引黃灌區(qū)泥沙問題及其資源化利用,農(nóng)業(yè)工程論文

引黃灌區(qū)泥沙問題及其資源化利用,農(nóng)業(yè)工程論文摘要：黃河屬于國內(nèi)最重要的一條河流，針對灌溉有特別關(guān)鍵的作用。但黃河水內(nèi)有較大的含沙量，令引黃灌區(qū)于引水的基礎(chǔ)上必定會引入大量泥沙。針對黃河下游的引黃灌區(qū)而言，通過最近幾年的發(fā)展，引黃除淤以后大都變成了良田，能沉沙的洼地極少。在泥沙處理經(jīng)過引起了眾多問題，包含生態(tài)系統(tǒng)惡化、堆沙區(qū)耗盡等，針對泥沙的處理使用已變成引黃灌溉行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵影響因素。文章重點(diǎn)介紹了引黃灌區(qū)泥沙資源應(yīng)用情況，并闡述了引黃灌區(qū)泥沙資源使用時(shí)值得注意的事項(xiàng)。本文關(guān)鍵詞語：引黃灌區(qū);泥沙資源;應(yīng)用分析;Abstract：TheYellowRiverisoneofthemostimportantriversinChinaandplaysakeyroleinirrigation.However,thereisalargesedimentconcentrationintheYellowRiverwater,whichwillinevitablyintroducealargeamountofsedimentinwaterdiversion.InviewoftheYellowRiverIrrigationDistrictinthelowerYellowRiver,throughthedevelopmentinrecentyears,mostoftheyellowingshavebecomefertileafterthedewateringoftheYellowRiver,andthereareveryfewshoalsthatcansinksand.Thesedimenttreatmentprocesshascausedmanyproblems,includingthedeteriorationoftheecosystemandtheexhaustionofthesand-sandingarea.Thetreatmentofsedimenthasbecomeakeyfactoraffectingthedevelopmentoftheirrigationindustry.ThearticlefocusesontheapplicationofsedimentresourcesintheYellowRiverIrrigationDistrictanddescribesthemattersworthyofattentionwhenusingsedimentresourcesintheYellowRiverIrrigationDistrict.Keyword：YellowRiverirrigationarea;sedimentresources;applicationanalysis;0、引言中國屬于農(nóng)業(yè)大國，對于農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)建設(shè)，引水灌溉屬于特別關(guān)鍵的操作形式。黃河是國內(nèi)最重要的一條河流，引黃灌溉也屬于灌區(qū)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)建設(shè)特別關(guān)鍵的形式。但黃河水含沙量較多，在引黃灌溉階段無法躲避的引入眾多泥沙，導(dǎo)致泥沙問題特別嚴(yán)重。但就像任何事物那樣，泥沙也存在兩面性。經(jīng)過科學(xué)使用泥沙資源，不僅能夠持續(xù)改善引黃灌區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)，還對灌區(qū)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)帶來顯著效果。