农业工程论文
摘 要： 黄河属于国内最重要的一条河流，针对灌溉有十分关键的作用。但黄河水内有较大的含沙量，令引黄灌区于引水的基础上必定会引入大量泥沙。针对黄河下游的引黄灌区而言，通过近几年的发展，引黄除淤以后大都变成了良田，能沉沙的洼地极少。在泥沙处理过程引起了诸多问题，包含生态系统恶化、堆沙区耗尽等，针对泥沙的处理使用已变成引黄灌溉行业发展的关键影响因素。文章重点介绍了引黄灌区泥沙资源应用情况，并阐述了引黄灌区泥沙资源使用时值得注意的事项。
关键词： 引黄灌区; 泥沙资源; 应用分析;
Abstract： The Yellow River is one of the most important rivers in China and plays a key role in irrigation. However, there is a large sediment concentration in the Yellow River water, which will inevitably introduce a large amount of sediment in water diversion. In view of the Yellow River Irrigation District in the lower Yellow River, through the development in recent years, most of the yellowings have become fertile after the dewatering of the Yellow River, and there are very few shoals that can sink sand. The sediment treatment process has caused many problems, including the deterioration of the ecosystem and the exhaustion of the sand-sanding area. The treatment of sediment has become a key factor affecting the development of the irrigation industry. The article focuses on the application of sediment resources in the Yellow River Irrigation District and describes the matters worthy of attention when using sediment resources in the Yellow River Irrigation District.
Keyword： Yellow River irrigation area; sediment resources; application analysis;
0、 引言
中国属于农业大国，对于农业经济建设，引水灌溉属于十分关键的操作形式。黄河是国内最重要的一条河流，引黄灌溉也属于灌区农业经济建设十分关键的形式。但黄河水含沙量较多，在引黄灌溉阶段无法规避的引入诸多泥沙，导致泥沙问题十分严重。但就像任何事物那样，泥沙也存在两面性。经过科学使用泥沙资源，不仅可以持续改善引黄灌区的生态系统，还对灌区的经济建设带来显着效果。因此，针对引黄灌区泥沙资源应用进行探究，对于不断推进引黄灌区经济建设具有十分现实的作用及意义。
1、 引黄灌区泥沙的影响
