揚(yáng)水干渠末級(jí)渠道淤積問題及解決對(duì)策

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固海揚(yáng)水工程自建成運(yùn)行到現(xiàn)在已經(jīng)歷了近30個(gè)春秋，近30年來為灌區(qū)的生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益作出了巨大貢獻(xiàn)，但是隨著灌區(qū)的發(fā)展，由于歷史的原因，投入不足，固海工程的設(shè)施老化日益加劇，每年僅水工設(shè)施的維修費(fèi)用就高達(dá)200多萬元，給管理單位造成非常大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，其中末級(jí)渠道的清淤費(fèi)用就達(dá)30多萬元，占到年投資的15%以上。為此，我建議采取一些積極措施，就能夠解決或緩解目前被動(dòng)的狀況，為管理單位節(jié)約資金提供參考。

　　一、基本情況固海揚(yáng)水工程是寧夏二十世紀(jì)建設(shè)最早、規(guī)模最大、最成功的一項(xiàng)為解決寧夏中部干旱帶人畜飲水和生活貧困的公益性工程，迄今在寧夏揚(yáng)水史上，始終起著示范帶頭作用。

　　固海揚(yáng)水工程橫跨中寧至固原五縣市，從黃河取水，總設(shè)計(jì)流量28.5立方米/秒，有11級(jí)揚(yáng)水，泵站24座，總凈揚(yáng)程342.74米，干渠總長(zhǎng)286公里；總裝機(jī)容量99890千瓦，700多座水工建筑物。灌溉面積已達(dá)62.5萬畝，灌區(qū)內(nèi)受益人口24萬多人，大家畜2萬多頭，羊只20多萬只。在大旱之年，周邊地區(qū)農(nóng)民用車?yán)H馱等方式解決約5—6萬人，10萬頭牲畜、羊只的飲水問題。固海揚(yáng)水工程被形象地稱為寧南中部干旱人民的“生命工程”、“希望工程”。她為寧南山區(qū)的脫貧致富、生態(tài)環(huán)境建設(shè)和社會(huì)穩(wěn)定做出了巨大貢獻(xiàn)。固海揚(yáng)水工程自建設(shè)投入運(yùn)行以來近30年來，在寧夏中部干旱帶人民的共同努力下，使昔日荒蕪的土地呈現(xiàn)出了一片綠洲，在寧夏創(chuàng)造出了又一個(gè)“塞上江南”。

　　二、渠道現(xiàn)狀及存在的問題

　　1、現(xiàn)行渠道管理模式由于灌溉管理實(shí)行“統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)，分級(jí)管理”的管理體制，管理處只負(fù)責(zé)主干渠的水量統(tǒng)一調(diào)配。支渠以下直開口及渠系由縣鄉(xiāng)級(jí)水管單位負(fù)責(zé)管理。

　　2、末級(jí)干渠存在的問題固海揚(yáng)水工程分布在清水河兩岸，有主干渠22條，其中：中間級(jí)渠道17條，末級(jí)渠道5條。固海揚(yáng)水工程每年從黃河提取水達(dá)到3.4億立方米左右，渠道年的輸沙量達(dá)到近93萬噸（平均泥沙含量達(dá)到26.9kg/m³，近600萬立方米）。泥沙對(duì)各級(jí)水泵的氣蝕、磨損造成損失非常大，對(duì)渠道淤積造成的危害也非常嚴(yán)重，尤其是固十干、同三干、長(zhǎng)三支干、同支干等四條末級(jí)渠道淤積問題（唯一沒有淤積的是東三支干渠），僅每年淤積量就達(dá)到10~20萬立方米，投入清淤資金就達(dá)30萬元之多，近30年來累計(jì)清淤投資達(dá)數(shù)百萬元之多，給管理單位管理造成很大經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，我認(rèn)為也是揚(yáng)水工程設(shè)計(jì)時(shí)留下的敗筆。

