董賢強(qiáng) ,譚 帥
(1.濱州供水分局,山東 濱州 256600;2.惠民黃河河務(wù)局,山東 濱州 251700)
濱州市位于黃河下游、魯北平原,是黃河三角洲腹地的中心城市,轄6縣4區(qū),總?cè)丝?74.48萬(wàn)人,耕地總面積44.47萬(wàn)hm2,其中水澆地38.714萬(wàn)hm2,人均占有耕地0.13 hm2。濱州是重要的農(nóng)業(yè)產(chǎn)區(qū),是黃河三角洲開發(fā)的主戰(zhàn)場(chǎng)。
黃河流經(jīng)濱州市94 km,沿線建有引黃閘14座,設(shè)計(jì)引水能力516 m3/s,主要任務(wù)是滿足全市大部分農(nóng)田的灌溉需求。全市引黃灌區(qū)13個(gè),設(shè)計(jì)灌溉面積共計(jì)43.65萬(wàn)hm2,現(xiàn)有效灌溉面積29.83萬(wàn)hm2。
黃河調(diào)水調(diào)沙主要是為了沖刷下游河道,提高河道排洪能力。由于河道的沖刷導(dǎo)致相應(yīng)流量下的水位下降,給引黃閘引水造成了影響,也由此帶來(lái)了一些其他的問(wèn)題。
2002年黃河調(diào)水調(diào)沙以來(lái),下游河道普遍沖刷。2009年汛前濱州河段河床比調(diào)水調(diào)沙前的2002年汛前平均刷深1.02 m。濼口、利津兩站2009較2002年同流量水位明顯降低。若以兩站同流量水位降低的平均值代表濱州河段水位表現(xiàn),則在100~300 m3/s流量下,水位平均降低1.47 m。對(duì)引黃閘引水來(lái)說(shuō),水位的下降即引水水頭減小,必然導(dǎo)致引水流量減少。從近年來(lái)的常年平均流量看,大河400 m3/s以下較多,對(duì)濱州水閘引水影響較大。
引水能力的大小不僅取決于黃河流量的大小,還取決于引黃閘前的水位高低、閘底板及閘后渠底的相對(duì)高程。河床的沖淤變化直接影響各引黃閘的閘前水位。河床沖刷,水位下降,引水能力減小。由于近幾年調(diào)水調(diào)沙影響,河床連續(xù)沖刷,黃河相應(yīng)流量下的水位下降較大,引水能力嚴(yán)重降低。
對(duì)于引黃閘引水而言,水頭降低是引水流量減少的重要原因。而另一方面,閘后渠道淤積(或阻水建筑物)的影響更加顯著。
在2009年濱州各引黃閘全部1 339條記錄中,有599條處在閘下淹沒(méi)出流狀態(tài),占記錄總數(shù)的43%,其中胡樓、張肖堂、簸箕李分別占100%、92%和58%,說(shuō)明閘下淤積嚴(yán)重,或者存在其他的阻水因素。經(jīng)過(guò)對(duì)2009年濱州市設(shè)計(jì)流量20 m3/s以上灌區(qū)渠首水位流量關(guān)系分析,除白龍灣閘以外,其他各灌區(qū)渠首水位流量關(guān)系點(diǎn)十分散亂,并且點(diǎn)群都在設(shè)計(jì)線以上,說(shuō)明渠道壅水明顯。
據(jù)2008年部分干渠最小流量時(shí)期實(shí)測(cè)渠底高程顯示,除白龍灣干渠淤積0.3 m、韓墩干渠淤積0.6 m程度較輕外,蘭家、胡樓等干渠淤積都在1.3 m以上,簸箕李渠首淤積達(dá)2.1 m。2009年13座引黃閘閘后測(cè)流斷面實(shí)測(cè)成果顯示:渠底平均淤積厚度達(dá)1.14 m,以簸箕李、張肖堂、大道王最為突出,全年平均在2 m以上;張橋、道旭、打漁張為1.23~1.76 m,白龍灣、大崔、小開河、大崔灌區(qū)渠道運(yùn)行較好,但也存在一定程度的淤積現(xiàn)象。渠道淤積減少過(guò)水?dāng)嗝娣e,必然導(dǎo)致渠道過(guò)流能力的降低。據(jù)胡樓、小開河韓墩三干渠設(shè)計(jì)水深下渠道淤積對(duì)過(guò)流能力影響的分析計(jì)算,淤積高度與流量損失呈良好的線性關(guān)系。在損失水深60%范圍以內(nèi),水深損失(淤積高度)與流量損失基本呈直線比例關(guān)系。
按照各灌區(qū)渠道淤積數(shù)據(jù)計(jì)算,其對(duì)渠道輸水能力的影響是十分顯著的。在這種情況下,無(wú)論河道來(lái)水條件多好、引黃閘引水能力多強(qiáng),仍然不能將水送往用水地。2010年春季,因簸箕李干渠淤積,造成下游無(wú)棣縣無(wú)水可用。
根據(jù)對(duì)各灌區(qū)渠首的調(diào)查和引水測(cè)驗(yàn)資料分析,各灌區(qū)渠道的淤積以及渠道內(nèi)的一些建筑物,必然對(duì)引水量產(chǎn)生直接的、較大的影響。如簸箕李西閘出口處,因閘下渠道淤積頂托,閘洞斷面只剩下不足1/5的高度,渠首斷面寬度也有近1/3被淤填;歸仁、蘭家閘同樣存在出口不暢、渠道淤積較為嚴(yán)重的情況;灌區(qū)渠首水位流量關(guān)系大多十分散亂。
