黄河口引黄灌区清淤泥沙对环境的危害方式与治理措施

中国市场调查网时间：09/19/2010 10:40:16 来源：水利科技与经济

　　[摘要] 介绍了黄河口引黄灌区清淤泥沙堆放面积较大的不利现状,总结了清淤泥沙危害生态环境的主要方式,提出了引黄灌区清淤泥沙危害环境的治理措施,试图为科学治理黄河口引黄灌区清淤泥沙危害提供技术支撑。

　　[关键词]　黄河口;引黄灌区;清淤泥沙;生态环境;危害方式;治理措施

　　[中图分类号] X171.1　[文献标识码] B　[文章编号] 1006 - 7175 (2010) 01 - 0056 - 02

　　0　引　言

　　黄河口引黄灌区在引水的同时也引来了大量的黄河泥沙,就黄河口地形条件,目前无论是泥沙运动基本理论还是引黄工程实践技术,都不可能将泥沙全部远距离输送,尤其是其中较粗的部分,均集中淤积于沉沙池、渠道等关键部位。

　　为了保证灌区的正常运行,必须定期进行清淤,清出的泥沙一般沿渠道两侧堆放,日积月累,清淤泥沙堆积如山,形成了人造沙漠,极大破坏了周边的生态环境,严重影响了人民的生产生活和经济的可持续发展[ 1 ]。

　　本文首先介绍了黄河口引黄灌区清淤堆沙面积巨大的不利现状,总结了堆沙危害生态环境的主要方式,在此基础上,依据泥沙运动基本原理,提出了清淤堆沙危害的防治措施,试图为科学治理清淤堆沙提供技术支撑。

　　1　黄河口引黄灌区清淤泥沙概况

　　利用沉沙池集中沉沙是黄河口引黄灌区采用的主要的泥沙处理方式。为了满足沉沙的需要,沉沙池大多采用“以挖代沉”的运用方式,即沉沙池的平面位置基本固定,淤积到一定程度后进行清淤,用清出的库容容纳之后渠道输水带来的泥沙,如此重复进行。

　　对于渠道而言,为了维持渠道一定的输水输沙能力,保证引黄灌区的正常运行,渠道每年都需要进行清淤。无论是沉沙池还是渠道,清出的泥沙都是沿沉沙池或渠道两侧堆放,以簸箕李灌区为例,簸箕李灌区在输沙条渠两侧,清淤出的泥沙堆高达数米,高台面积达533 hm2。上述情况在黄河口引黄灌区普遍存在[ 2 ] ,为了维护灌区的正常运行,清淤工作年复一年,清淤堆沙面积呈逐年增长之势。

　　2　清淤泥沙危害生态环境的主要方式

　　黄河口引黄灌区清淤堆沙长期暴晒于阳光下,使堆沙颗粒含水量为0,无黏结力,成为易于搬运的散粒泥沙堆积体。在自然力的作用下,大量保水保肥性能较差的粗沙在迁移过程中,势必对引黄灌区周边的生态环境造成危害。由于所受自然力不同,其危害方式主要表现为两种方式。

　　(1)水沙流失,造成水沙流失的自然力主要是降雨,降雨时,渠道两侧的清淤堆沙极易遭到雨水的侵蚀,清淤堆沙从高处顺着雨水一边流进渠道周边的高产良田,造成大片良田沙化,一边又流进了渠道,增大了渠道清淤工程的数量与难度,提高了渠道清淤工程费用。以簸箕李灌区为例,该灌区淤积最严重的沉沙条渠长22 km,两侧堆沙宽度120～200 m,高度为4～6 m,形成“条状沙漠”,在遇到降雨天气时,黄沙满地流,渠道外侧的良田里的庄稼淹没在黄泥汤中,天长日久,渠道两侧良田的土壤被沙化,保水保肥性能降低,农作物的收成大大减少;同时,在渠道内侧,大量的黄沙被雨水重新带入渠道,造成渠道重复性淤积,据测算,这部分泥沙约占该灌区年清淤量的10%左右,达到10 ×104 t,由此增加的年非引水性清淤费用高达62万元。

　　(2)风沙运动,造成清淤堆沙风沙运动的自然力是风力,风速垂向分布遵循指数规律[ 3 ] ,清淤泥沙的堆高直接将散粒泥沙送入了垂向高风速区。在干燥多风的春冬季节,灌区大范围沙尘天气十分频繁,推移运动的大量沙粒顺着风向,朝渠道两侧良田跃移前进,直接侵占耕地,加剧了良田的沙化,同时,悬移运动的细颗粒泥沙横向输移距离长,纵向达到的高度高,对灌区周边几公里甚至是上百公里范围内的生态环境和人类生产生活危害极大。据簸箕李灌区现场观测,大风天气时,大量沙粒在清淤堆沙表面30～50 cm的垂向范围内形成了一层沙云,像一张移动的地毯,朝渠道两侧良田跃移前进,不需多长时间,渠道两侧的耕地与农作物都穿上了一层沙衣;同时,悬移运动的黄沙漫天飞舞,天日为之变色,灌区笼罩在一个巨大的沙幕中,大量细颗粒泥沙飞进田野,飞进村庄,有时直接飞进农户,形成“关着门窗喝泥汤”,严重时造成某些疾病的流行与传播。