　　三、渠道淤積的成因分析

　　1、河水中的泥沙黃河以泥沙而在世界聞名，治理泥沙的問題也是世界性的難題。泥沙從黃土高原流走，也帶走了黃土高原人民的致富希望。

　　根據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，每年僅從寧夏黃土高原沖走的泥沙就達(dá)1億噸，清水河為最大，約為0.5億噸，平均含沙量229 kg/m³，侵蝕模數(shù)每平方公里3410噸，年流失有機(jī)質(zhì)38.5～50萬噸，折合氮肥1923-2308噸、磷肥1000～1154噸，地皮被剝?nèi)?厘米，每形成1厘米的表土需要100～400年才能形成的一次性資源，就這樣永遠(yuǎn)的喪失了。有多少仁人志士為了泥沙不再從黃土高原流失研究者從黑發(fā)到白發(fā)，可是，黃河依舊是“黃”。

　　固海揚(yáng)水工程的取水口在寧夏中寧縣泉眼山北麓，黃河右岸，在同側(cè)的清水河入河口下游約1.5公里處（固海揚(yáng)水工程設(shè)計(jì)時(shí)留下的又一敗筆）。根據(jù)作物灌溉情況，每年固海揚(yáng)水工程取水日期從4月到11月，6-8月是汛期，也是取水高峰。清水河上游地區(qū)降雨，造成洪水挾帶著大量的柴草、泥沙一起下泄進(jìn)入黃河，在黃河的右側(cè)，由于清水河水中柴草、泥沙含量影響，經(jīng)常造成泉眼山首級(jí)泵站攔污柵被堵死，電機(jī)嚴(yán)重過負(fù)荷，被迫停機(jī)事故發(fā)生。據(jù)測(cè)最大泥沙含量達(dá)到380kg/m³之多。黃河的泥沙屬于懸移質(zhì)泥沙，從一干渠到末級(jí)渠道，泥沙隨水流帶入渠道，泥沙含量相對(duì)處于均衡狀態(tài)，有水流到的地方就有泥沙，絕大部分泥沙隨著渠道配水斗口中途帶出。在中間各級(jí)渠道，設(shè)計(jì)比降選取比較合理，輸水量和泥沙基本穩(wěn)定，V實(shí)≥V設(shè) ，渠道沒有產(chǎn)生淤積。而對(duì)于末級(jí)渠道，由于水量逐漸減少，V實(shí)≤V設(shè)，所以，末級(jí)渠道產(chǎn)生淤積。

　　2、渠道沿線的風(fēng)沙由于固海揚(yáng)水工程渠道很多地方是經(jīng)過風(fēng)沙區(qū)或沙漠地帶，每到冬春季節(jié)，由于草原植被毀壞嚴(yán)重，肆虐的風(fēng)沙沖沙入渠，嚴(yán)重時(shí)可把渠道填平，尤其是同一干、同三干、長(zhǎng)三支干渠。春季配水通過斗口把泥沙帶出干渠一部分，另一部分被水流帶到下游，造成末級(jí)渠道淤積。

　　3、水量調(diào)配不合理由于渠道各斗口控制的面積及種植作物變化較大，灌區(qū)實(shí)行的灌溉方式是續(xù)灌，造成灌溉時(shí)水量調(diào)配不均勻，不能達(dá)到集中到下游灌溉水沖沙，因此，在末級(jí)渠的下游出現(xiàn)了淤積。

　　田高渠低造成淤積隨著灌區(qū)的不斷發(fā)展，渠道設(shè)計(jì)的控制面積逐步開發(fā)結(jié)束，而控制不到的高地灌溉面積，一般高于設(shè)計(jì)水位30-100厘米之間。農(nóng)民為了種植這部分土地，不得不采取人為在渠道上加設(shè)閘（壩）的形式來抬高水位，進(jìn)行灌溉，這樣在原來較大的渠道斷面條件下，由于水位抬高，出現(xiàn)V實(shí)≤V設(shè)情況，渠道產(chǎn)生淤積，最典型的就是固十干渠。

　　四、解決淤積的辦法針對(duì)末尾渠道出現(xiàn)淤積情況進(jìn)行了以上四種情況，最根本的原因還在于V實(shí)≤V設(shè)，解決的辦法有以下幾種：

