。当灌区渠首不具有沉沙条件，而灌区下游地区有可供沉沙的天然低洼地时，可以借助灌区输沙渠道把挟沙水流尽可能向下游地区输送，在沉区集中沉沙。在灌区运行过程中，科学的调度水沙过程（保证渠道在年内运行中达到冲淤平衡状态）可以减轻渠道的淤积程度。黄河下游引灌区的实践证明：夏季灌期引水量大，引水的含沙量远远超过渠道的输水输沙能力，渠道极易淤积；而冬季灌期引水含沙量较少，渠道处于冲刷状态，因而不易淤积，甚至可以冲淤。
适当增大渠道的纵比降可以提高渠道水流的挟沙能力，这对于引黄灌区引水特别是汛期引水是十分有利的，可以减轻渠道的淤积程度。在实践运行中，应根据各个灌区的具体情况对已有的渠道进行全面分析，通过工程技术手段，如抬高引水高程、改善输沙路线、合理调整渠网布置、挖低渠底高程等措施尽可能增大渠道纵坡降。引水灌区的实践还证明：渠道衬砌具有减小糙率，提高流速，减小沿程损失，增加输水输沙能力的良好作用，因此全面衬砌渠道在一定程度上减少渠道泥沙的淤积。
利用渠底泥沙构造渠道复式断面形态可以提高断面输沙能力，如从一个单式的梯形断面构造成一个复式断面，这样既可以减少清淤的工作量，而且窄深的形态将大大提高渠道水流的挟沙能力，构建复式断面时还应控制主槽宽深比及相应的边坡系数，使其输水输沙能力达到最大。
4.引黄灌区泥沙的综合利用
引黄灌区泥沙的综合利用主要有淤改、加固渠堤、建材加工等。利用黄河多余的泥沙淤改良田以改造低洼、盐碱荒地，不仅使其成为农产品的生产基地，同时还可以改善原地区的生态环境，如小开河引黄灌区，灌区运行前，区内大面积背河洼地、盐碱地都无法耕种，灌区投入运行后，经过多次大规模淤改措施，原来寸草不生的土地变成了棉花的生产基地，其周边的生态环境也得到极大的改善。利用灌区清淤后的泥沙加固堤渠可以保证工程安全、消除隐患。另外还可以利用淤沙烧制多孔砖，实践证明该工艺具有原料来源广、易开采、产品质量好、不损耕地等优点，应用前景也十分广阔。
5.结语
引黄灌区泥沙淤积造成灌区渠系的功能减退，影响灌区的管理，进一步研究泥沙淤积的原理及其特征可以促使渠系的泥沙淤积问题的改善。泥沙具有两重性，使清淤泥沙充分发挥其积极作用，不仅可以改善引黄灌区的生态环境，同时可以给灌区经济发展带来巨大的效益。（作者单位：郑州大学水利与环境学院）
参考文献：
[1]张治晖，杨明.引黄灌区泥沙治理与地下水开发新技术[M].郑州：黄河水利出版社，2010.
[2]曹文洪.引黄灌区水沙配置理论与关键技术的研究[M].北京.中国水利水电出版社.2008.
[3]毛卫兵.王景元等.小开河引黄灌区泥沙资源的合理利用与优化配置[J].山东.山东农业大学学报.2006.
关键词：引黄灌区；泥沙治理；泥沙利用
1、引黄灌区概况
新中国成立后，人民引黄灌溉事业经历了初办、大办、停灌、复灌等几个阶段。经过60多年的变迁，引黄灌溉事业走上了健康稳定的发展道路并取得了巨大的成就。目前，引黄灌溉面积已达733.3万hm2，并且建成了相当规模的灌排工程，形成了旱能灌、涝能排的农田灌排水体系，改变了灌区农业生产落后的面貌，保障了灌区人民的生活。灌区不仅承担了沿黄地区的工农业、城市和农村供水任务，同时还承担了引黄入卫、引黄济津、引黄济青等跨流域调水任务，为沿黄地区乃至华北经济的发展提供了强有力的保障。
2.引黄灌区泥沙的危害
黄河系多泥沙河流，引黄灌区在引水的同时把大量的泥沙带入灌区的灌排系统，极大地威胁了引黄灌区灌排工程的运行与管理，甚至加剧引黄灌区的生态环境恶化。从某种意义上讲，泥沙问题的处理关系到引黄灌区的可持续发展。
