韩墩引黄灌区续建配套与节水改造工程建设探讨

徐森国（山东省沾化县水利勘察设计室山东256800）

韩墩引黄灌区续建配套与节水改造工程建设探讨

徐森国（山东省沾化县水利勘察设计室山东256800）

针对灌区泥沙淤积严重、水资源利用率低、灌溉矛盾突出、生态环境恶化及其管理体制不合理等问题，探讨了解决措施，分析韩墩灌区实施续建配套与节水改造项目后，在水量调度、泥沙分配、渠道衬砌和建设现代化灌区等方面取得的巨大经济、社会及生态效益。

韩墩灌区节水改造渠道衬砌探讨

滨州市韩墩引黄灌区位于山东省境内北部，黄河下游左岸，黄河三角洲腹地。该引黄灌区控制范围包括滨州市的滨城区、沾化县和东营市的利津县，13个乡镇，504个自然村，总人口34.96万，灌区总面积达1 500 km2。设计引黄能力60m3/s，设计灌溉面积32 000 hm2，有效灌溉面积30 000 hm2。灌区系统主体结构为南北总干渠1条，长29 km，干渠4条，长134 km，支渠49条，长249 km，支渠以上配套建筑物468座，干支级排水沟134条，长504.8 km，沿途主要蓄水工程有东郊水库、秦台水库、沾化毛家洼水库、河贵水库等6座大型平原水库，蓄水能力达9 000万m3。灌区内主要排水河道有徒骇河、潮河及马新河等骨干河道。韩墩引黄灌区始建于1958年，1959年开灌，1962年停灌，1968年复灌。韩墩引黄灌区年需水量在4亿m3左右，近5年年均引水量3.6亿m3左右，为沿途县区特别是沾化县农业灌溉和城乡供水提供了水源保证。引黄灌溉在改善当地工农业生产条件、促进工农业生产、保证地区粮食安全、保证城乡人民生活用水、构建和谐的粮食安全生产体系中，发挥了重要作用，产生了巨大的社会经济效益和生态环境效益。同时，在抢抓黄河三角洲高效生态经济区、山东半岛蓝色经济区和滨州北海新区开发建设机遇，以“粮丰林茂·北国江南”为建设目标的大好发展形势下，灌区为促进区域经济社会发展作出了重要贡献。

1 灌区存在的主要问题

1.1 灌区引黄水源不足

由于受气候干旱和引黄工程及大中型水库调节的影响，20世纪90年代以来，黄河来水量明显减少，变得可用而不可靠。近年来，国家不断加大对黄河引用水的监控力度，并规定对引黄灌区实行限量引水，使得依靠引黄供水的工农业生产及城乡供水受到严重影响。

1.2 输水渠道衬砌率低，渠系渗流量大

韩墩灌区经过多次续建配套，虽然总干渠29 km实行全断面衬砌，但干渠衬砌率极低，过徒干渠、潮河干渠、江河干渠、马新干渠等分干渠总计衬砌长度27 km，衬砌率不到20%，其余干渠、支渠以下几乎全部为土渠，且配套工程进展缓慢，渠道渗漏损失非常严重，影响了灌区的正常运行和灌溉效益的发挥。

1.3 田间工程不配套，灌水技术落后，水资源浪费严重

田间工程大都是20世纪六七十年代兴建，年久失修，而且兴建时标准就普遍偏低，配套工程极不完善，土地平整度较差；田间固定渠道衬砌率极低，现仍以土渠为主；灌水技术落后，大部分仍以大水漫灌、串灌、淹灌为主，田间灌溉水利用率低，灌溉水浪费严重。

1.4 引沙量大，渠道淤积严重，泥沙处理困难

由于黄河水泥沙含量大，引黄必引沙，造成沿渠部分总干、分干、支渠分水口引水困难，部分引水口门淤死，引水条件恶化。总干、分干、支渠局部地段沿岸堆积了大量清淤弃土，并向两岸不断拓宽、加高。清淤弃土占压耕地，使当地农民人均耕地面积不断减少，土地沙化严重，区域环境日益恶化，当地群众的生产生活受到很大影响，泥沙处理矛盾日益突出。