因而，針對引黃灌區(qū)泥沙資源應(yīng)用進(jìn)行探究，對于不斷推進(jìn)引黃灌區(qū)經(jīng)濟(jì)建設(shè)具有特別現(xiàn)實(shí)的作用及意義。1、引黃灌區(qū)泥沙的影響黃河是多泥沙河流，引黃灌區(qū)在引水的基礎(chǔ)上將眾多泥沙帶進(jìn)灌區(qū)的灌排系統(tǒng)，嚴(yán)重威脅到引黃灌區(qū)灌溉工程的運(yùn)作及管理，甚至加快引黃灌區(qū)的生態(tài)自然惡化。從一定意義上講，泥沙問題的解決關(guān)系著引黃灌區(qū)的長遠(yuǎn)發(fā)展。渠道處于灌溉系統(tǒng)的關(guān)鍵位置，其輸水輸沙性能的高低直接影響著灌區(qū)可否正常運(yùn)轉(zhuǎn)。引黃灌區(qū)引水階段泥沙的反復(fù)淤積直接縮小了渠道過水?dāng)嗝?，?dǎo)致渠道輸水性能降低。渠道輸水性能的降低將導(dǎo)致輸沙能力的變化，固然針對部分特定條件下，因輸水性能的降低造成輸沙能力的變化比擬繁瑣，但從整體上來講，渠道過流水平下降必定造成輸沙率削減，進(jìn)而加快渠道阻塞，若不立即清理，會阻礙灌溉工程的順利運(yùn)行。當(dāng)泥沙于渠系內(nèi)大量淤積且可能會影響灌溉構(gòu)造，渠系就應(yīng)當(dāng)進(jìn)行清淤。由于去除的淤沙絕大多數(shù)狀況下沿著渠道兩邊堆放，伴隨泥沙的持續(xù)積累，泥沙會越來越多，這樣不僅加大了清淤的困難性，而且伴隨風(fēng)雨進(jìn)到渠道的泥沙量也表現(xiàn)出逐步增加的態(tài)勢。除此之外，由于清淤的泥沙無法無限制的堆高，只能逐步侵占渠道兩邊的土地資源，其直接造成渠系兩邊土地的急劇沙化。引黃灌區(qū)的清淤堆沙于渠道兩邊產(chǎn)生面積很大的人造沙漠，對附近的生態(tài)自然造成了嚴(yán)重危害。不僅表現(xiàn)為降雨引起的水沙流失，渠道兩邊的堆沙容易遭到雨水的侵蝕，造成渠道反復(fù)性淤積或者引起良田沙化。2、引黃灌區(qū)泥沙資源應(yīng)用的對策引黃灌區(qū)泥沙應(yīng)用形式很多，比方放淤改善土壤、淤臨淤背加固等等，經(jīng)過充分使用泥沙資源，能夠產(chǎn)生顯著的社會效益及經(jīng)濟(jì)效益。但就當(dāng)下情況來講，針對泥沙資源的了解比擬單一，未深切進(jìn)入探究泥沙資源的供需關(guān)系，缺乏促進(jìn)泥沙資源化所要的技術(shù)條件及手段，在一定程度上限制著灌區(qū)的長遠(yuǎn)發(fā)展。2.1、放淤改善土壤黃河下游灌區(qū)渠道兩邊有很大范圍的背河洼地，原來經(jīng)常遭到眾多自然災(zāi)禍的影響，比方病蟲、風(fēng)沙等。但采取引黃灌溉以后，在該地區(qū)實(shí)行了很大引黃淤改，促使原來的澇洼鹽堿地獲得明顯改善。但伴隨時(shí)間的推移，部分灌區(qū)渠首附近洼地已被用完，渠首自流沉沙已非后期泥沙處置的重要形式，放淤改善土壤應(yīng)當(dāng)從渠道下游著手。2.2、淤臨淤背穩(wěn)固堤壩黃河下游河床比地表高一些，而且堤壩的外部有幾百上千米寬的背河洼地，因而需要定時(shí)增高與加固堤壩。相關(guān)管理部門能夠借助引黃泥沙資源來加固堤壩，該方式不僅能夠更好加固黃河堤壩，而且還科學(xué)的處理了常年清淤的眾多泥沙。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)得知，直到2021年堆積的淤背已長達(dá)1328千米。經(jīng)過近幾十年黃河洪水與其他影響要素的考驗(yàn)得知，淤臨淤背項(xiàng)目具備顯著效果，而且還利用了灌區(qū)渠系內(nèi)泥沙，對渠道的正常輸水特別有利。2.3、泥沙綜合應(yīng)用方式黃河是含沙量很多的河流，引黃需要引沙。