自排沙廊道技术治理小北干流泥沙的探讨
发表日期：2007-10-24 浏览人数： 作者：wozhaoliuyang 来源：
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黄河是世界上泥沙最多的河流，小北干流是黄河粗泥沙最多的河段。河段全长132.5km，是内蒙古托克托至潼关北干流的下段部分。黄河出禹门口后，由宽100米左右的峡谷河槽骤然展宽为3～18公里，河道纵比降3～6‰0，平均比降3.6‰0，河床宽浅，水流散乱，心洲、浅滩密布，主流摆动不定，属典型的堆积游荡性河段。上陡下缓，平面形态呈哑铃状，由于流速减慢，加之是三门峡水库的库尾，泥沙淤积比较严重,滩槽高差小，1960年5月～2002年10月黄河小北干流河段共淤积泥沙25.09亿立方米，年均淤积约0.6亿立方米，且淤积还在不断发展。两岸为高出河床50～200m的黄土台塬。小北干流两岸滩区宽阔，左右岸共有9块滩区，总面积约682km2，人口约8万。由于泥沙问题突出，水少沙多，水沙不协调，对下游的潼关高程、渭河防汛、三门峡水库、小浪底水库，以及流域的社会、经济、环境和河流健康都造成很大影响。
1.小北干流放淤工程及引黄灌溉
1.1 小北干流放淤工程的意义
小北干流滩区多为沙荒盐碱地，是天然的沉滞沙场所，可以堆放泥沙100亿吨，相当于小浪底水库的设计拦沙量。具有引洪放淤的良好条件，开展小北干流放淤，对改良滩地，发展生产、降低潼关高程、减少河道淤积、延长三门峡和小浪底水库的使用寿命等都具有十分重要的意义。2004年7月，黄委会已在黄河小北干流连伯滩实施了放淤试验，共淤积粗泥沙473.8万吨。同时，放淤还可以将这一河段两岸的低洼易涝盐碱地变为高产稳产良田，从而实现黄河流域的水库、河道减淤和增加耕地面积等多赢目标。
1.2 目前小北干流放淤工程存在的问题
小北干流放淤工程设计淤区面积51.05km2，分三期实施，一、二期淤区总长约23公里，平均宽约2.2公里，放淤面积51.5平方公里。其中一期工程的新民滩放淤试验,淤区面积为10.08km2，主要在国有林场范围内，现存的约2万多亩森林是国家级重点生态林，试验项目直接占用林地面积11293.5亩。工程规划及实际占用面积17265亩，包括可耕滩地7252.6亩,藕塘670.05亩，鱼塘199.16亩,林地2808.79亩，非生产用地6325.44亩，滩区现有1.5万群众，给放淤工程的实施带来一定的困难。
1.3引黄灌溉工程存在的问题
黄河沿岸有650多个灌区,小北干流沿岸有10多个抽水灌区。经过几十年的发展，沿渠道两边用于处理泥沙的盐碱低洼地，经过放淤沉沙或清淤泥沙堆积后基本变成了良田，可以沉沙的洼地已基本用完。泥沙处理带来灌区渠边土地沙化、清淤的堆沙占用耕地及沉沙场地殆尽、生态环境恶化，向河道弃水弃沙带来河道淤积等问题越来越突出，引黄泥沙已成为抽(引)黄灌溉事业发展的制约因素。
如何结合小北干流泥沙治理,研究引黄灌区泥沙资源化利用与优化配置，找出合理利用黄河泥沙的新途径，既解决引黄灌溉工程的粗泥沙危害问题，又实现黄委会“放淤试验”治理泥沙的目的，使沿黄地区在兴利的同时不破坏环境，走可持续发展之路。重要的是对降低潼关高程、减少河道淤积、延长三门峡和小浪底水库的使用寿命等都具有十分重要的意义。
2.正确认识小北干流的泥沙治理