黄河是多泥沙河流，引黄灌区在引水的基础上将诸多泥沙带进灌区的灌排系统，严重威胁到引黄灌区灌溉工程的运作及管理，甚至加快引黄灌区的生态自然恶化。从一定意义上说，泥沙问题的解决关系着引黄灌区的长远发展。渠道处于灌溉系统的关键位置，其输水输沙性能的高低直接影响着灌区可否正常运转。引黄灌区引水阶段泥沙的反复淤积直接缩小了渠道过水断面，导致渠道输水性能降低。渠道输水性能的降低将导致输沙能力的变化，虽然针对部分特定条件下，因输水性能的降低造成输沙能力的变化比较繁琐，但从整体上来说，渠道过流水平下降必定造成输沙率削减，从而加快渠道阻塞，若不立即清理，会阻碍灌溉工程的顺利运行。当泥沙于渠系内大量淤积且可能会影响灌溉结构，渠系就应当进行清淤。因为清除的淤沙绝大多数状况下沿着渠道两边堆放，伴随泥沙的持续积累，泥沙会越来越多，这样不仅加大了清淤的困难性，而且伴随风雨进到渠道的泥沙量也表现出逐渐增加的态势。此外，因为清淤的泥沙无法无限制的堆高，只能逐步侵占渠道两边的土地资源，其直接造成渠系两边土地的急剧沙化。引黄灌区的清淤堆沙于渠道两边产生面积很大的人造沙漠，对附近的生态自然造成了严重危害。不仅表现为降雨引起的水沙流失，渠道两边的堆沙容易受到雨水的侵蚀，造成渠道反复性淤积或者引起良田沙化。
2、 引黄灌区泥沙资源应用的对策
引黄灌区泥沙应用模式很多，比如放淤改善土壤、淤临淤背加固等等，经过充分使用泥沙资源，可以产生显着的社会效益及经济效益。但就当前情况来说，针对泥沙资源的了解比较单一，未深入探究泥沙资源的供需关系，缺乏促进泥沙资源化所要的技术条件及手段，在一定程度上限制着灌区的长远发展。
2.1、 放淤改善土壤
黄河下游灌区渠道两边有很大范围的背河洼地，原来经常受到诸多自然灾害的影响，比如病虫、风沙等。但采取引黄灌溉以后，在该地区实行了很大引黄淤改，促使原来的涝洼盐碱地获得明显改善。但伴随时间的推移，部分灌区渠首附近洼地已被用完，渠首自流沉沙已非后期泥沙处置的重要形式，放淤改善土壤应当从渠道下游着手。
2.2、 淤临淤背稳固堤坝
黄河下游河床比地表高一些，而且堤坝的外部有几百上千米宽的背河洼地，因此需要定时增高与加固堤坝。相关管理部门可以借助引黄泥沙资源来加固堤坝，该方式不仅可以更好加固黄河堤坝，而且还科学的处理了常年清淤的诸多泥沙。据有关资料统计得知，直到2017年堆积的淤背已长达1328千米。经过近几十年黄河洪水与其他影响要素的考验得知，淤临淤背项目具备显着效果，而且还利用了灌区渠系内泥沙，对渠道的正常输水十分有利。
2.3 、泥沙综合应用方式
黄河是含沙量很多的河流，引黄需要引沙。引黄灌区治理泥沙最关键的途径为：(1)在灌区上游修建输沉沙区，将大量颗粒较粗的泥沙沉淀于这一区域；(2)远距离运沙，选取浑水入田模式将泥沙带入田间。随着引黄灌溉区的不断发展，渠道两侧适合建造沉沙池的低洼盐碱地基本上都用尽，并且通过治理和农田基本建设，已变成中、高产良田，失去了自流沉沙的重要条件。有些灌区选用“以挖代沉”集中治理泥沙，将输沙渠和沉沙池淤沙聚集在两侧，随着清淤量逐渐增多，清淤工作越来越困难，占用耕地不断扩大，引起了严重的沙化且在不断扩大。泥沙治理导致渠首沙化、堆沙面积殆尽、生态系统恶化、弃水弃沙造成的河道淤积现象日益严重，引黄泥沙成为引黄灌溉行业发展的关键限制因素。
对于上述情况，通过研究和探析黄河下游的灌区泥沙情况，分析引黄灌区泥沙使用与科学分配，找到合理应用泥沙的途径，改善引黄泥沙现状，使引黄灌区基于兴利且不破坏生态，遵循可持续发展道路，对保证引黄灌溉行业的稳定发展有非常明显的作用。
2.4 、泥沙处理与应用方式
通过实地调查，引黄灌区域泥沙治理与应用方式包含沉沙池沉沙、放淤应用、运沙到田、机淤固堤、建材生产与农业用土等多种方式。
2.4.1、 沉沙池沉沙
