[摘要] 隨著黃河調水調沙,閆潭灌區引水越來越困難。為了保證灌區引用黃河水,針對閆潭灌區具體情況提出了諸多對策,一方面要加強節約用水,另一方面從工程措施入手達到多引水的目的。
[關鍵詞] 閆潭灌區;黃河;調水調沙;輸水能力
黃河在小浪底水庫調水調沙的影響下,河床下降明顯,使黃河下游引黃灌區引水能力顯著下降。個別引黃灌區由于受黃河水位下降影響,未能及時有效采取應對措施,出現了黃河有水引不出來的情況。引黃灌區引水形勢嚴峻。
菏澤市閆潭灌區是黃河進入山東省的第一個引黃灌區,始建于1970年,設計灌溉面積280萬畝,設計引水流量80m3/s,最大流量150m3/s。送水干線長133.4km,經東明、曹縣、單縣,最后入單縣浮崗水庫,屬于我國大型3等自流淤灌兩用灌區。黃河管理部門如果分配給閆潭灌區引黃指標足夠的話,在黃河開始調水調沙實驗之前,黃河流量在350m3/s時,引水流量可達80m3/s;黃河流量在480m3/s時,在不影響黃河灘區群眾用水的情況下,引水流量也可達到80m3/s?,F在閆潭送水干線引水口處黃河河床下降2.21m,今春黃河流量在350m3/s時,閆潭灌區最大引水量30m3/s左右;黃河流量480m3/s時,灌區最大引水流量不足40m3/s;如果黃河灘區農田用水,新井沿閘最低限度也要將向下游送水流量壓閘控制到30m3/s以下。作為引黃灌區,應及時規劃、統籌調配、積極應對,以適應黃河水情變化。引黃灌區應根據灌區引水渠道、渠系建筑物特點和目前黃河管理部門對黃河正處于過渡調整階段的現狀,以少投入、多挖潛,開源節流,保證農業生產用水原則,建立一套灌區引黃過渡期運行管理方案。菏澤市閆潭送水干線適應引黃灌溉需求,可以開發利用、采取的應對措施有:
一、開源節水建立節約機制
閆潭灌區在引輸水過程中,節約水資源方面,繼續推進渠道襯砌、提灌、噴灌等硬件措施建設,還應從管理方面探索節水措施,采用限時定量、集中用水、分批供水的管理模式。限時定量、集中農田用水:某支渠控制范圍內的農田需要澆灌時,先根據控制面積、農田墑情、輸水損失等,計算出該渠道總引水量,進一步計算出需供水天數,通知控制范圍內的用水群眾,設定其用水時間,統一用水日期。其作用:(1)限時定量,促使群眾節約水資源,促進用水管理的統籌性。(2)集中用水,避免支渠、斗渠、毛渠內長時間保持很高水位,減少水在渠道內停留時間,降低渠道內水量損失。(3)降低滲漏、蒸發量,增加水利用率。(4)降低用水管理費用。在支渠農田灌溉管理中采取分批供水管理模式,可避免因某支渠用水,干渠節制閘需長時間壅高水位,使干渠引水能力長時間被壓制,引起干線總引水時間延長,錯過最佳供水期。
二、發揮水庫蓄水優勢避讓引黃高峰期
菏澤市閆潭灌區用水量最多的季節是每年農田春灌期,灌區引黃用水前,應根據國家發布的中長期天氣預報、當地歷年氣候特點和農田實際墑情,盡早安排。一般每年農歷十、十一月份前,就安排提閘引水,送往下游水庫備用。其合理性表現在:
1.水庫春灌前儲蓄一定水量,能解決上下游農田爭水矛盾。
2.在農歷十、十一月時間段里,黃河沿線引水需求量不大,灌區可以按照最經濟引輸水流量,向黃河水管理部門申請引黃用水指標,易得到批準,實現經濟引輸水。
3.在這時段里,黃河沿線引黃用水量不大,黃河水位穩定,增加了引水安全系數,有利用灌區引輸水管理。
4.提前引、蓄水能緩解農田春灌期間,黃河引水高峰時分配給灌區引用水指標不足的矛盾;也能提高引黃用水量小的時期時的黃河水利用率,以達到節約水資源目的。
5.將引水期提前,能減少每年4~6月份黃河枯水期,黃河管理部門收取高水費時引黃用水量,減小灌區引黃用水費用。
三、啟用新防沙閘解決引水瓶頸
閆潭灌區現引水運行的前進防沙閘,處于黃河王夾堤控導工程10~11號壩之間,建于1981年,7孔,每孔凈寬2.6m,設計流量50m3/s,于1989年在右岸擴建兩孔,擴大流量為80m3/s,閘底板高程為65.3m(1956年黃海高程,下同),比7孔原閘底板降低1.2m。后來為徹底解決引水問題,1995年在黃河王夾堤控導工程14~15號壩之間又修建了新防沙閘,兩閘相距300m,閘下游引水渠于樁號0+150處入送水干線,新防沙閘建成后因黃河河槽右移,前進防沙閘引水條件改善,未啟用。新防沙閘設計閘底板高程65.3m,比前進防沙閘原閘底板降低1.2m,如果同時啟用前進防沙閘與新防沙閘引水將給閆潭灌區帶來前所未有的引水優勢:
