簸箕李引黄灌区水沙区域分布特征

 刘丽丽

 （簸箕李引黄灌溉管理局，山东惠民  251700）

【摘  要】  本文采用实测资料分析方法，研究簸箕李引黄灌区水沙区域分布特征。研究结果表明：簸箕李灌区水量区域分布均匀，沙量区域分布并不均匀，水沙区域分布的不协调性十分突出；灌区上游泥沙淤积最严重，下游泥沙淤积明显减轻；上游至下游淤积量夏秋灌最大，春灌次之，冬灌最小。悬沙颗粒组成与床沙粒径自灌区上游至下游呈细化的规律；灌区干支渠以上床沙大都是粒经大于0. 05 mm的沙质土，送至田间的几乎全都是小于0.04mm的泥类土。

【关键词】  水沙分布；年际变化；年内分配；泥沙淤积；输水输沙

中图分类号：TV93  文章编号：10054774( 2016) 03-0048-04

1  簸箕李引黄灌区基本情况

 簸箕李引黄灌区运行30余年，为黄河三角洲的发展发挥了巨大作用，但是灌区也存在一些问题，主要是渠道的泥沙淤积问题。灌区每年平均清淤127. 78万t，占总引沙量的28. 02%。受渠道沉沙条件的限制，灌区采用以挖待沉的方式来处理泥沙…。造成的结果是渠道两侧泥沙堆积如山，形成人造沙漠，给灌区周边人民群众生活带来了很大的破坏，灌区管理部门高度重视，在渠道泥沙治理方面做了大量工作。

 簸箕李灌区骨干渠道主要由沉沙条渠、总干渠、二干渠、一干渠组成。其中沉沙条渠设有三个不同的比降：0+ 000~5+488为1/5000；5+488~21+500为1/5500：21+250~ 21+869为- 1/670；其目的就是为了多沉沙，减少泥沙向下游输送。总干渠于1993年进行了全渠段边坡衬砌，设计流量55 m3／s，设计底宽23m，设计边坡1：2。二干渠采用地上渠与地下渠相结合的形式，于1990年秋后进行扩建，底宽从10m增至14~ 15m，底坡从1/7000增至1/6000~1/7000。一千渠始建于20世纪50年代末，该渠逆地势西行并与沙河紧靠并行，全长27km，设计底宽6m，设计水深1.8m，设计边坡1：1.5，底坡1/7000，设计输水能力10 m3／s。

2灌区水沙区域分布年际变化特征

 首先选择两个特征量代表簸箕李灌区水沙区域分布量，其一为各个渠段分水量，是指从该渠段两侧分走（或引走）的水量，对于下游没有测站的渠段，比如说一干以下分水量就是指进入一千的全部水量。其二为各个渠段滞沙量，是指停留在该渠段的泥沙量，滞沙量包括两部分，一部分是通过渠段两侧引水同时引走的沙量，另一部分是淤积在该渠段的泥沙量，同样对于下游没有测站的渠段，滞沙量就是指进入该渠段的全部沙量。表1为簸箕李灌区沿程分水特征，表2为簸箕李灌区沿程滞沙特征。由下表可见，从多年平均统计情况看，1985-2012年簸箕李灌区水沙区域分布特征如下：a簸箕李灌区水量区域分布比较均匀。灌区各个渠段分水量所占总引水量的比例差距不大，说明水量区域分布比较均匀，以此可基本反映出两个问题，一是整个灌区面上需水情况基本均匀，二是灌区整个渠道系统比较成熟，能够将引进来的水量按需求实现整个灌区面上的均匀分布。b簸箕李灌区水量、沙量区域分布的不协调性。与灌区水量区域分布比较均匀的情况相反，簸箕李灌区各渠段的滞沙量表现出明显的不均匀性，沉沙条渠年均分水比例仅为16. 67%，滞沙比例却高达27. 59%，总干渠年均分水比例仅为12. 09%，滞沙比例却高达16. 82%。因为灌区上游滞沙量较大，灌区下游相对滞沙量较小，比如二干白杨段以下年均分水比例为30. 58%，滞沙比例却仅为21. 5%，所以灌区沙量区域分布的特征是上游尤其是灌区进口条渠段滞沙量较大，下游滞沙量较少，区域分布并不均匀，与水量区域分布较均匀对比，水沙区域分布的不协调性十分突出。