　　3　清淤泥沙危害的治理措施建议

　　3.1　实现灌区泥沙长距离输送,减少清淤泥沙来源

　　要想从根本上解决黄河口引黄灌区清淤堆沙危害问题,首先应从源头入手,切断堆沙的来源,结合引黄灌区的实际情况,彻底杜绝堆沙来源意味着将灌区渠系泥沙淤积量降低为零,从技术上讲是不可能实现的,我们所能做的是尽量减少泥沙在灌区沉沙池和渠道的淤积,其根本途径是努力实现泥沙的长距离输送,增大输入田间的泥沙比例。

　　具体措施分为工程措施和管理措施两类。工程措施的出发点是在灌区设计、运行等技术环节上,充分重视渠道断面形态、纵比降、糙率等水力因子的优化调整,以期获得渠道最大的输沙能力。通常采用的工程措施有:灌区设计中渠道断面优化设计,工程技术改造中衬砌渠道、缩窄渠道底宽、调整渠道纵比降等。管理措施主要是依据灌区水沙运动机理,优化水沙调度,减轻渠道淤积。常用的管理措施包括:大流量集中引水、避免高含沙量时引水、减少汛期引水、加强用水管理等[ 4 ]。

　　3.2　合理利用清淤泥沙,优化灌区泥沙资源配置

　　清淤堆沙堆积越多,时间越久,对环境的危害越大,因此,应想方设法在短时间内将清淤堆沙合理的消耗掉。随着“人水和谐”新的治水理念的确立,我们应摒弃过去将灌区泥沙处理当作包袱的老观念,树立泥沙资源化的新观念,变害为利,将灌区泥沙处理社会效益最大化。对清淤堆沙及时改土还耕仍然是处理大量清淤泥沙经济合理的有效方式[ 5 ]。

　　2005年,簸箕李灌区结合当地国土部门土地综合治理项目,沿灌区干渠两侧将清淤堆沙机械推平,不仅处理掉长年堆积的清淤泥沙,而且获得了011 ×104 hm2土地,种植了花生等经济作物,取得了良好的社会经济效益。将清淤泥沙开发为建筑材料是实现开发型泥沙处理应该大力推广的有效方法[ 6 ]。以清淤泥沙为原料,可烧制各类砖瓦,还可进行淤沙混凝土建材开发,不仅能持续不断的消耗大量清淤泥沙,还可取得可观的经济效益。山东东明县兴建砖厂,利用灌区清淤堆沙制造砂砖,年产砂砖3 000万块,消耗泥沙7 ×104 t,盈利90万元。此外,有计划的组织当地农民挖运清淤堆沙,用作垫压宅基地或其他,不需另辟新的用土场地,既减轻堆沙负担,又能方便群众,还能节省土地。

　　3.3　构建生物防护体系,改善灌区生态环境

　　采用生物防护措施,在灌区沉沙池、渠道两侧,统筹规划,合理安排,植草种树,构建一道生物防护体系,可将清淤堆沙对周边环境的威胁降至最低。灌区植被对遏制清淤堆沙水沙流失的作用表现为:

　　(1)植物的茎叶枝干能拦截雨滴,削弱了雨滴对堆沙的直接打击,延缓了堆沙表面径流的产生。

　　(2)植物能起到保护堆沙周边的土壤,增加地面糙率,分散堆沙径流,减缓流速及促进挂淤等作用。

　　(3)植物根系能促成灌区及周边土壤的表土、心土连成一体,增强土体的固结力[ 4 ]。

　　灌区植被对防治风沙的作用表现为:

　　(1)灌区植被增加了床面粗糙度,提高了起动风速,使清淤堆沙难以起动进入输移状态。

　　(2)植物的茎叶对气流的扰动作用,削弱了贴近地层的风速,降低了风沙推移质输沙率。

　　(3)生物防护林带不仅可以大幅度降低进入灌区的风速,而且由于其垂向高度较高,可直接阻滞风沙的悬移运动[ 7 ]。

　　综合上面分析可知,在引黄灌区植草种树,全面绿化,是根治清淤堆沙水沙流失与风沙运动危害的有效措施。

　　[参考文献]

　　[1] 蒋如琴,彭润泽,黄永健,等. 引黄渠系泥沙利用[M].郑州:黄河水利出版社, 1998.