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滨州市平原水库建设的几个关键问题与解决措施

2016-03-11崔淑霞

海河水利 2016年1期
关键词:优化设计

崔淑霞

(滨州市海河管理局,山东 滨州 256616)



滨州市平原水库建设的几个关键问题与解决措施

崔淑霞

(滨州市海河管理局,山东 滨州256616)

摘 要:山东省滨州市属北方干旱缺水地区,为解决水“瓶颈”对经济社会发展的制约,该市投资20余亿元兴建133座平原水库,库容达到8亿m3,为人畜饮水和工、农等业提供了优质水资源,有效地缓解了水危机。根据当地地理特点和水库类型,深入探讨了平原水库占地多、淤积快、湆碱土地、水量损失等几个关键问题的解决措施,提出优化设计、多源并蓄、沉沙减淤和堵漏截渗等建议。

关键词:平原水库;优化设计;沉沙减淤;多源并蓄;防治渗漏

滨州市位于山东省北部,属北方干旱缺水地区,年降水量小,地下淡水资源贫乏,水供需矛盾尖锐。为解决水“瓶颈”制约,滨州市自1995年起大举兴建平原水库,为工业生产和农业抗旱供水,解决了城乡居民饮水困难,产生了巨大的经济、社会和环境效益。但是,由于目前存在着水源单一、泥沙淤积、湆碱土地和水量损失大等问题,严重影响了工程效益的发挥。因此,应深入探讨平原水库建设的水源、泥沙、水量损失、占地等关键问题的解决措施,以利今后扩大蓄供水能力,提高水库利用效率,为全市经济社会发展提供可靠的水源保障。

1 建设缘由

滨州市南部为泰沂山北麓丘岭地带,北部为渤海湾南岸的荒碱涝洼,面积9 609 km2,辖5县2区1个经济开发区1个高新技术区1个北海新区。全市多年平均年降水量566.7 mm,最小年降水量336.3 mm(1968年);多年平均年径流量5.5亿m3,由于拦蓄工程少和河流污染严重,可利用量2.2亿m3。境域除小部分为山丘地外,大部为黄河填海造陆形成的退海之地,地下水矿化度高,可开采利用量4.68亿m3。全市当地可利用水资源总量6.88亿m3,人均占有当地可利用水资源量147m3,属水资源严重贫乏地区。水资源贫乏的“瓶颈”长期制约着经济社会发展,工业常因缺水而限产甚至停产,农业缺水灌溉禾苗枯死,一般干旱年份受旱面积27万hm2,严重干旱年份受旱面积38.1万hm2,占全市耕地面积的90%以上,逾百万人吃水发生困难,沿海地区居民只能依靠政府送“救命水”维持生存。为了满足工、农业和居民生活用水需要,每年需从黄河引水12亿m3。但是,黄河水是可用而不可靠的,特别是自20世纪70年代起连年发生断流,更加剧了水资源危机。为此,1995年,滨州市决定大规模建设平原水库,丰蓄枯用黄河水,解决水供需矛盾。

2 建设历程

黄河自西而东横贯滨州腹部,长94 km,滨州具有得天独厚的引黄条件,但在新中国成立前,百姓谈“河”色变,只忧黄河水患,一味筑堤防洪,却无引水兴利之举。新中国成立后,随着治黄事业的蓬勃发展,滨州于1955年开始引黄抗旱,1958年建设以黄河为水源的平原水库。但在1995年前,由于缺乏经验和经济能力所限,已经开工的水库有的中途而废、平库还耕;勉强建成的几座小型水库也只能解决少数村庄居民的吃水困难,农民仍然是“靠天吃饭”。20世纪90年代后,地方工农业生产蓬勃发展,经济社会对水的需求量更大,水资源贫乏的问题更加凸显。而恰在此时,黄河也频频发生断流,成了季节河,依赖黄河而生存发展的滨州陷入了困境。在经历大旱无雨、黄河断流的灾难以后,滨州兴起了市县建1 000万m3、乡镇建100万m3、村建10万m3平原水库的高潮,市、县、乡、村上下联动,万众一心,在几十座平原水库建设工地上,奋力拼搏,昼夜奋战,市、县、乡各级领导干部吃住在工地,一线指挥,数千台施工机械日夜轰鸣,施工人员“歇人不歇马”(即人员轮流干、机械不停班),有许多施工人员生了病、受了伤也不下战场。经多年坚持不懈的连续施工,至2015年建成库容10万m3以上的平原水库133座(其中1 000万m3以上库容的水库24座,500万~1 000 万m3库容的水库35座,10万~100万m3库容的水库74座),总库容达到8亿m3。

