黄河下游引黄灌区泥沙的防治与利用研究
作者： 赵悦;许云磊;李召;张承斌
摘要：黄河下游引水灌溉的问题一直是人们关注的焦点，面对泥沙的治理问题，必须有所行动，以利于人的生活。现就相关研究进行简单阐述。
关键词：泥沙；灌溉；防治
黄河下游引黄灌区灌溉事业自50年代初期以来经过40余年的 发展 ，已成为我国最大的连片自流灌区。到90年代初，黄河下游豫、鲁两省共建成万亩以上引黄灌区96处，设计灌溉面积305万hm2，总引水能力3363m3/s。据统计，1958-1990年29年间（1962~1965年停灌），黄河下游引黄灌区共引黄河水2333亿m3，平均年引水80.4亿m3。黄河为举世闻名的多泥沙河流（各月平均含沙量见附表），引水必引沙，据系统 计算 ，29年间共引沙38.65亿t，平均年引沙1.33亿t，约占同期黄河来沙量（花园口站）的11.6%。
黄河泥沙的引进不进加大了灌区运行费用，而且治理不好还会引发灌区土壤沙化、排水河道淤积、土地盐碱化等一系列环境问题，影响灌区的持续发展。泥沙问题是黄河下游引黄灌区存在的主要问题之一。
一、泥沙防治利用的主要途径
（一）引水防沙
1、选择合适的取水口位置
黄河下游均为无坝引水。根据水力学原理并结合黄河实际，取水口位置宜选在弯道凹岸，以利用弯道环流创造较好的引水及防沙条件，引水角多在40°~75°之间
2、选择合适的引水时机
一般非汛期含沙量相对较低，而汛期含沙量相对较高。因此，要选择适当的引水时机，避开沙峰引水，在含沙量大时少引水或不引水，而含沙量小时多引水，这样就可以大大减少入渠沙量。
3、防沙工程措施及运用效果
在渠首工程布置已定的情况下，为进一步减少入渠泥沙，特别是相对较粗的底沙进入渠道，根据水流挟沙上小下大的含沙量及粒径垂向分布特点，在许多引水门口设置防沙工程如拦沙潜堰、叠梁闸板、橡胶坝等。据观测，潜堰的防沙效果可达12%，入渠泥沙的粒径也明显减小，叠梁及橡胶坝的防沙效果达20%左右。
（二）渠首集中沉沙
利用沉沙池在渠首是以往引黄灌区处理泥沙的主要措施，其方式包括自流沉沙合扬水沉沙两种。其中自流沉沙又包括一池一用（即一个池建完后再建新池）的自流沉沙合一池多用（沉沙池淤满后通过人工开挖再继续沉沙）的以挖待沉两种形式。截止到1990年底，河南省共规划沉沙池2.74万hm2，已使用84处，总面积0.94万hm2；山东省已用沉沙池面积2.74万hm2。
（三）远距离输沙、分级沉沙
即将渠系泥沙向灌区远处的中下游地区输送，在合适的位置修建沉沙地淤沉泥沙，实行远距离输沙，多级沉沙。由于在渠首集中处理泥沙难度较大，且灌区尚不具备浑水灌溉条件，而灌区中下游又有可供集中沉沙的 自然 条件，故这种方式推广较快，如山东省潘庄灌区在70km的输沙灌渠上修建了3处沉沙地，实行三级沉沙。
（四）渠系输沙减淤
由于下游沿黄地面坡降平缓，引水渠道淤积非常严重。减少淤积的主要技术环节可归纳为四个方面：第一，选用可靠的设计参数，使设计渠道的纵横断面课同时满足输水输沙的要求，在财力许可的情况下尽可能进行衬砌，以提高输水输沙能力；第二，在运行过程中要抓住黄河水位高、含沙量相对较低的有利时机进行调控运用，尽可能利用水流本身的能量减淤；第三，在水流动力无法满足输沙要求时，需采用机械措施辅助输沙。第四，进行人工清淤。
（五）浑水灌溉，输沙入田