　　1、首先從設(shè)計(jì)著手：解決末級(jí)渠道淤積的根本問題，我認(rèn)為在工程初始設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)部門就要應(yīng)該考慮，不能再按照常規(guī)干渠的比降取值在1/4000～1/6000范圍，而是取值要在1/3000～1/2000范圍，V設(shè)要提高一個(gè)級(jí)別，不在干渠上設(shè)置節(jié)制閘等抬高水位灌溉，使V實(shí)≥V設(shè) ，使渠道水流順暢，渠道就不會(huì)產(chǎn)生淤積。

　　2、改變渠道的輸水?dāng)嗝嫘危簩?duì)于黃河泥沙問題，是無法改變的現(xiàn)實(shí)。如果采取主動(dòng)的方法，在渠首設(shè)置大型沉沙池，進(jìn)行沉沙、沖沙，條件具備了效果一定好，同時(shí)對(duì)水泵的磨損、氣蝕也會(huì)小很多，每年的維修量一定會(huì)下降。但是對(duì)于這樣大引水量，經(jīng)過計(jì)算進(jìn)行比較，處理泥沙投入的工程費(fèi)用太高，且管理運(yùn)行難度非常大。幾年來，只好采取被動(dòng)的方法，我處研究了利用泵內(nèi)噴涂環(huán)氧金剛砂和制作聚胺酯口環(huán)等幾種辦法，進(jìn)行了一些有益的探索，在水泵氣蝕，減少維修次數(shù)提高水泵效率等方面取得了一定的實(shí)效，但是，末尾渠道淤積依舊是最大的難題。由于渠道的設(shè)計(jì)控制灌溉面積已經(jīng)確定，改變末尾渠道的比降是不可能的。目前僅僅還有唯一的辦法就是利用水力學(xué)的一些基本原理，改變渠道的輸水?dāng)嗝嫘问剑_(dá)到提高流速減少淤積的目的。

　　取設(shè)計(jì)斷面尺寸為：H=2R≈1，（圓弧夾角）=1520，接近于水力最佳斷面，既便于施工，又節(jié)省材料，成形后的渠道具有較好的輸水輸沙和抗凍脹能力，達(dá)到改善目前灌溉渠道淤積的目的。

　　計(jì)算比較不同形態(tài)斷面渠道輸水能力：可以看出，在相同條件下，U型渠道的輸水能力是最強(qiáng)的。

　　3、科學(xué)合理調(diào)度：在末尾渠道灌區(qū)采取輪灌機(jī)制，集中水流灌溉，利用“束水攻沙”原理，使V實(shí)≥V設(shè) ，把渠道內(nèi)的懸移質(zhì)泥沙隨配水水流帶出渠道，渠道就會(huì)減少淤積。

　　4、種草種樹，防風(fēng)固沙，綠化環(huán)境：減少周邊因風(fēng)帶沙入渠的條件，減少渠道淤積。

　　5、加強(qiáng)渠道日常維護(hù)，及時(shí)清理渠道邊坡上的雜物，停水后要及時(shí)清除渠道內(nèi)的淤積物，使渠道水流暢通，減小渠道糙率，減少淤積條件。

　　6、嚴(yán)禁在干渠內(nèi)設(shè)彰抬高水位，高地采取其他辦法灌溉，減少人為的渠道淤積，東三支沒有淤積就是很好的例證。

　　五、幾年來的實(shí)踐結(jié)論幾年來，在固海揚(yáng)水渠道上，通過合理的水量調(diào)配，采取“束水攻沙”原理和利用冬、春季上水時(shí)相對(duì)黃河來水含沙量較少的情況，把夏、秋季淤積的泥沙沖走，減少了一些渠道清淤，取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益。

　　但是，還不能從根本上解決末尾渠道的逐步淤積問題。要從根本上解決末級(jí)渠道淤積問題，就要從容易被忽視的設(shè)計(jì)源頭抓起，采取一系列的綜合措施，末級(jí)渠道淤積問題一定能夠得到徹底解決，對(duì)管理單位后期的管理帶來便利。

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杜宇旭