黄河三角洲非常规水资源综合利用

2012-03-15卜庆伟辛宏杰

水资源保护 2012年1期

卜庆伟，辛宏杰

(山东省水资源与水环境重点实验室，山东济南 250013)

黄河三角洲是指以宁海为顶点，北起徒骇河以东、南至支脉沟口的扇形区域，总面积5450km2。黄河尾闾的多次摆动造就了近、现代黄河三角洲上部平原[1]。受自然地理环境影响，当地土壤以盐化潮土和滨海盐土为主，含盐量高，土地盐碱化严重[2-3]。

黄河三角洲地区多年平均降水量为551.9mm，多年平均径流量4.69亿m3。该区地下水受补给方式的影响，矿化度多数在3 g/L以上，可利用的地下淡水主要分布在小清河以南的广饶县境内，北部主要分布于黄河滩区及黄河故道的部分地段[4]。全区地下水可开采量为1.06亿m3。黄河是当地最主要的客水来源，占当地供水量的90%以上[5]。然而，受自然及人类活动的影响，黄河径流量呈下降趋势[6]。

黄河三角洲地区水资源供需矛盾突出，黄河三角洲中心城市——东营市人均水资源量为296.5m3，仅占全国的12.9%、全省的86.2%。根据当地水资源开发利用规划资料的一次平衡条件分析显示，2015年在50%、75%保证率下的缺水量分别为2.73亿m3和4.06亿m3；2020年在50%、75%保证率下的缺水量分别为3.71亿m3和4.86亿m3；与此同时，该区非常规水资源，包括雨水、再生水、灌溉尾水等的利用水平较低。再生水利用方面，东营市中心城区及西城区污水收集能力为19.0万m3/d，污水利用量为523.8万m3/a，仅为收集量的7%。雨水利用方面，由于没有实现雨污分流，工程措施不配套，大部分雨水资源白白入海。灌溉尾水方面，由于该区盐碱化严重，灌溉定额较其他地区高，且常采用大水漫灌方式，农业用水利用系数不到0.5，由于缺少相应蓄水设施，大量的灌溉尾水经河道直接入海。因此，合理开发利用当地非常规水资源，实现盐碱地改良基础上的非常规水资源综合利用是缓解当地水资源供需矛盾的重要手段。

1 总体构想

遵循黄河三角洲高效生态经济区发展规划，以建立和完善总量控制和定额管理相结合的用水管理制度为要求，在现有黄河三角洲水系基础上，规划建设滨海骨干生态河道，综合整治区域排水河道，完善灌区灌排干支渠，增设必要蓄水设施，把黄河、区域河道和平原水库等水源工程串联起来，构成一个集输水、蓄水、灌溉、供水、排水、改碱、咸水微咸水利用及自然保护区湿地补水于一体的工程水网和生态水系；用好用活黄河水，充分拦蓄利用地表水，积极开发利用中水和地下咸水微咸水，统筹兼顾生活、工业、农业和生态用水，做到一水多用、多水联供和循环利用；切实转变水资源利用方式，提高水资源的保障程度、利用效率和利用效益，缓解工农业生产与保护区生态用水的矛盾，保障黄河三角洲高效生态经济区的用水需求，改善黄河三角洲地区及自然湿地保护区内生态环境，促进黄河三角洲地区经济又好又快发展。

为此，结合当地水资源特点提出黄河三角洲地区非常规水资源综合利用总体技术方案：发展基于灌排和改碱体系的较为完善的高效生态农业区，通过建设生态河道，配套水利设施，充分利用灌溉退水、雨洪水、中水、地下咸水等非常规水资源，作为工农业用水及自然保护区生态补水水源，实现水资源的高效利用和水生态系统健康发展。总体构想见图1。

图1 黄河三角洲地区非常规水资源综合利用总体构想

2 具体方案

针对黄河三角洲地区的地形、水系、自然保护区分布等特点，按照“北区北补、南区南补”的原则分区制定技术方案。

2.1 黄河以北地区

对黄河以北地区，在东营市河口区30km长的东西向滨海生态河道建设的基础上，沿刁口乡、利津盐场以南、自然保护区南界继续向东开挖65m宽、4m深的河道，首先延伸至黄河海港，然后继续向东南方向延伸至胜利油田桩西防潮堤以及孤东油田防潮堤，配套建设节制涵闸，串通潮河、马新河、沾利河、草桥沟、挑河、二河、三河、刁口河、神仙沟，形成一条既能接纳蓄存上游雨水和径流、又能排碱除涝和防潮的横贯东西的生态河道。同时，结合滨海生态河道建设，在生态河两岸规划建设22m宽的二级公路以及150m宽的生态防护林，构筑起一道绿色滨海大道和防护屏障。进一步建设完善王庄引黄灌区干支渠，延伸排水系统至每条排河，把自然水系、人工河道、灌排渠道连成一个水网系统。