1.5 引水距离长，上下游用水不均

韩墩灌区虽然总干渠29 km，但分干渠太长，潮河干渠、马新干渠及过徒干渠均超过25 km，潮河干渠甚至达到45 km，而这些分干渠末端又是水资源极端匮乏的地区。总干渠及分干渠上游段为地上渠，距离短，沿岸引黄条件好，引水量大，而下游为远距离输水，引黄供水条件差，尤其到灌区末端，流量极小，甚至黄河水往往到不了最下游，造成上下游引黄量严重分配不均。

2 灌区续建配套与节水改造措施

2.1 合理优化调度水量，合理分配沉沙

为减少渠道淤积，增加水流挟沙能力，选择合理的引水机制和引水次数，制定科学的时空调水方案是实现灌区水资源优化调度的关键。韩墩灌区根据骨干渠道衬砌后渠道糙率减小、输水量增加使渠道抗冲刷能力提高的有利条件，在保证工程输水安全的前提条件下，根据灌区的自然特点及工程实际情况，采取了切实可行的输水模式及水沙优化调度方案，即尽量按设计流量或超设计流量满负荷在短时间内高水位、大流量输水，实现远距离输沙。这样，水沙不只是在上游淤积，而是沿途均有，沉沙分配更加合理。

2.1.1 灌溉周期缩短由于大流量引水，日均引水量大幅度增加，使灌溉周期大为缩短，据初步测算，实施该措施后，灌溉周期缩短了1/3左右。

2.1.2 灌溉面积增加高水位、大流量引水，相应地增加了分干渠以下及灌区下游的用水保证率，延伸了控制范围，甚至是原来很难到达的沾化县境内最下游的滨海镇和冯家镇也用到了黄河水，比节水改造前扩大灌溉面积60～65 km2。

2.1.3 干渠淤积减轻由于高水位、大流量引水，增加了水流挟沙能力，从而实现了分散泥沙、远距离输沙的目的。自节水改造衬砌以来，总干渠达到冲淤平衡，基本不淤积；过徒干渠、潮河干渠、马新干渠及江河干渠每年减少130万m3的淤积量，几乎为原来未衬砌前淤积的一半，每年节约清淤费用650万元，同时大大增加了泥沙入田间的比例，改良了大量盐碱荒地。

2.1.4 灌溉水利用率增大在渠道渗漏工程中，时间变量是重要因素，在其他因素相同的条件下，输水时间越长，渗漏损失量越大。在韩墩引黄灌区，只有总干渠29 km，分干渠总共25 km进行了衬砌，衬砌量占渠道总长的比重较小，如按设计流量引水，能大大缩短引水时间，减少渠道输水损失，渠系水利用系数由原来的0.75提高到0.83。经过资料分析，采取该节水改造方案后，灌区年可节水5.23%。

2.1.5 灌区上下游均衡受益由于采取高水位、大流量引水，不仅日引水量增加，节约的灌溉用水量还可以送往最下游缺水地区，提高了下游用水的保证率和下游用水比例。

2.2 优化方案设计，改进衬砌工艺

2.2.1 因地制宜设计渠道衬砌形式从总干渠至过徒干渠、潮河干渠，由于渠底高程与周围平均地面高程的差异，凡是渠底高程高于周围平均地面的渠道称为地上渠，渠底高程低于周围平均地面的渠道称为地下渠。根据地上渠及地下渠的定义，总干渠、过徒干渠上游为地上渠，而过徒干渠下游、潮河干渠为地下渠。地上渠采用全断面防渗，两边坡砼预制板衬砌形式，砼预制板采用相同尺寸；地下渠不防渗，两边坡采用预留排水孔砼预制板与砼预制板相结合衬砌形式。