3  灌区水沙区域分布年内分配特征

 图1为簸箕李灌区水量区域分布年内分配特征图，由图可见，簸箕李灌区水量区域分布年内分配特征为：多年平均情况下，灌区渠道春灌分水量占全年分水量的比例自渠道上游至下游呈逐渐减少的趋势，与此相应，夏秋灌和冬灌分水量占全年分水量的比例自渠道上游至下游呈逐渐增大的趋势。灌区上游沉沙条渠春灌分水量占全年分水量的比例为69.19%，自上而下逐渐减少，至下游二干白杨段以下，春灌分水量占全年分水量的比例减少至47. 59%，与此相应，灌区上游沉沙条渠夏秋灌和冬灌分水量占全年分水量的比例为30. 81%，自上而下逐渐增加，至下游二干白杨段以下，夏秋灌和冬灌分水量占全年分水量的比例增加至52. 41%。造成这种现象的主要原因是在大量需水的春灌期，引水量难于满足下游特别是无棣县的灌溉生产用水要求，灌区下游不得不采取加大汛期灌溉引水和加大冬季引水蓄水的措施，以缓解春季生产供水的相对不足，所以，簸箕李灌区水量区域分布存在着上游用水超量，下游用水不足的不平衡矛盾。出现这一矛盾的原因包括两方面：一是在灌区位置方面，上游用水优先于下游；二是在灌溉方式方面，灌区上游为自流灌溉，用水难于管理和控制，用水较多，下游为提水灌溉，用水易于管理和控制，用水比较节省。

 图2为簸箕李灌区沙量区域分布年内分配特征图，由图可见，簸箕李灌区沙量区域分布年内分配特征为：多年平均情况下，灌区上游沉沙条渠春灌滞沙比例大于夏秋灌滞沙比例，自总干向下，夏秋灌滞沙比例大于春灌滞沙比例，而且越往渠道下游，夏秋灌滞沙比例越大，春灌滞沙比例越小。灌区区域滞沙比例的数据能充分反映出上述特征，沉沙条渠春灌滞沙比例为46. 34%，大于夏秋灌滞沙比例42. 6%，总干春灌滞沙比例为44. 12%，小于夏秋灌滞沙比例48. 75%，自总干往下至二干的白杨段以下，春灌滞沙比例减少为37. 28%，而夏秋灌滞沙比例增大为51. 06%。灌区沙量区域分布年内分配形成上述特征的主要原因是，春灌期间灌区引水流量相对较小，尽管含沙量不高，但泥沙滞留于灌区上游的比例较大，而夏秋灌期间，尽管引水含沙量较高，但由于引水流量较大，输送至灌区渠道下游的泥沙比例明显大于春灌期间输送至下游的泥沙比例。

4灌区泥沙淤积区域分布特征

 表3为簸箕李灌区泥沙淤积区域分布特征表，由表3可见，1985-2012年，簸箕李灌区泥沙淤积区域分布的主要特征是：上游进口段淤积最严重，下游淤积明显减轻。具体表现为：位于灌区上游进口段的沉沙条渠淤积较为严重，淤积比高达15. 15%；之后的总干渠段、二干沙陈段淤积明显减轻，淤积比分别为3. 79%、2.61%；进入二干陈白段，淤积又略有加重，淤积比为3.42%；二干白杨段以下淤积又有所加重，淤积比为4. 18%：一干淤积相对较轻，淤积比为3.69%。沉沙条渠淤积严重一方面是沉沙条渠正常功能的发挥，另一方面也反映出在灌区进口段，由于引水流量相对于黄河流量大幅度减小，灌区进口段水流挟沙力大幅度减小，而引入的黄河水流含沙量又较高，大部分粗颗粒泥沙由于渠道水流难以挟带而淤积于沉沙条渠，水流流出条渠后，由于泥沙的大量淤积，进入总于以后的水流含沙量相对较低，淤积必然大大减轻。由于总干渠段、二干沙陈段不仅进口水沙条件好，而且由于实施了渠道改建、衬砌等工程措施，该段渠道边界条件相对较好，水流挟沙力较大，所以淤积最轻，进入二干陈白段以下渠段，尽管进口水沙条件好，但由于边界条件相对较差，水流挟沙力较低，所以淤积又有所加重，尤其是二干白杨段以下渠段，纵比降仅为1/10000，淤积相对较重。一干比二干淤积相对较轻的主要原因是一千的引水任务明显低于二干，引沙量也就大大少于二干引沙量，在渠道水流挟沙力差别不大的情况下，淤积必然较少。