2.1大水冲沙输沙不现实。在南水北调西线工程尚未建成以前，黄河“水少”已成定局，潼关断面的水流特性不会有大的改观，小北干流的泥沙状况将直接影响黄河水沙搭配和潼关高程变化。所以不能依靠大水冲沙输沙，要走新的治沙之路。
2.2“减少黄河小北干流粗沙”是当务之急。经对1960～1996年龙门、潼关水文站泥沙粒径分析[见表1][1]，小北干流沉淤粗泥沙的能力在不断下降，60～68年沉淤粗泥沙10%，69～86年沉淤粗泥沙9%，87～96年沉淤粗泥沙2%。
表1 黄河中游干流汛期不同时期各分组沙量多年平均值表
站 名
时 期
沙 量(亿t)
占全沙比例（%）
全沙
细沙
中沙
粗沙
细沙
中沙
粗沙
河口镇
1960～1968
1.587
0.981
0.378
0.228
62
24
14
1971～1986
0.929
0.556
0.208
0.165
60
22
18
1987～1995
0.325
0.209
0.058
0.058
64
18
18
龙门
1960～1968
10.193
4.541
2.821
2.831
44
28
28
1969～1986
6.148
2.896
1.648
1.604
47
27
26
1987～1996
4.832
2.819
1.224
0.789
59
25
16
潼关
1961～1968
12.745
6.922
3.518
2.305
54
28
18
1969～1986
9.072
5.180
2.352
1.540
57
26
17
1987～1996
6.773
4.140
1.718
0.915
61
25
14
小北干流粗泥沙直接影响三门峡水库、小浪底水库的淤积速度，影响下游河道的输沙。
2.3小北干流滩区放淤困难较大。随着党的三农政策的落实,科技的发展和农业产业结构的调整,群众在滩区挖塘养鱼、造田种药种草、植树造林,甚至利用湿地发展生态旅游等,给当地农民带来了巨大福祉。但给滩区放淤工程带来了相应的困难，大大增加了放淤的成本和难度。
2.4正确看待小北干流泥沙问题。从生态和“人与自然和谐相处”的观点来看，黄河小北干流是长期以来黄河自然水流与泥沙相互作用的产物,如果利用好了，是大自然赐予人类的天然蓄沙场、是粗泥沙天然调节场、是黄河水流的天然净化处理场,优化黄河水沙搭配的调沙场。减少小北干流粗泥沙就等于减小三门峡、小浪底水库的淤积速度，是“对小浪底水库淤积粗泥沙的预处理”。可以使小浪底水库的泥沙处理变得相对简单，使下游河道输沙的水沙搭配趋于合理。
3.解决黄河泥沙问题的建议措施
3.1放淤工程属临时一次性建筑，费用昂贵
要搞好小北干流泥沙治理,维持黄河健康生命，关键是如何利用好小北干流治理泥沙的现有条件。
黄委现设计的放淤工程必须修建一定的抽、引水枢纽设施,存在电力输变设施、引水渠道、挡水设施、退水回水设施,如引洪放淤闸、弯道溢流堰、淤区格堤、退水闸等工程,工程直接费用过大。如计划的小北干流新民滩放淤实验工程,位于黄河小北干流右岸合阳县境内，上起黄河右岸太里工程6号坝附近(放淤闸位置)，下至洽川镇幸福村、太定村附近(退水闸位置)。该工程设计引水流量为46.6～122.4m3/S，含沙量>50kg/m3。建设内容主要包括放淤闸、输沙渠、两个弯道溢流堰、退水闸、淤区等五个组成部分。其中输沙渠长度5.1公里，淤区总长度9.3公里，主要放淤长度6.7公里，平均宽度1084m,淤区总面积10.08平方公里，该工程占地1.6万亩,可放淤量1123万立方米。工程建设总工期4个月，运行期限2年，总投资1.4亿元,仅沉沙工程的建设费用相当平均沉淤每方沙的成本为12.47元/m3。如果计算工程运行需要的能源消耗、管理、防汛抢险、土地恢复费、补偿赔偿费等成本更大。