引黃灌區(qū)治理泥沙最關(guān)鍵的途徑為：(1)在灌區(qū)上游修建輸沉沙區(qū)，將大量顆粒較粗的泥沙沉淀于這一區(qū)域；(2)遠(yuǎn)距離運(yùn)沙，選取渾水入田形式將泥沙帶入田間。隨著引黃灌溉區(qū)的不斷發(fā)展，渠道兩側(cè)合適建造沉沙池的低洼鹽堿地基本上都用盡，并且通過治理和農(nóng)田基本建設(shè)，已變成中、高產(chǎn)良田，失去了自流沉沙的重要條件。有些灌區(qū)選用以挖代沉集中治理泥沙，將輸沙渠和沉沙池淤沙聚集在兩側(cè)，隨著清淤量逐步增加，清淤工作越來越困難，占用耕地不斷擴(kuò)大，引起了嚴(yán)重的沙化且在不斷擴(kuò)大。泥沙治理導(dǎo)致渠首沙化、堆沙面積殆盡、生態(tài)系統(tǒng)惡化、棄水棄沙造成的河道淤積現(xiàn)象日益嚴(yán)重，引黃泥沙成為引黃灌溉行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵限制因素。對于上述情況，通過研究和探析黃河下游的灌區(qū)泥沙情況，分析引黃灌區(qū)泥沙使用與科學(xué)分配，找到合理應(yīng)用泥沙的途徑，改善引黃泥沙現(xiàn)在狀況，使引黃灌區(qū)基于興利且不毀壞生態(tài)，遵循可持續(xù)發(fā)展道路，對保證引黃灌溉行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展有非常明顯的作用。2.4、泥沙處理與應(yīng)用方式通過實(shí)地調(diào)查，引黃灌區(qū)域泥沙治理與應(yīng)用方式包含沉沙池沉沙、放淤應(yīng)用、運(yùn)沙到田、機(jī)淤固堤、建材生產(chǎn)與農(nóng)業(yè)用土等多種方式。2.4.1、沉沙池沉沙主要包括根據(jù)淤改自流沉沙、根據(jù)淤背沉沙、多級劃分沉沙、遠(yuǎn)程運(yùn)輸統(tǒng)一沉沙、自流沉沙用挖待沉、揚(yáng)水沉沙諸種方式。而自流沉沙、用挖待沉屬于傳統(tǒng)的形式，是當(dāng)下大部分灌區(qū)治理來沙的重要途徑。通過沉沙池實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一沉沙屬于黃河下游引黃灌區(qū)治理泥沙的一種重要成功經(jīng)歷體驗(yàn)，如今還是那樣是引黃泥沙治理的重要方式之一。不管是自流灌區(qū)、提水灌區(qū)或者補(bǔ)源灌溉，均應(yīng)當(dāng)先把引入的一些泥沙，十分是顆粒很粗的泥沙經(jīng)過沉沙池統(tǒng)一淤沉下來，由此確保各級渠道的順利運(yùn)轉(zhuǎn)。引黃灌區(qū)沉沙池由平面形式能分成湖泊型、條帶形以及梭形等多種形式。通過長時(shí)間對沉沙池應(yīng)用的成功經(jīng)歷體驗(yàn)、觀測實(shí)驗(yàn)以及理論研究分析顯示，湖泊型沉沙池因水流進(jìn)到池口后忽然分散，流速忽然變減，導(dǎo)致泥沙都沉積在沉沙池上游段的入水口處，這樣極大限制著正常引水，沉沙池有用容積無法獲得充分使用。通常由池內(nèi)流出的水基本變清，不知足沉沙池阻粗排細(xì)的應(yīng)用原則，不益于使用泥沙完善洼堿荒地，而且由池內(nèi)流出的清水還將造成渠道沖擊。帶形條渠沉沙池，由于在池子入口后的不遠(yuǎn)位置斷面忽然加寬，上段落淤較多，在其下部落淤較少，導(dǎo)致沉沙池的首尾位置落淤量差異不同到達(dá)3-4倍。但是梭形條渠式沉沙池，因其斷面從入口位置開場加寬，隨后再不斷收縮，水流從急漸漸變緩，然后漸漸增速，泥沙在沿程能夠較為均勻的沉降，首尾位置的落淤厚度差只要40%左右。在3種沉沙池方式中，效果最佳的時(shí)梭形條渠式沉沙池，其次是帶形條渠式。根據(jù)淤改自流沉沙，根據(jù)淤背沉沙兩類形式科學(xué)使用了沉沙池內(nèi)的淤沙，由害為利。多級化散沉沙，遠(yuǎn)程運(yùn)輸集中沉沙等途徑降低了渠首沉沙的負(fù)擔(dān)。