 表4为簸箕李灌区泥沙淤积区域分布年内分配特征表，由表4可见，1985 -2012年，簸箕李灌区泥沙淤积区域分布的年内分配的主要特征表现为：a从淤积量上分析，灌区渠道上游至下游淤积量年内分配的特征均为夏秋灌最大，春灌次之，冬灌最小，因为渠道夏秋灌引沙最多，春灌次之，冬灌最小，上述淤积量年内分配特征遵循渠道多来多淤的基本规律；b从年内分配比上分析，灌区上游沉沙条渠段夏秋灌略大于春灌，至总干段夏秋灌有所增大，春灌有所减少，二干沙陈段又恢复至夏秋灌略大于春灌，二干陈白段夏秋灌有所增大，春灌有所减少，反映出渠道淤积年内分配的沿程调整作用。冬灌年内分配比呈沿程减少的趋势，由沉沙条渠段15. 2%，降低至二干陈白段4.7%；c从淤积比上分析，灌区上游渠道冬灌淤积最严重，夏秋灌次之，春灌最小，至灌区下游渠道各引水季节淤积比数值大幅度减小，且差距越来越小，反映出经过沿程冲淤调整，至灌区下游，各引水季节的水沙条件逐渐相近，淤积程度基本相当。

5灌区泥沙粒径区域分布特征

 簸箕李灌区悬沙组成的区域分布与渠道的冲淤特性密切相关。由于渠道在不同的水沙条件与边界条件的作用下，有时冲刷，有时淤积。渠道淤积时，含沙量自渠道上游至渠道下游沿程降低，悬沙颗粒组成变细；渠道冲刷时，含沙量自渠道上游至渠道下游沿程增加，悬沙颗粒组成变粗。由分析实测资料可知，就多年平均情况而言，簸箕李灌区渠道自上而下，均表现为淤积状态，只是淤积程度差距较大，所以，大多数时间，簸箕李灌区悬沙颗粒组成表现出自渠道上游至渠道下游呈逐渐细化的规律。与悬沙组成的区域分布类似，簸箕李灌区床沙粒径区域分布特征也与渠道的冲淤特性相联系。表5为簸箕李灌区床沙中值粒径区域分布特征表，由表5可见，簸箕李灌区床沙中值粒径沿渠道明显由大变小，同样表现出沿渠道自上而下逐渐细化的规律。由表5还可看出，簸箕李灌区干支渠以上床沙大都是粒经大于0. 05 mm的沙质土，送至田间的几乎全都是小于0. 04 mm的泥类土。通过分析簸箕李灌区床沙粒配曲线得出，簸箕李灌区床沙占粒径比重绝大部分的曲线中间段较陡，占粒径比重微小的曲线首尾段较平直，反映出灌区床沙颗粒小于某一粒径和大于某一粒径的比重较小，集中分布在这两个粒径之间的较窄范围内。

6主要结论

 a．簸箕李灌区水量区域分布比较均匀，沙量区域分布并不均匀，水沙区域分布的不协调性十分突出。灌区春灌分水量占全年分水量的比例自渠道上游至下游呈逐渐减少的趋势，与此相应，夏秋灌和冬灌分水量占全年分水量的比例自渠道上游至下游呈逐渐增大的趋势。灌区上游沉沙条渠春灌滞沙比例大于夏秋灌滞沙比例，自总干往下，夏秋灌滞沙比例大于春灌滞沙比例，而且越往渠道下游，夏秋灌滞沙比例越大，春灌滞沙比例越小。

 b．簸箕李灌区泥沙淤积区域分布年际变化特征是上游淤积最严重，下游淤积明显减轻。年内分配特征为：从淤积量上看，灌区上游至下游夏秋灌最大，春灌次之，冬灌最小；从年内分配比上看，灌区上游沉沙条渠段夏秋灌略大于春灌，至总干段夏秋灌有所增大，春灌有所减少，二干渠夏秋灌有所增大，春灌有所减少；从淤积比上看，灌区上游冬灌淤积最严重，夏秋灌次之，春灌最小，至灌区下游各引水季节淤积比大幅度减小。

 c．簸箕李灌区泥沙组成的区域分布与渠道的冲淤特性密切相关。就多年平均情况而言，簸箕李灌区自上而下，均表现为淤积状态，所以，大多数时间，簸箕李灌区悬沙颗粒组成表现出自渠道上游至渠道下游呈逐渐细化的规律。与悬沙组成的区域分布类似，簸箕李灌区床沙粒径区域分布同样表现出沿渠道自上而下逐渐细化的规律。簸箕李灌区干支渠以上床沙大都是粒径大于0. 05 mm的沙质土，送至田间的几乎全都是小于0. 04 mm的泥类土。