工程方面，该方案需要开展生态河延伸工程、河道整治工程、王庄灌区续建改造工程、生态河与9个排水河道的节制闸工程以及沟通自然保护区湿地的引河工程等。其中生态河总长60km左右，可以采用梯形断面，底宽65m，边坡1∶3，设计水深3.0m；河道整治工程主要包括疏浚以及拦河闸坝建设；王庄灌区续建改造工程主要包括灌区的骨干输水和排水系统的延伸、排碱沟或台田沟建设以及向骨干排水河道的排水工程等(比如在挑河以西、草桥沟(西干)以东、北至孤河水库地带，需要完善东西向的可以实现引黄灌溉尾水向刁口河故道排放的相关工程)；自然保护区湿地的引河工程，系指由王庄灌区四干渠，经刁口河、穿越神仙沟向大汶流自然保护区黄河北片区的输水工程。黄河三角洲(黄河以北)地区非常规水资源综合利用模式见图2(a)。

图2 黄河三角洲地区非常规水资源综合利用模式

目前王庄灌区设计灌溉面积3.93万hm2，覆盖利津县大部分、河口区全部及渤海农场、济南军区生产基地和胜利油田河口、孤岛、孤东、桩西4个采油厂。灌区可利用的水资源主要为黄河水资源和由降雨产生的地表径流；浅层地下水为咸水，含盐量高，不能直接利用。王庄引黄闸原设计引水能力80m3/s，现状干渠输水能力达到100m3/s。在保证率50%时，王庄灌区现状排水河道可拦蓄882万m3的当地地表径流，用于农业灌溉。通过马新河、沾利河、草桥沟、挑河等排水河道和新挖生态河、新建拦河闸等工程，可拦蓄利用当地径流、灌区灌溉尾水及地下渗水。按新挖生态河规划断面和长度，生态河可蓄水量为6 700万m3，新建河道拦河闸设计总拦蓄库容1500万m3，合计总蓄水库容可达8200万m3。调蓄措施为当地径流和灌溉尾水的利用创造了条件，按前述年均当地径流量、灌溉尾水及地下渗水来量分析，估算年均三者可利用量合计为22390万m3。

2.2 黄河以南地区

对黄河以南地区，结合沿海防潮堤建设，在防潮堤内侧建设横穿永丰河、三排沟、张镇河、小岛河和咸水沟的自南向北的生态河道及相应节制闸，扩建改造原有的咸水沟泵站，规划建设大汶流自然保护区南侧的咸水沟和明洲水库；利用生态河道充分拦蓄上游的灌溉尾水、雨水和河道径流，通过泵站提水进入咸水沟和明洲水库；利用水库调节，实现向工业规模化供水和大汶流自然保护区湿地补水。远期规划建设自永丰河向南延伸穿越溢洪河、广利河，直至支脉沟的生态河道，积极拦蓄雨洪水和灌溉尾水。

工程方面，该方案需要建设生态河工程、双河引黄灌区续建改造工程、五七干渠东延工程、排水河道整治、节制闸工程、咸水沟和明洲水库水库以及配套泵站工程等。其中生态河设计结合南高北低的地势，地面高程自永丰河拦河闸处4.0m降至咸水沟的1.5m，总长33km左右，河底坡降1/10000，河道采用梯形断面，底宽65m，边坡1∶3，设计水深3.0m。五七干渠向东延伸6～7km，可实现从黄河五七拦沙闸直接引水输送至咸水沟和明洲水库，引水流量13.0m3/s。双河灌区续建改造工程主要包括灌区的骨干输水和排水系统的延伸、排碱沟或台田沟建设以及向骨干排水河道的排水工程等。生态河与永丰河、三排沟、张镇河、小岛河和咸水沟的交界处新建节制闸5座，设计拦蓄库容1 200万m3。明洲水库规划建于黄河口自然保护区西南侧，东、北与黄河南大堤相邻，西接黄河农场老防潮堤，南邻咸水沟，设计总库容915万m3，兴利库容810万m3，死库容105万m3。库底高程0.60m，死水位1.2m，设计蓄水位5.1m，水深4.5m。新建入库泵站1座，设计流量5.0m3/s。黄河三角洲(黄河以南)地区非常规水资源综合利用模式图见图2(b)。

目前，双河灌区控制面积3.6万hm2，引水能力为100m3/s，干渠输水能力可以达到30m3/s。上述生态河和水库等主要工程完成后，生态河可蓄水量为3860万m3，新建河道拦河闸设计总拦蓄库容1200万m3，明洲水库兴利库容810万m3，合计总蓄水库容可达5870万m3。调蓄工程的建设为当地径流、灌溉尾水及地下渗水的利用创造了条件，按前述年均当地径流量、灌溉尾水及地下渗水来量分析，估算年均三者可利用量合计为14 550万m3。

通过建设滨海骨干生态河道、完善灌区灌排干支渠、增设必要蓄水设施、构建生态水网实现非常规水资源综合利用，带来的经济社会及生态环境效益显著。一方面，方案的实施可以大大提高非常规水资源利用率，减少对当地稀缺淡水资源及黄河客水的需求压力，初步估算黄河以北地区非常规水可利用量为22390万m3/a，黄河以南地区非常规水可利用量为14550万m3/a。这部分水经处理后可作为自然保护区湿地补水水源或当地工农业用水水源。另一方面，水系周边生态环境得到大大改善，有效控制盐碱地面积的扩大，同时生态河建设在沿海形成了淡水屏障，延缓了海水向内陆的扩张，对于防治海水入侵具有积极的意义。