2.2.2 渠道衬砌防渗与侧渗矛盾的解决在韩墩灌区进行大规模的节水改造工程，主要是对从总干到各分干的渠道进行防渗衬砌处理，是我国灌区节水改造项目目前应用最为广泛的节水工程技术之一。对于地上渠道，全断面防渗衬砌在干旱年份节水效果非常明显，不仅提高了渠道水利用系数，而且改善了渠道的输水输沙能力，为灌区可持续发展提供了保证。对于地下渠，在丰水年及冬灌后，地下水位迅速抬高，灌溉结束后渠道无水，造成渠道与渠堤两侧地下水位落差较大，致使在地下水侧渗压力作用下发生衬砌面板坍塌现象。渠道衬砌防渗和侧渗是相互矛盾的，特别是引黄灌区，黄河水含泥沙量高，并且黄河下游泥沙主要是细粒沙，侧渗工程部位往往被泥沙淤积堵塞，起不到侧渗效果，使得工程遭到一定程度的破坏，而侧渗工程的畅通，在一定程度上又影响了节水效果。

为了改进以往只注重防渗设计的片面思路，将防渗和侧渗结合起来考虑，以增强工程的使用寿命和维护成本。在衬砌设计中对衬砌构造进行了改进，如潮河干渠衬砌设计中，在渠道两侧底层第一、二、三、四行板采用预留排水孔预制板，预留孔中填无砂砼滤体，板缝均采用M 15水泥砂浆勾缝。在底层四行板下铺设无纺土工布，在土工布下铺设20 cm厚的砂石反滤层，以便地下水通过预留排水孔排出，以达到降低地下水位、减少浮托力之目的。

2.3 加快灌区信息化建设，实现现代化引黄灌区

从20世纪80年代起，韩墩灌区便与科研院所及高等院校进行合作，选题目、探路子，经过20多年的不懈努力，逐步使灌区信息化系统建设形成了比较完善的结构体系，信息化系统包括：信息采集系统、综合数据库及数据库管理系统、通讯及计算机网络系统、专业应用系统、渠系自动化系统等。其工作流程为：由信息采集系统将每日采集的灌区内各监测网点信息，通过通讯系统传递给信息处理系统，由信息处理系统对其进行汇总，分析整理后，保存到综合数据库并传递给各专业应用系统，再由各专业应用系统做出各种分析方案，为管理机构进行灌区水资源管理、水量调配及日常管理服务提供决策依据。灌区信息化建设为灌区建设成为水资源高效利用和可持续发展的现代化引黄灌区打下了坚实的基础。

3 节水改造取得的成效

韩墩灌区通过近几年灌区节水改造项目的实施，按照先急后缓、先总干渠后分干渠的原则，先后对总干渠、过徒干渠、潮河干渠衬砌及其附属建筑物进行改造，特别是2008年以来利用中央扩大内需新增投资续建配套与节水改造项目的机遇，完成了总干渠衬砌29 km，过徒干渠、潮河干渠、江河干渠、马新干渠等分干渠总计衬砌长度27 km，改建与新建配套建筑物139座。取得了巨大的经济效益、社会效益及生态效益。

渠道续建配套与节水改造后，渗漏损失大幅度降低，分水口门跑水漏水问题得到解决，破堤取水和无偿用水得到根治，水的利用率大幅度提高，并且增大了渠道的输水输沙能力，减少渠道淤积和土地沙化。灌区自实施节水改造完成以来，改善灌溉面积136 km2，改良盐碱地面积42 km2，年节水量1 123.2万m3，年增产粮食1.45万t，年增产棉花848.6 t。提高了灌区居民的生活水平和生活质量，促进农村的经济发展壮大，保障灌区工、农业生产、生态环境和国民经济的可持续发展。

4 结束语

韩墩灌区续建配套与节水改造取得了显著成效，要使节水取得更大效果，就需要加大投入，对未进行节水改造的分干渠进行大规模的工程节水改造。同时要加强非工程措施节水与技术节水，制定科学合理的水资源优化调度方案，加大针对作物生长特性的灌溉技术的研究投入，提高管理水平，才能更有效节水，提高水资源利用的经济效益。并且还应加强节水灌溉条件下水循环变化规律、农田尺度内生物群落及其环境效应、农田生态环境容量及水资源承载力等方面的研究，以进一步提高灌区节水灌溉的社会效益和生态效益。■

2011-01-05