1.由于受黃河調水調沙的影響,2000年前進防沙閘引水位69.72m,2008年降為68.01m,下降了1.71m,僅2孔低孔能出黃河水,而新防沙閘6孔均能引水。因此同時啟用兩座防沙閘引水,將成倍增加過水斷面,在目前引水水頭較低情況下,能大大提高引水能力,滿足灌區用水要求。
2.啟用新防沙閘費用小,效果好。新防沙閘工程設施完好,只需對新防沙閘閘前及閘后283米的引水渠道進行疏通。
3.兩座防沙閘中,一座位于黃河彎道頂端,一座位于黃河彎道下游,灌區在引黃用水時,可以根據引水引沙需要,調控干渠引黃水的泥沙含量。
四、調整引水渠設計減少渠道水頭損失
渠道引水渠段水頭損失大小,在閆潭送水干線引輸水中,影響最為明顯。減少引水渠段水頭損失,對保障送水干線引輸水能力至關重要。20世紀九十年代以前,黃河含沙量高時達34.5kg/m3,黃河河床逐年淤高。據閆潭灌區引水觀測,1981年春到1998年,防沙閘前黃河河底淤高1.6m,年均淤高0.1m。由于黃河河床淤高,閆潭送水干線采取縮窄過水斷面、提高堤防高程,將輸水渠斷面變為窄深式。小浪底工程運行后,平均含沙量由2000年的8.02 kg/m3,2008年平均含沙量下降到2.61 kg/m3,含沙量大幅度減小,黃河河床降低,引水渠必須再次調整。拓寬引水渠過水斷面,并加大引水下泄速度,由窄深式變為寬深式。改善引輸水能力,達到多引快送。送水干線設計之初考慮到渠道內水流沖刷,會造成渠道河槽左右游走,渠系建筑物與渠道銜接都有一定設計超寬,經過多年運行,渠形已基本固定,且現在引水渠最高引水水位,都不超外地面。對引水渠段渠道進行拓寬,不會產生渠道與建筑物銜接及引水安全問題。由于現在灌區年平均引水含沙量一般在2.0~4.0 kg/m3,且以懸浮性較好的細沙粒為主。閆潭送水干線引水渠部分是由1/5000、1/4300兩段有較陡比降的河道組成。為增加渠道引輸水能力,降低水頭損失,將干線引水渠過水斷面拓寬后,也能保證引水渠段較低的泥沙淤積。這樣,引水渠段較陡的設計渠道比降,加寬設計過水斷面,可以使引水渠段過水能力增強,水頭損失降低,在引水渠下游連接段,又可以采用消除馬頭五孔閘跌差,加大干渠縱比降,增加引水下泄速度,加強送水干線引輸水能力。
五、優化馬頭五孔閘跌差 變害為利
馬頭五孔閘位于閆潭送水干線23+334處,其閘上游設計渠底高程60.41m,下游設計渠底高程58.36m,上下游有2.05m跌差,平原地區土質疏松、地勢平坦,水閘上下游存在較大跌差,有諸多危害:(1)使上游水流速度變慢,渠道易淤積。(2)下游渠道沖刷。(3)對水閘穩定性要求提高,消力池設計復雜,投資增加等,這一跌差位置處于送水干線上游,對送水干線引輸水影響明顯。在目前黃河河床下降2.21m的情況,應合理消除2.05m跌差,優化河道設計,有效減少黃河水位下降對送水干線引輸水能力的影響。
六、加固堤防借鑒黃河調水調沙經驗
過去黃河水含沙量大,引黃河水時,沙多為害,淤積渠道,清淤沉沙堆積渠道兩岸,如山似嶺,占壓大量農田?,F在灌區引水含沙量一般在2.0~4.0kg/m3之間。近幾年閆潭送水干線渠道內泥沙淤積,主要表現在上游0+000~19+827段渠道輕度泥沙淤積,其他渠道段泥沙淤積程度甚微。0+000~19+827段渠道淤積度與過去相比降低了許多。送水干線中下游渠道需進行渠、堤維護加固時,有時出現土源短缺現象。送水干線如果經過上述某些系列調整,抵消干線引水口處黃河河床下降2.21米對干線引輸水能力影響,恢復引水能力后的送水干線,就可以利用渠尾浮崗水庫蓄水功能或在送水干線中、下游用水時,借鑒黃河調水調沙經驗,利用黃河豐水期高水位,進行短時間、大流量向浮崗水庫蓄水或農田輸水,調控干線渠道內水流速度大小、就能將上游0+000~19+827段干線渠道內淤積泥沙,沖刷攜帶到送水干線中、下游渠道相應段,一部分泥沙填充中、下游渠道沖刷形成渠底超深,一部分在渠堤維護加固和其他泥沙綜合利用時,用做土源。