韓墩引黃灌區續建配套與節水改造工程建設探討

徐森國（山東省沾化縣水利勘察設計室山東256800）

韓墩引黃灌區續建配套與節水改造工程建設探討

徐森國（山東省沾化縣水利勘察設計室山東256800）

針對灌區泥沙淤積嚴重、水資源利用率低、灌溉矛盾突出、生態環境惡化及其管理體制不合理等問題，探討了解決措施，分析韓墩灌區實施續建配套與節水改造項目后，在水量調度、泥沙分配、渠道襯砌和建設現代化灌區等方面取得的巨大經濟、社會及生態效益。

韓墩灌區節水改造渠道襯砌探討

濱州市韓墩引黃灌區位于山東省境內北部，黃河下游左岸，黃河三角洲腹地。該引黃灌區控制范圍包括濱州市的濱城區、沾化縣和東營市的利津縣，13個鄉鎮，504個自然村，總人口34.96萬，灌區總面積達1 500 km2。設計引黃能力60m3/s，設計灌溉面積32 000 hm2，有效灌溉面積30 000 hm2。灌區系統主體結構為南北總干渠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。灌區內主要排水河道有徒駭河、潮河及馬新河等骨干河道。韓墩引黃灌區始建于1958年，1959年開灌，1962年停灌，1968年復灌。韓墩引黃灌區年需水量在4億m3左右，近5年年均引水量3.6億m3左右，為沿途縣區特別是沾化縣農業灌溉和城鄉供水提供了水源保證。引黃灌溉在改善當地工農業生產條件、促進工農業生產、保證地區糧食安全、保證城鄉人民生活用水、構建和諧的糧食安全生產體系中，發揮了重要作用，產生了巨大的社會經濟效益和生態環境效益。同時，在搶抓黃河三角洲高效生態經濟區、山東半島藍色經濟區和濱州北海新區開發建設機遇，以“糧豐林茂·北國江南”為建設目標的大好發展形勢下，灌區為促進區域經濟社會發展作出了重要貢獻。

1 灌區存在的主要問題

1.1 灌區引黃水源不足

由于受氣候干旱和引黃工程及大中型水庫調節的影響，20世紀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控力度，并規定對引黃灌區實行限量引水，使得依靠引黃供水的工農業生產及城鄉供水受到嚴重影響。

1.2 輸水渠道襯砌率低，渠系滲流量大

韓墩灌區經過多次續建配套，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重，影響了灌區的正常運行和灌溉效益的發揮。

1.3 田間工程不配套，灌水技術落后，水資源浪費嚴重

田間工程大都是20世紀六七十年代興建，年久失修，而且興建時標準就普遍偏低，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，現仍以土渠為主；灌水技術落后，大部分仍以大水漫灌、串灌、淹灌為主，田間灌溉水利用率低，灌溉水浪費嚴重。

1.4 引沙量大，渠道淤積嚴重，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，使當地農民人均耕地面積不斷減少，土地沙化嚴重，區域環境日益惡化，當地群眾的生產生活受到很大影響，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。總干渠及分干渠上游段為地上渠，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重分配不均。

2 灌區續建配套與節水改造措施

2.1 合理優化調度水量，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，制定科學的時空調水方案是實現灌區水資源優化調度的關鍵。韓墩灌區根據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，根據灌區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化調度方案，即盡量按設計流量或超設計流量滿負荷在短時間內高水位、大流量輸水，實現遠距離輸沙。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，相應地增加了分干渠以下及灌區下游的用水保證率，延伸了控制范圍，甚至是原來很難到達的沾化縣境內最下游的濱海鎮和馮家鎮也用到了黃河水，比節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，從而實現了分散泥沙、遠距離輸沙的目的。自節水改造襯砌以來，總干渠達到沖淤平衡，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，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，渠系水利用系數由原來的0.75提高到0.83。經過資料分析，采取該節水改造方案后，灌區年可節水5.23%。

2.1.5 灌區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，節約的灌溉用水量還可以送往最下游缺水地區，提高了下游用水的保證率和下游用水比例。

2.2 優化方案設計，改進襯砌工藝

2.2.1 因地制宜設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，兩邊坡砼預制板襯砌形式，砼預制板采用相同尺寸；地下渠不防滲，兩邊坡采用預留排水孔砼預制板與砼預制板相結合襯砌形式。

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

為了改進以往只注重防滲設計的片面思路，將防滲和側滲結合起來考慮，以增強工程的使用壽命和維護成本。在襯砌設計中對襯砌構造進行了改進，如潮河干渠襯砌設計中，在渠道兩側底層第一、二、三、四行板采用預留排水孔預制板，預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無紡土工布，在土工布下鋪設20 cm厚的砂石反濾層，以便地下水通過預留排水孔排出，以達到降低地下水位、減少浮托力之目的。

2.3 加快灌區信息化建設，實現現代化引黃灌區

從20世紀80年代起，韓墩灌區便與科研院所及高等院校進行合作，選題目、探路子，經過20多年的不懈努力，逐步使灌區信息化系統建設形成了比較完善的結構體系，信息化系統包括：信息采集系統、綜合數據庫及數據庫管理系統、通訊及計算機網絡系統、專業應用系統、渠系自動化系統等。其工作流程為：由信息采集系統將每日采集的灌區內各監測網點信息，通過通訊系統傳遞給信息處理系統，由信息處理系統對其進行匯總，分析整理后，保存到綜合數據庫并傳遞給各專業應用系統，再由各專業應用系統做出各種分析方案，為管理機構進行灌區水資源管理、水量調配及日常管理服務提供決策依據。灌區信息化建設為灌區建設成為水資源高效利用和可持續發展的現代化引黃灌區打下了堅實的基礎。

3 節水改造取得的成效

韓墩灌區通過近幾年灌區節水改造項目的實施，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需新增投資續建配套與節水改造項目的機遇，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。取得了巨大的經濟效益、社會效益及生態效益。

渠道續建配套與節水改造后，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。灌區自實施節水改造完成以來，改善灌溉面積136 km2，改良鹽堿地面積42 km2，年節水量1 123.2萬m3，年增產糧食1.45萬t，年增產棉花848.6 t。提高了灌區居民的生活水平和生活質量，促進農村的經濟發展壯大，保障灌區工、農業生產、生態環境和國民經濟的可持續發展。

4 結束語

韓墩灌區續建配套與節水改造取得了顯著成效，要使節水取得更大效果，就需要加大投入，對未進行節水改造的分干渠進行大規模的工程節水改造。同時要加強非工程措施節水與技術節水，制定科學合理的水資源優化調度方案，加大針對作物生長特性的灌溉技術的研究投入，提高管理水平，才能更有效節水，提高水資源利用的經濟效益。并且還應加強節水灌溉條件下水循環變化規律、農田尺度內生物群落及其環境效應、農田生態環境容量及水資源承載力等方面的研究，以進一步提高灌區節水灌溉的社會效益和生態效益。■

2011-01-05