上述情況,首先會(huì)加重引水閘出口水流的淹沒(méi),降低有效水頭,從而降低引水能力。另一方面,又明顯降低了渠道的過(guò)水能力。因?yàn)榍赖倪^(guò)水能力,除了渠道底坡和襯砌條件外,其余皆與斷面尺度直接相關(guān)。渠道淤積或者受攔河建筑物影響,過(guò)水面積和水力半徑減小,引水流量必然減小。
1)河道刷深,引水能力下降。自2002年調(diào)水調(diào)沙以來(lái),據(jù)統(tǒng)計(jì)河道河槽全線下切,濱州河段河道平均刷深1.15 m。說(shuō)明整個(gè)引黃工程相對(duì)抬高,引黃水頭降低,影響了供水能力。
2)大河溜勢(shì)變化,引黃渠首工程(引黃水閘)脫河,造成無(wú)法引水。
3)取水口門淤積、渠道淤積。由于水頭降低,引水時(shí)流速變慢,供水能力降低。加之引水流速降低,水流挾沙能力降低,致使閘后渠道淤積嚴(yán)重。
小浪底水庫(kù)調(diào)水調(diào)沙是黃河下游防洪減淤的重大戰(zhàn)略舉措,還將繼續(xù)進(jìn)行下去;黃河水資源是沿黃及相關(guān)地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的命脈,必須增強(qiáng)安全保障,努力提高供應(yīng)質(zhì)量。因此,研究調(diào)水調(diào)沙對(duì)引水的影響,目的在于查明影響原因及影響程度,糾正在此問(wèn)題上的片面性和錯(cuò)誤觀點(diǎn),對(duì)提高引水保障能力提出有效措施,保障調(diào)水調(diào)沙順利進(jìn)行。
黃河下游的關(guān)鍵問(wèn)題是來(lái)水量不足。為增加供水量,在保證沖沙效果和生態(tài)流量的基礎(chǔ)上,需要努力減少河道沖刷的無(wú)功水量,將其轉(zhuǎn)化為灌溉用水。
黃河的水量調(diào)度,涉及整個(gè)流域,對(duì)進(jìn)入下游段的流量和過(guò)程進(jìn)行科學(xué)合理的調(diào)控至關(guān)重要。最優(yōu)調(diào)度方案應(yīng)考慮黃河來(lái)水情況,各地市雨水、墑情、上下游、左右岸以及各地市和各用水部門的用水需求。建議調(diào)度時(shí),配水應(yīng)考慮主河槽刷深對(duì)各引黃閘引水能力的影響,根據(jù)對(duì)應(yīng)的涵閘閘前水位進(jìn)行水量調(diào)度,保證各引黃涵閘引水能力能夠達(dá)到設(shè)計(jì)流量的60%以上,同時(shí)考慮灌區(qū)間、灌區(qū)內(nèi)用水的時(shí)間要求,盡量改善目前小流量、低水位、長(zhǎng)歷時(shí)的調(diào)度方式。
濱州引黃灌區(qū)屬無(wú)壩引水。對(duì)于脫溜引水閘,可以考慮通過(guò)做臨時(shí)工程,調(diào)整流勢(shì),保持較短的閘前引水渠長(zhǎng)度,從而減少閘前淤積,保持合理的引水流量。
如簸箕李引黃閘,可以考慮將引黃閘上游新9號(hào)壩適當(dāng)后退,以減少因壩頭挑流作用而引起的東引黃閘前黃河主流偏南的影響。
為適應(yīng)黃河大河主槽刷深的變化,可對(duì)受影響引黃閘進(jìn)行改造,降低閘底板高程,達(dá)到原設(shè)計(jì)引水流量。但通過(guò)引黃閘的改造,降低閘底板高程,需考慮到閘后渠道的配套與適應(yīng)情況,如果改造后閘后灌溉工程與改造后閘的運(yùn)行指標(biāo)不相適應(yīng),將會(huì)帶來(lái)整個(gè)引黃灌區(qū)灌溉設(shè)施的整體改造,如閘后渠系比降的調(diào)整等。因此,是否對(duì)閘底板進(jìn)行調(diào)整需統(tǒng)籌考慮整個(gè)灌區(qū)灌溉工程的運(yùn)行情況,充分做好對(duì)引黃閘改造的前期論證工作,以免出現(xiàn)投資的不合理情況。
影響引水最直接、最普遍的是渠道淤積。應(yīng)加強(qiáng)輸水、輸沙渠道清淤,盡力維持設(shè)計(jì)引水流量。同時(shí),搞好灌渠設(shè)施改造,增強(qiáng)輸水輸沙能力,努力減少淤積量。
黃河除害與興利同等重要。實(shí)施調(diào)水調(diào)沙,有助于提高河道行洪能力,提高黃河防洪工程的安全保障能力,減輕洪水威脅,維持河流健康生命;而保持引水閘的引水能力,保障沿河及相關(guān)地區(qū)對(duì)水資源的需求,是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的必然要求,兩者相互依存。