3 存在问题

3.1水库面积大,占地多

滨州市的平原水库多建在低洼地和故河道,由于这些地方潜水埋深浅且矿化度高,不宜挖的太深。为了达到设计库容,必须扩大水库面积,增加了库区占地。据调查,中型水库有10余座占地面积在400~780 hm2,无棣县埕口水库占地780 hm2,沾化县毛家洼水库占地700 hm2,博兴县纯化水库占地740 hm2,无棣县芦家河子水库占地420 hm2、明湖水库占地470 hm2。此外,小(1)型水库中也有不少水库占地300~400 hm2。这些水库占用耕地多,减少了耕地面积。

3.2库水外渗,碱化土地

滨州市建成的部分中型水库和小型水库由于是半地上半地下形式,库周由土质坝围成,防渗措施不力,存在着渗漏湆碱土地的现象,抬高了地下水位,库周土壤潮湿化,改变了原耕地的结构,弱化了耕作价值。有的虽然也进行过整治,但收效甚微,随着渗漏的逐年增加,盐碱地逐渐外延。

3.3蒸发渗漏,造成水体损失

滨州市多年平均年蒸发量1 893 mm,由此推算,水库面积越大蒸发量也相应增加,无棣县埕口水库年蒸发损失700万m3以上,滨城区东海水库、无棣县芦家河子水库和明湖水库等年蒸发损失水量均在300万~500万m3。另外,由于水库围坝长(中型水库围坝长7 303~12 647 m),有的围坝虽然也采取了一些防渗措施,但仍有水量外渗,而那些尚无防渗设施的围坝外渗量更大。据估算,水库蒸发和渗漏的水量约占水库可利用量的20%左右。

3.4部分小型水库功能弱化

滨州市建设小型水库的初衷是解决农村特别是沿海地区人畜饮水困难,以坑塘的形式散布在农村,这些水库在2005年前为解决农村饮水困难发挥了积极作用。但是,2005年全市实现村村通自来水后,这些小型水库的供水使命便告结束。由于这些水库库容小,用于抗旱灌溉的作用不大,现已弱化了蓄水供水的功能。

4 解决关键问题的措施

滨州市兴建平原水库,实施丰蓄枯用,无疑是缓解水资源短缺的有效手段,产生了巨大的经济、社会和环境效益,但对目前存在的问题也不可忽视,应采取有效措施加以解决,以促进平原水库建设健康发展。

4.1水源

由于黄河在滨州为地上“悬河”,引黄便利,目前已建成的平原水库均以黄河水为唯一的水源。这种单一水源的方式是不可靠的,因为黄河水也不是取之不尽、用之不竭的资源,黄河频频发生断流即是明证。20世纪80年代,黄河年来水量311亿m3,而90年代却骤减到188亿m3,从1991年起连续7年发生断流,1991年断流2次共17 d,1992年断流5次共82 d,1993年断流6次共61 d,1994年断流3次共25 d,1995年断流2次共122 d,1996年断流7次共136 d,1997年竟然断流13次共226 d。即使是不断流,也有很多时候因水位太低而引不出水,或引水量很小。因此,把平原水库的水源单一定位在黄河上是不可靠的,应广开水源渠道。据实测,全市每年汛期产生的径流和上游汇入的客水,有近10亿m3未被开发利用而白白流入大海。因此,平原水库在引蓄黄河水的同时,还应较多地拦蓄当地雨洪和徒骇河、马颊河、德惠新河、支脉河等河的汛期客水,这样既可节约黄河水资源,使黄河有足量的水量冲刷河道,减轻淤积,又可减少当地雨洪资源的浪费。