主要包括根据淤改自流沉沙、根据淤背沉沙、多级划分沉沙、远程运输统一沉沙、自流沉沙用挖待沉、扬水沉沙诸种方式。而自流沉沙、用挖待沉属于传统的形式，是当前大部分灌区治理来沙的重要途径。通过沉沙池实现统一沉沙属于黄河下游引黄灌区治理泥沙的一种重要成功经验，如今依旧是引黄泥沙治理的重要方式之一。不管是自流灌区、提水灌区或者补源灌溉，均应当先把引入的一些泥沙，特别是颗粒很粗的泥沙经过沉沙池统一淤沉下来，由此确保各级渠道的顺利运转。
引黄灌区沉沙池由平面形式能分成湖泊型、条带形以及梭形等多种形式。通过长时间对沉沙池应用的成功经验、观测实验以及理论研究分析显示，湖泊型沉沙池因水流进到池口后突然分散，流速突然变减，导致泥沙都沉积在沉沙池上游段的入水口处，这样极大限制着正常引水，沉沙池有用容积无法获得充分使用。通常由池内流出的水基本变清，不满足沉沙池阻粗排细的应用原则，不益于使用泥沙完善洼碱荒地，而且由池内流出的清水还将造成渠道冲击。带形条渠沉沙池，因为在池子入口后的不远位置断面突然加宽，上段落淤较多，在其下部落淤较少，导致沉沙池的首尾位置落淤量差别达到3-4倍。但是梭形条渠式沉沙池，因其断面从入口位置开始加宽，随后再不断收缩，水流从急慢慢变缓，然后慢慢增速，泥沙在沿程可以较为均匀的沉降，首尾位置的落淤厚度差只有40%左右。在3种沉沙池方式中，效果最佳的时梭形条渠式沉沙池，其次是带形条渠式。根据淤改自流沉沙，根据淤背沉沙两类形式科学使用了沉沙池内的淤沙，由害为利。多级化散沉沙，远程运输集中沉沙等途径降低了渠首沉沙的负担。扬水沉沙属于近些年新兴的形式，经扬水沉沙，既能够拉沙冲刷沉沙池进口前的输沙渠；而且，进到沉沙池水流经扬水设备提高，避免了沉沙池口引水受阻的问题，令过沉沙池水流尽可能运输沉沙池内后方，有助于延伸沉沙池应用期限。
自然沉沙大都用在低洼地与土壤不好的区域，该种沉沙形式用工少，操作简单，然而占地多。按照地形条件与需沉沙总量确定范围，筑一围堤就能使用，沉沙池进口通常不做项目，出口要设置拦沙闸，确保泥沙淤积大小。位山灌区东西侧沉沙区于1983年以前，均是自然沉沙形式。
用挖待沉指在沉沙区天然沉沙淤平丧失沉沙作用后，接着通过人工和机械清淤建田，通常高出地表7米左右，建设人造高地。该种沉沙形式占地少，可是用工多。用挖待沉形式位山灌区出现在1983年，因为沉沙区两边低洼地通过本地群众出理，己变成丰产田，新占田地非常困难，为削减占用土地，合理使用沉沙空间，安装沉沙计划，有目的地对沉沙池实现以挖待沉，起到一定的沉沙效果。
2.4.2、 灌区除淤
引黄灌区除淤，在当前是关键的泥沙治理途径。其包含沉沙池的用挖待沉、灌溉渠系与排水河道的除淤等。除淤方式包含人工、机械以及水力挖泥等。
2.4.3 、放淤应用
经引黄淤改、稻改，采用了诸多泥沙，很多灌区渠首周边的洼地已变成稳产高产基础耕地。
2.4.4、 浑水灌溉，运沙到田
浑水灌溉属于相对于通过沉沙池沉淀很粗颗粒泥沙后，把细颗粒泥沙送往到田的另一种形式，指含沙水流通过沉沙池流程通过输水渠道进到田间。其最明显的特征是把引入泥沙的治理应用从点转变成面，扩展了泥沙应用领域，削减渠道淤积。沉淀泥沙的理想状态为，进到输沙渠的泥沙尽量少集中在渠首，而朝灌区中、下游与分支渠道运送，让绝大多数泥沙（60%-70%）进到田间（指浑水灌溉），而且处理的泥沙沿程经科学使用不会出现累积性堆沙。若使这个模式变成现实，从技术方面来说即实现泥沙远程运输。要削减输沙通道的泥沙淤积，除原来行之有效的项目措施外，动力最佳取决于水流本身，即经过增大水面比降，提高流速，增大渠道中水流运送泥沙性能来实现泥沙远送的目标。提升水流动力的常用技术手段即在渠道恰当位置建设提水泵站扬水进渠与分流。
要实现泥沙尽量朝田间运送，削减渠道淤积，需对现有项目展开系统分析，根据改扩建、科学调节渠网分布，尽量增加输水通道纵坡，以取得提升灌溉引水位、削减渠道淤积、节约灌溉费用等一系列成效。