3.2目前黄河沿岸灌区存在的问题
黄河小北干流右岸有韩城禹门口抽黄、东雷抽黄、东雷续建工程、港口抽黄；左岸有夹马口引黄、尊村引黄、山西禹门口引黄、大禹渡等10多个抽(引)水站，灌区抽(引)水时,采取了各种措施引用清水或少沙水，但黄河水含沙量大，河床泥沙淤积面不断上升，导致引水必然引沙，使灌区在引水的同时，也引进了大量泥沙。据观测统计，由于渠首进水条件差，引进的泥沙比河源平均高出14.96～21.34％，其中粒径在0.1～1.0mm的泥沙比例平均高出94.63％，粒径大于0.05mm的泥沙比例平均高出47.6％，渠首引进泥沙平均含沙量19.16 kg/m3，有害泥沙平均占52.33％。
泥沙对灌区危害:正常情况下,小北干流的灌区每年可减少黄河泥沙1200万m3，每年渠道清出的泥沙占压耕地约6000亩，破坏生态环境，浪费能源。如东雷抽黄引进的每方泥沙平均多耗电2.23度，每年仅粗泥沙就多耗电120万度；与此同时，沿河各地的“建筑用砂”不断开山挖地取沙，破坏农田及生态环境，造成严重的水土流失，增大了输入黄河的泥沙量；灌区在黄河泥沙含量过大时停止引水，或者将无法处理的淤积粗泥沙用水送回黄河，造成下游不断沉淤,加重了河道淤积，形成黄河独一无二的“二级悬河”；近年来,灌区渠道边可以沉沙的低洼地几乎用完，国家环境保护力度的加大，黄河湿地保护等措施，使处理泥沙征占土地的费用大增，这些情况为“放淤工程”及灌区的泥沙处理提出了紧迫的新问题，即要探索一条黄河粗泥沙治理可持续发展的新途径。
3.3利用黄河沿岸现有水利抽(引)水设施减少黄河治沙投资，扩大治沙规模
3.3.1 小北干流沿岸这些灌区，都运行了10～30多年,建有完备的抽、引水枢纽设施、供变电设施、输水渠道及其高素质的管理人员。如果治沙工作利用黄河沿岸现有灌区抽(引)水设施就可减少治沙的部分工程投资，扩大治沙规模，长期发挥效益。如东雷抽黄十多年来在灌溉期间利用总干渠两边“低洼地”改作“简易沉沙池”沉沙的经验，包括沉沙池的建设费、土地使用费、淤满后的开发费，水量损失费等，每沉淤1m3粗泥沙成本仅3.5元左右，且基本满足灌溉沉沙的需要和要求。
小北干流这些灌区的抽(引)水枢纽,都建设了相应的排沙设施和退水设施,根据东雷抽黄灌区的经验,如果采用“自排沙廊道技术”，除了在灌溉季节结合灌溉引水排除黄河粗泥沙，也可以在非灌溉季节(约100～200天)专门沉排处理黄河粗泥沙，使细沙或少沙水回归黄河，优化黄河水沙搭配，处理小北干流滩区的粗泥沙，减少向下游输送粗泥沙的量。
3.3.2粗泥沙有望作为建筑用沙
根据东雷抽黄管理局的自排沙廊道排沙测试分析，排沙出口外的淤积粗泥沙中，粒径在0.1mm以上的占90%以上，且细泥很少，比当地建筑使用的“东王砂”还好，完全可以替代东王砂做建筑砂(见表2)，仅此，每年使东王减少因挖砂破坏的耕地300多亩，有效地减少了水土流失和入黄泥沙，保护了国家级名胜风景区生态环境。
表2 东雷二沉沙与东王沙场建筑用沙粒径比较表
粒径级(mm)
粒径级沙
重占总沙重%
大于某粒径沙重%
东雷二
东王沙
粒径D（mm）
东雷二
东王沙
1.0
[责任编辑:辣妹子]