揚(yáng)水沉沙屬于近些年新興的形式，經(jīng)揚(yáng)水沉沙，既能夠拉沙沖刷沉沙池進(jìn)口前的輸沙渠；而且，進(jìn)到沉沙池水流經(jīng)揚(yáng)水設(shè)備提高，避免了沉沙池口引水受阻的問題，令過沉沙池水流盡可能運(yùn)輸沉沙池內(nèi)后方，有助于延伸沉沙池應(yīng)用期限。自然沉沙大都用在低洼地與土壤不好的區(qū)域，該種沉沙形式用工少，操作簡單，然而占地多。根據(jù)地形條件與需沉沙總量確定范圍，筑一圍堤就能使用，沉沙池進(jìn)口通常不做項(xiàng)目，出口要設(shè)置攔沙閘，確保泥沙淤積大小。位山灌區(qū)東西側(cè)沉沙區(qū)于1983年以前，均是自然沉沙形式。用挖待沉指在沉沙區(qū)天然沉沙淤平喪失沉沙作用后，接著通過人工和機(jī)械清淤建田，通常高出地表7米左右，建設(shè)人造高地。該種沉沙形式占地少，可是用工多。用挖待沉形式位山灌區(qū)出如今1983年，由于沉沙區(qū)兩邊低洼地通過本地群眾出理，己變成豐產(chǎn)田，新占田地非常困難，為削減占用土地，合理使用沉沙空間，安裝沉沙計(jì)劃，有目的地對沉沙池實(shí)現(xiàn)以挖待沉，起到一定的沉沙效果。2.4.2、灌區(qū)除淤引黃灌區(qū)除淤，在當(dāng)下是關(guān)鍵的泥沙治理途徑。其包含沉沙池的用挖待沉、灌溉渠系與排水河道的除淤等。除淤方式包含人工、機(jī)械以及水力挖泥等。2.4.3、放淤應(yīng)用經(jīng)引黃淤改、稻改，采用了眾多泥沙，很多灌區(qū)渠首周邊的洼地已變成穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)基礎(chǔ)耕地。2.4.4、渾水灌溉，運(yùn)沙到田渾水灌溉屬于相對于通過沉沙池沉淀很粗顆粒泥沙后，把細(xì)顆粒泥沙送往到田的另一種形式，指含沙水流通過沉沙池流程通過輸水渠道進(jìn)到田間。其最明顯的特征是把引入泥沙的治理應(yīng)用從點(diǎn)轉(zhuǎn)變成面，擴(kuò)展了泥沙應(yīng)用領(lǐng)域，削減渠道淤積。沉淀泥沙的理想狀態(tài)為，進(jìn)到輸沙渠的泥沙盡量少集中在渠首，而朝灌區(qū)中、下游與分支渠道運(yùn)送，讓絕大多數(shù)泥沙〔60%-70%〕進(jìn)到田間〔指渾水灌溉〕，而且處理的泥沙沿程經(jīng)科學(xué)使用不會出現(xiàn)累積性堆沙。若使這個(gè)形式變成現(xiàn)實(shí)，從技術(shù)方面來講即實(shí)現(xiàn)泥沙遠(yuǎn)程運(yùn)輸。要削減輸沙通道的泥沙淤積，除原來行之有效的項(xiàng)目措施外，動力最佳取決于水流本身，即經(jīng)過增大水面比降，提高流速，增大渠道中水流運(yùn)送泥沙性能來實(shí)現(xiàn)泥沙遠(yuǎn)送的目的。提升水流動力的常用技術(shù)手段即在渠道恰當(dāng)位置建設(shè)提水泵站揚(yáng)水進(jìn)渠與分流。要實(shí)現(xiàn)泥沙盡量朝田間運(yùn)送，削減渠道淤積，需對現(xiàn)有項(xiàng)目展開系統(tǒng)分析，根據(jù)改擴(kuò)建、科學(xué)調(diào)節(jié)渠網(wǎng)分布，盡量增加輸水通道縱坡，以獲得提升灌溉引水位、削減渠道淤積、節(jié)約灌溉費(fèi)用等一系列成效。2.4.5、機(jī)淤固堤淤臨是淤順堤串溝，淤背是淤積背河洼地。該方式方法在加固黃河堤壩的基礎(chǔ)上，又科學(xué)應(yīng)用了年復(fù)一年除淤的眾多泥沙。通過長時(shí)間黃河洪水研究，驗(yàn)證淤臨淤背效果效果特別明顯，經(jīng)濟(jì)與社會效益也非?？捎^。2.4.6、建材生產(chǎn)，農(nóng)業(yè)用土依靠清淤泥沙研制建材包括三種形式:壓制灰磚、燒制磚瓦，加工灰沙磚與摻氣水泥，使其變成當(dāng)?shù)亟ú幕亍Ｒ揽抗鄥^(qū)泥沙研制建材，不僅提升了人民生活質(zhì)量，還治理了泥沙。