渠道是灌排系统的重要部位，其输水输沙能力的强弱直接关系到灌区能否正常运行。引黄灌区引水过程中泥沙的多次重复淤积直接降低了渠道过水断面面积，致使渠道输水能力下降。渠道输水能力的下降会造成输沙能力的调整，尽管对于某些特定情况下，由于输水能力的下降导致输沙能力的调整较为复杂，但总体而言，渠道过流能力降低必然导致输沙率减少，进而加剧渠道的淤積，如不及时进行清理，将影响灌排系统的正常运行。当泥沙在渠系中大量淤积并可能会给灌排系统造成不利后果时，渠系就需要进行人工清淤工作。由于清出的淤沙绝大部分情况下沿渠道两侧堆放，随着泥沙的不断积累，堆积的泥沙越来越高，一方面会增加清淤的工作难度；另一方面，随风雨进入渠道的泥沙量也呈逐年增多的趋势。另外，由于清出的泥沙堆不可能无限制的堆高，只能逐渐侵占渠道两侧的土地，其直接导致了渠系两旁土地的严重沙化。引黄灌区的清淤堆沙在渠道两侧形成面积巨大的人造沙漠，对周边的生态环境造成了一定程度的危害。一方面表现在降雨造成的水沙流失，渠道两侧的堆沙极易遭受雨水的侵蚀，致使渠道重复性淤积或是造成良田沙化。如果大量泥沙随灌溉尾水进入排水河道，其会加重排水河道的退水退沙负担，尤其是靠近引黄灌区系的排水河道。
3.引黄灌区泥沙的处理对策
目前，引黄灌区泥沙处理模式有渠道集中沉沙、远距离输沙并集中沉沙和渠系清淤。黄河下游引黄灌区往往采用在引水渠道设置沉沙池，使一部分较粗粒泥沙在泥沙池中淤积下来，保证下游渠道的正常运行。然而据调查，该种处理模式会使沉沙池区形成砂质高地，减少农民赖以生存的耕地，甚至严重恶化生态环境，导致严重的社会问题。当灌区渠首不具有沉沙条件，而灌区下游地区有可供沉沙的天然低洼地时，可以借助灌区输沙渠道把挟沙水流尽可能向下游地区输送，在沉区集中沉沙。在灌区运行过程中，科学的调度水沙过程（保证渠道在年内运行中达到冲淤平衡状态）可以减轻渠道的淤积程度。黄河下游引灌区的实践证明：夏季灌期引水量大，引水的含沙量远远超过渠道的输水输沙能力，渠道极易淤积；而冬季灌期引水含沙量较少，渠道处于冲刷状态，因而不易淤积，甚至可以冲淤。
适当增大渠道的纵比降可以提高渠道水流的挟沙能力，这对于引黄灌区引水特别是汛期引水是十分有利的，可以减轻渠道的淤积程度。在实践运行中，应根据各个灌区的具体情况对已有的渠道进行全面分析，通过工程技术手段，如抬高引水高程、改善输沙路线、合理调整渠网布置、挖低渠底高程等措施尽可能增大渠道纵坡降。引水灌区的实践还证明：渠道衬砌具有减小糙率，提高流速，减小沿程损失，增加输水输沙能力的良好作用，因此全面衬砌渠道在一定程度上减少渠道泥沙的淤积。
利用渠底泥沙构造渠道复式断面形态可以提高断面输沙能力，如从一个单式的梯形断面构造成一个复式断面，这样既可以减少清淤的工作量，而且窄深的形态将大大提高渠道水流的挟沙能力，构建复式断面时还应控制主槽宽深比及相应的边坡系数，使其输水输沙能力达到最大。
4.引黄灌区泥沙的综合利用
引黄灌区泥沙的综合利用主要有淤改、加固渠堤、建材加工等。利用黄河多余的泥沙淤改良田以改造低洼、盐碱荒地，不仅使其成为农产品的生产基地，同时还可以改善原地区的生态环境，如小开河引黄灌区，灌区运行前，区内大面积背河洼地、盐碱地都无法耕种，灌区投入运行后，经过多次大规模淤改措施，原来寸草不生的土地变成了棉花的生产基地，其周边的生态环境也得到极大的改善。利用灌区清淤后的泥沙加固堤渠可以保证工程安全、消除隐患。另外还可以利用淤沙烧制多孔砖，实践证明该工艺具有原料来源广、易开采、产品质量好、不损耕地等优点，应用前景也十分广阔。
5.结语
引黄灌区泥沙淤积造成灌区渠系的功能减退，影响灌区的管理，进一步研究泥沙淤积的原理及其特征可以促使渠系的泥沙淤积问题的改善。泥沙具有两重性，使清淤泥沙充分发挥其积极作用，不仅可以改善引黄灌区的生态环境，同时可以给灌区经济发展带来巨大的效益。（作者单位：郑州大学水利与环境学院）
参考文献：
[1]张治晖，杨明.引黄灌区泥沙治理与地下水开发新技术[M].郑州：黄河水利出版社，2010.
[2]曹文洪.引黄灌区水沙配置理论与关键技术的研究[M].北京.中国水利水电出版社.2008.
[3]毛卫兵.王景元等.小开河引黄灌区泥沙资源的合理利用与优化配置[J].山东.山东农业大学学报.2006.