4.2泥沙

近几年,由于黄河来水量日趋减少,滨州市在黄河水含沙量超过60 kg/m3的情况下,也不得不抢引、抢蓄。高含沙量的黄河水进入引水渠道和库区后产生淤积。解决水库淤积的主要途径应是扩建沉沙工程和衬砌输水渠。目前,滨州的引黄灌区沉沙池已使用多年,淤积已甚,应考虑利用沿黄洼地和盐碱地扩建沉沙工程,引出的黄河水经沉沙后再输入水库,这样做既可减轻水库淤积,又可利用黄河泥沙淤填洼地,改造盐碱地。在输水渠方面,一是应加大渠道比降,二是进行衬砌,减小渠道糙率,加大流速,提高挟沙输送能力,将泥沙输送到较远的沉沙工程,这样可减轻输水渠淤积,节省清淤成本。

4.3水质

水质是水库的生命,水质的好坏决定了水质的价值和利用率。为城乡居民生活和精细工业供水的水库,要特别重视水库水质,引黄蓄水也同样不能疏忽。须知,当今黄河也是污染十分严重的河流,据2007年监测,黄河全流域污水排放量已超过44亿t,每年排入黄河的COD超过140万t、氨氮15万t,分别超出黄河水环境容量的1/3和2.5倍。由于污染物大大超出黄河水承载能力,在7 274 km黄河干、支流河段中,符合标准的Ⅱ、Ⅲ类水质河长仅占38.7%。因此,引黄水库要不间断地监测黄河水质,避污蓄优,确保群众吃上洁净水、安全水。凡库容较大、进出库周期长的水库,要加强洗库,降低氧化物的含量。凡利用水库开展养殖的要合理选择项目,不能污染水。人饮水源地要加强管理,划定保护范围,设置保护设施,加强水生态文明建设。

4.4蒸发渗漏

蒸发渗漏是各类水库普遍存在的问题,也是水库水量损失的主要原因。水库面积越大,蒸发量也就越大;水库围坝越长,渗漏损失的水量也越大。因此,科学确定水库面积大小和围坝长度,是减少蒸发渗漏损失的关键措施。现已建成的水库面积偏大,蓄水浅,蒸发量约占库容的20%。今后,若再新建水库,要注意适度加深或筑高围坝,增加蓄水深度,减少蒸发渗漏,提高蓄水利用率。对已建成的水库,要利用先进的防渗技术,如采用围坝灌浆技术,加固围坝,减少渗漏;采用垂直铺塑技术,减少库底渗漏;采用异型混凝土护坡,使衬砌面更加牢固,防止衬砌面裂缝渗漏。

4.5盐渍化防治

为了防止或减轻因水库渗漏而造成库周土壤盐渍化、防止盐碱地面积扩大,应在水库周边开挖截渗沟,构筑截渗墙,将水库渗水拦截在截渗沟内,排入河道,以降低库周地下水位,防止土壤次生盐渍化。

4.6优选库址

为减少水库占地,库址应尽量选在故河道、自然洼地、城乡建设取土场和坑塘等处,不占用或少占用耕地,确保基本农田不减少;要注意水库的均衡布局,视供水区域的大小、用水户的多寡、人口密度、耕地面积和用水规模确定水库的疏密和大小,切不可太密,以免造成利用率低、水量损失等水资源浪费;也不可太疏,太疏则所蓄水量不敷利用,达不到建库的目的。为农业灌溉供水的水库,要充分利用现有库容,增加调节频率,以增加蓄水量,满足抗旱和灌溉用水。

中图分类号:TV697.3

文献标识码:B

文章编号:1004-7328(2016)01-0030-03

DOI:10.3969/j.issn.1004-7328.2016.01.010

收稿日期:2015—11—02

作者简介:崔淑霞(1969—),女,工程师,主要从事水利工程建设与管理工作。

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