2.4.7、節(jié)水灌溉灌溉范圍的節(jié)水工藝包含渠道襯砌、低壓管路送水灌溉、噴灌、微灌與田間項(xiàng)目改造和井渠結(jié)融合，地表水、地下水結(jié)合應(yīng)用等節(jié)水方式方法，科學(xué)節(jié)水，削減渠道淤塞。在渠道滲水時(shí)，時(shí)間變量屬于關(guān)鍵因素，若其它因素一樣，輸水周期越長，則滲水損失量越多。根據(jù)灌區(qū)在集試區(qū)試驗(yàn)信息，在沒有襯砌的情況下，通過優(yōu)化管理〔指盡可能根據(jù)規(guī)劃流量引水，減少輸水時(shí)間〕，能降低渠道輸水虧損的30%～50%，而且，還能提升灌溉水的使用率。強(qiáng)化用水控制。在輸水控制中，由于管理不善、項(xiàng)目失修、建筑構(gòu)造漏漏等原因引起的漏漏損失，大概是渠道輸水損失總數(shù)的18%。經(jīng)加強(qiáng)控制，如嚴(yán)格落實(shí)用水程序和制度、及時(shí)閉合閘門、強(qiáng)化建筑構(gòu)造維護(hù)等，漏漏損失是能減少的，進(jìn)而提升水的應(yīng)用率，還降低了朝排水河道內(nèi)的排放量，減少河道淤積。采取適時(shí)引水，統(tǒng)一引水，短時(shí)間引水，節(jié)省灌溉用水，合理使用水資源，削減了灌區(qū)的整體淤積量。自采取節(jié)水減淤之后，灌區(qū)少引入泥沙20%之上，不僅降低了灌區(qū)清淤壓力，還處理下游地〔市〕用水沖突，獲得了事半功倍的成效。2.5、開創(chuàng)建立引黃渠首沉沙池經(jīng)濟(jì)特區(qū)引黃灌區(qū)于經(jīng)濟(jì)、社會、生態(tài)以及環(huán)境等領(lǐng)域都獲得了明顯效益，對推動本地工農(nóng)業(yè)發(fā)展以及人民生活質(zhì)量的提高起到了重要意義。但在灌區(qū)大范圍受益的基礎(chǔ)上，渠首沉沙區(qū)人民卻飽受沙害影響，眾多賴以生存的土地遭到占壓，人均耕地從本來的二畝多減少到一畝左右，很多村莊人均已不夠半畝；運(yùn)沙渠兩邊出現(xiàn)的沙龍占用農(nóng)田，限制農(nóng)作物生長;池中逐年清淤產(chǎn)生沙化高地，凹凸不平，跑水跑肥，產(chǎn)量不高；渠道全年輸水造成兩邊土地鹽漬化嚴(yán)重，堿地范圍擴(kuò)大至20000多畝；輸沙渠與沉沙池的開創(chuàng)建立打亂了以往的水系、交通、郵電項(xiàng)目，生態(tài)嚴(yán)重、環(huán)境閉塞、生產(chǎn)滯后，已產(chǎn)生新的經(jīng)濟(jì)貧困區(qū)。通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，區(qū)中糧、棉平均單產(chǎn)是444kg/畝與34kg/畝，只是灌區(qū)普通農(nóng)田的64%與54%；人均收益420元，相較于同年全灌區(qū)中農(nóng)鄉(xiāng)人均收益750元少44%。長時(shí)間以來，對池區(qū)人民盡管給予適當(dāng)?shù)倪w占賠償，可是還是那樣為補(bǔ)償性質(zhì)，只能夠處理低標(biāo)準(zhǔn)的溫飽，無法從本質(zhì)上幫助人們處理生計(jì)問題，脫貧致富。如何治理渠首沉沙池區(qū)域落后于灌區(qū)整體經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的沖突，既是引黃灌區(qū)穩(wěn)定發(fā)展的需求，還是落實(shí)以人為本，一心一意為群眾服務(wù)的關(guān)鍵表現(xiàn)。由此提出了開創(chuàng)建立引黃渠首沉沙池經(jīng)濟(jì)特區(qū)的想法。特區(qū)經(jīng)濟(jì)開發(fā)整體發(fā)展戰(zhàn)略：在全面開發(fā)、科學(xué)使用特區(qū)資源的同時(shí)，夯實(shí)基礎(chǔ)開創(chuàng)建立