80年代以来，随着灌区沉沙条件的变换，部分灌区充分利用地形坡降较大的有利条件，实行浑水灌溉，引黄水沙不经沉沙池直接进入各级渠道和田间，既肥田改土，又减少了渠道淤积，一举两得。目前河南省26处引黄灌区中，有20处采取浑水灌溉方式，山东省也有少数灌区在上游自流区实行浑水灌溉。
（六）泥沙的利用
引黄泥沙的利用主要包括淤改、淤背、加工建材、农民用土等方面。淤改与稻改是利用引黄泥沙改造低洼盐碱荒地的一种方式。到1990年黄河下游共累计淤改土地23.2万hm2，开发稻田面积约12万hm2。另外利用引黄泥沙开发
建筑材料具有范围广、规模小、群众自发的特点，因此受到下游群众的欢迎。
过去几十年来以集中沉沙、集中清淤为主的泥沙处理方式，导致了目前黄河下游引黄泥沙在灌区内以点（沉沙池）、线（灌排渠系）为主的分布状况，使得77.1%的泥沙淤积在沉沙池及灌溉渠系中。进一步分析，淤积在沉沙池、淤改区、骨干渠道的泥沙约占总引沙量的一半以上，而这些区域又多分布在距黄河大堤15km宽的狭长地带内。
从引黄泥沙 科学 处理合资源的合理配置来看，这样的分布结果显然不理想，并且已经带来了许多问题：大量的引黄泥沙在渠首地区集中处理，使该地区泥沙环境容量迅速减小，人为增大了今后泥沙处理的难度；由于集中清淤，沉沙池及骨干渠道两旁堆沙不断增多，不仅占压大量耕地，而且使周围土地沙化、风沙加重；进入排水河道
的泥沙，加重了排水河道的淤积，降低了河道的防洪排涝能力。
四、泥沙治理方式的 发展 趋势
引黄渠首地区自流集中沉沙的优越条件日渐消失。自引黄以来，黄河下游沉沙占地已达5万hm2，加上放淤改土23.2万hm2和稻改12万hm2，其面积已相当可观。这些地区多位于灌区渠首附近，有的灌区渠首地区已修建沉沙池或淤改多次，原来的低洼盐碱地不仅地面已抬高，而且耕作条件已发生了极大变化，若再用来沉沙其代价十分昂贵。所以，渠首地区原来的自流集中沉沙条件正在丧失，集中处理泥沙的形势日趋严峻。
通过对黄河泥沙治理形势的分析，预测今后黄河下游引黄泥沙治理的方式将可能出现以下几种趋势：
第一，浑水灌溉、输沙入田。黄河下游具有可分散处理泥沙的广阔平原。将黄河泥沙尤其是较细颗粒的泥沙分布到田间，既能减轻几种处理泥沙的负担，又能起到良好的改良突然结构、增加土壤肥力的作用，是一种最为 经济 的泥沙处理方式。
第二，渠首以挖待沉、自流沉沙。在渠道比降小、输沙能力低、远距离输沙难度大的灌区以及引黄提水灌区，引入的泥沙大部分仍需要在渠首处理。但渠首地区沉沙用地将会越来越少，修建新沉沙池的难度和费用将日益增大，因此，必将不得不在渠首实行以挖待沉、自流沉沙。
第三，远距离输沙、多级分散沉沙。灌区中下游有可供集中沉沙的 自然 条件。黄河下游沿黄地区属故黄河冲积区，在灌区的中下游地区分布有不少古河道、废河槽、低洼地等适合集中沉沙的场所。所以沿着输沙干渠自上而下修建多出沉沙池实行远距离输沙、多级分散沉沙将成为引黄灌区处理泥沙的又一有效途径。
第四，结合黄河大堤加固处理引黄泥沙。将引黄泥沙处理与黄河大堤淤背相结合，在黄河大堤背后开辟沉沙带，清水退入灌区，逐步抬高黄河北河地面，使黄河河床相对变低，不仅可处理引黄泥沙，而且能淤筑黄河大堤，提高堤防抗洪能力，是泥沙处理的一个新途径。
五、结语
引黄泥沙处理利用方式的变化必然带来泥沙分布的相应变化。随着灌区工程条件的改善、渠道输沙能力的提高和灌区管理技术的发展，采取浑水灌溉方式和远距离输沙、多级分散沉沙的灌区逐步增加，泥沙处理方式将由集中处理转向分散处理，泥沙在灌区平面上的分布也必然出现由过去的点（沉沙池）、线（灌排渠道）为主转向以线、面（田间）为主的变化趋势。