2.4.5 、机淤固堤
淤临是淤顺堤串沟，淤背是淤积背河洼地。该方法在加固黄河堤坝的基础上，又科学应用了年复一年除淤的诸多泥沙。通过长时间黄河洪水研究，验证淤临淤背效果效果十分明显，经济与社会效益也非常可观。
2.4.6 、建材生产，农业用土
依靠清淤泥沙研制建材包括三种形式:压制灰砖、烧制砖瓦，加工灰沙砖与掺气水泥，使其变成当地建材基地。依靠灌区泥沙研制建材，不仅提升了人民生活质量，还治理了泥沙。
2.4.7、 节水灌溉
灌溉范围的节水工艺包含渠道衬砌、低压管路送水灌溉、喷灌、微灌与田间项目改造和井渠结融合，地表水、地下水结合应用等节水方法，科学节水，削减渠道淤塞。在渠道渗水时，时间变量属于关键因素，若其它因素一样，输水周期越长，则渗水损失量越多。按照灌区在集试区试验信息，在没有衬砌的情况下，通过优化管理（指尽可能根据规划流量引水，减少输水时间），能降低渠道输水亏损的30%～50%，而且，还能提升灌溉水的使用率。强化用水控制。在输水控制中，由于管理不善、项目失修、建筑结构漏漏等原因引起的漏漏损失，大概是渠道输水损失总数的18%。经加强控制，如严格落实用水程序和制度、及时闭合闸门、强化建筑结构维护等，漏漏损失是能减少的，进而提升水的应用率，还降低了朝排水河道内的排放量，减少河道淤积。采取适时引水，统一引水，短时间引水，节省灌溉用水，合理使用水资源，削减了灌区的整体淤积量。自采取节水减淤之后，灌区少引入泥沙20%之上，不仅降低了灌区清淤压力，还处理下游地（市）用水冲突，取得了事半功倍的成效。
2.5、 创建“引黄渠首沉沙池经济特区”
引黄灌区于经济、社会、生态以及环境等领域都获得了明显效益，对推动本地工农业发展以及人民生活质量的提高起到了重要意义。但在灌区大范围受益的基础上，渠首沉沙区人民却饱受沙害影响，诸多赖以生存的土地受到占压，人均耕地从原本的二亩多减少到一亩左右，很多村庄人均已不够半亩；运沙渠两边出现的沙龙占用农田，限制农作物生长;池中逐年清淤产生沙化高地，凹凸不平，跑水跑肥，产量不高；渠道全年输水造成两边土地盐渍化严重，碱地范围扩大至20000多亩；输沙渠与沉沙池的创建打乱了以往的水系、交通、邮电项目，生态严重、环境闭塞、生产滞后，已产生新的经济贫困区。通过调研发现，区中粮、棉平均单产是444kg/亩与34kg/亩，只是灌区普通农田的64%与54%；人均收益420元，相较于同年全灌区中农乡人均收益750元少44%。长时间以来，对池区人民尽管给予适当的迁占赔偿，可是依旧为补偿性质，只可以处理低标准的温饱，无法从本质上帮助人们处理生计问题，脱贫致富。怎样治理渠首沉沙池区域落后于灌区整体经济发展之间的冲突，既是引黄灌区稳定发展的需求，还是落实“以人为本”，一心一意为群众服务的关键表现。
由此提出了创建“引黄渠首沉沙池经济特区”的想法。特区经济开发整体发展战略：在全面开发、科学使用特区资源的同时，夯实基础创建。(1)初步修建公路、邮电以及水电等项目；(2)不断完善产业结构，初步创建农林牧副渔业整体发展基地；(3)初步创建以开发使用引黄泥沙资源为重点的建材工业区；(4)初步创建以果品生产、食品生产等为中心的农副产品深度生产基地；(5)初步创建以刘集镇为核心，以附近乡镇为桥梁的特区商贸系统。
3 、结束语
综上所述，引黄灌区泥沙淤积导致灌区渠系的输水能力降低，泥沙问题严重影响灌区的运行管理和可持续发展，不断探究泥沙处理利用的途径和方式意义重大。泥沙具备两面性，做好引黄灌区泥沙的处理应用，既能够改善引黄灌区的生态环境，又能够给灌区经济建设带来显着效益。
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