圩区内部的除涝灌溉规划

二、圩区内部的除涝灌溉规划

圩区人民经过长期的生产实践,创造和积累了不少除涝灌溉规划方面的经验,主要有:

1.分片排涝,等高截流

圩区地面虽平坦,但还有一定的高差,尤其是面积较大的圩区。由于地形高差大,各处自流排水的机会不同,如果不做统一规划,让高地的水流入低地,再统一外排,必然增加低地排涝的负担,甚至引起高、低区之间的排水纠纷。因此,等高截流,分片排涝,高水高排,低水低排,已成为湖区治涝的一条重要经验。

图9-7中的圩区,根据地形条件和高低分排的原则,划分成两个排水区,即一个高排区和一个低排区。在高、低区之间的分界处,布置两条高排沟(又称截流沟)分别将高排区的涝水由B、C两处排水闸分散排出。低排区由低排沟在A处排水。沿堤线F—B—A—C—G画一纵剖面,如图9-7(b)所示,由图可见,当外河水面低于位置1时,高地的涝水即可由B、C闸自流排出,如果不实行高低分排,高地的涝水统由较低的排水闸A外排,则只有当外河水面低于位置2时才能自流排水。从而可见,外河水面在1和2之间停留的时间,便是高低分排后高地所增加的自流排水时间。

图示

图9-7 圩区高低分排示意图

2.留湖蓄涝,排蓄结合

平原湖区在外江水位高于圩内地面高程时,排水系统及排水闸不能自流外排,此时应充分利用圩内原有的湖泊洼地,滞蓄闭闸期间的全部暴雨涝水或部分涝水以降低抽排流量,这是圩区行之有效的重要除涝措施。

但是随着农业生产的发展,许多地区的湖泊已大部围垦成农田,留下的湖泊很小,有的甚至全部垦殖。因此,在这些地区应当一方面适当退田还湖,留足蓄涝湖泊,或设置预备湖进行滞涝垦殖,即大水年滞涝,小水年垦殖;另一方面也可开挖排水河网,以分散的河网辅助或代替集中的湖泊进行滞涝。

圩区内保留部分湖泊面积用来滞涝的问题,是规划中讲究经济效益的问题,它对减少排涝装机的作用是十分显著的。这里可以引用下面的资料说明。

今以1km2的排水面积为例,计算两种不同情况所需排涝站的装机和投资(表9-4)。这两种情况是:①无内湖滞蓄;②有内湖滞蓄。设内湖面积占排水面积的10%(称湖泊率或水面率),蓄水深按1.0m估计;则1km2排水面积上有10万m3的蓄水容积。

表9-4 1km2排水面积所需排涝站的装机和投资比较表

图示

从表9-4可以看出,留10%内湖比不留内湖,达到同一除涝标准,所需的排水装机相差4倍之多。

根据江苏、湖南、湖北、江西等省的经验,内湖滞涝面积以占圩区总面积的10%~15%为宜。如果圩区内部没有湖泊,需新挖河网进行滞涝时,则河网的滞涝水面面积应当小些,以占圩区总面积的5%~10%为宜(相应每平方公里的土方量为10万~20万m3),否则河网土方量过大,占地太多,不易实现。

在平原圩区滞涝湖泊的规划和运用方面,各地也积累了不少经验,介绍如下:(https://www.daowen.com)

在排涝站排水能力较小,不能同时抽排全圩区的涝水时,应采用“先排田、后排湖”的排水方法,即先由排涝站抢排低田涝水,让高田涝水先入湖存蓄;待低田排完后,再将湖中蓄水排出,腾空内湖蓄水容积,以便容纳下次暴雨涝水。排湖时间不受作物允许耐淹时间的限制,只决定于两次暴雨的间歇期(一般为7~15d),这样可以增加全圩区一次暴雨后的总排水时间,从而降低排涝站的设计流量。为了做到“控湖排田”,滞涝内湖应当建闸控制。

3.力争自排,辅以抽排

在汛期,圩区的外江(河)水位一般高于地面,圩区自流排涝机会少,加上圩区内部的滞涝河湖有限,因此单靠自流外排与内湖滞涝,一般仍不能免除涝灾威胁,需要辅以抽排。但是,为了尽量减少抽排设备和抽排费用,在规划和管理时,必须采取一切措施尽量利用和创造自流排水的条件。

1)在设置排涝站的同时,要修建自流排水涵闸或保留原有排水涵闸。

2)根据圩区具体情况,分别研究采用集中建闸、分片设站或合站分闸等有利于各地自排的布置方式。

3)为了合理规划排涝站,在尽可能创造自排条件和减少抽排面积的同时,还要处理好外排与内排的关系,对外排站和内排站进行合理的布局。外排站是直接把圩区涝水排出外江(或外湖)的抽水站,又称一级站。内排站是将农田涝水排入内河(或内湖)的抽水站,由内排站抽入内河、内湖的涝水,经河湖滞蓄后,再由外排站排出外江、外湖。内排站实际上是外排站的第二级,故又称二级站。对于面积较小的圩区,一般只设外排站,而对于面积较大的圩区,则以采取内排站与外排站相结合布置的方式为宜,即由外排站控制一定的内水位,使大面积较高农田的涝水,能自流排入内河(湖),少数低洼农田设内排站。对于大面积圩区,如果只设外排站,不设内排站,这时圩区的内河(或内湖)涝水位必须控制在低田的田面以下,由此就导致:①大面积排水扬程增大;②相对降低了内河(或内湖)调蓄水位,减少了调蓄容积,从而加大了抽排流量或增大了装机容量,对排水干沟来说,也将增大底宽与工程量;③内河经常处于较低的水位,缩短了自流抢排时间。相反,如果只有内排站而没有大中型集中的外排站,圩区内河、湖水位无法控制,达不到除涝目的。所以大面积圩区,应当采取内排站与外排站结合布置的方式。二级站(内排站)的排水面积和装机容量,占整个区域和一级站(外排站)的比例,应通过方案比较,选择排涝和控制地下水位效果最好和总装机容量较小的最优方案。

4)要利用圩内河湖汛期滞涝,汛后自排。

5)抓住汛期外江(河)水位短期回落的时机进行自流抢排等。

6)滨海圩区的排水,应尽量利用落潮机会进行自流抢排。在地势特别低洼或距排水口较远的地区,则应建立抽水站排除涝水。

4.以排为主,排灌兼顾

为了达到控制地下水位的目的,圩区排水沟和灌溉渠尽可能建立两套系统做到“排灌分开”。而对于排涝站的布置,则要求尽可能做到排灌结合,以节省工程费用和发挥工程最大效益。

5.全面规划、综合治理

圩区水面积一般较大,是发展养鱼以及莲藕的良好场所,可适当考虑发展水产养殖。不少圩区还利用湖泊,人工培养珍珠。

规划和修建排灌系统,应同时考虑沿沟渠植树造林和结合布置道路系统,使沟、渠、路、林成为一个完整系统,既发展多种经营,又便利生产和生活。此外,还应考虑防治血吸虫病,注意配合灭螺工作。

滨海地区一些农田土壤含盐量较高,称为咸田(即滨海盐碱土)。部分咸田由于缺乏淡水水源,每年遭受不同程度的咸潮为害,生产很不稳定。在这些地区,一方面防止咸害,另一方面须引蓄淡水,解决农田灌溉和人畜饮水问题。

综上所述,平原圩区的除涝排水系统,一般包括撇洪沟、湖泊、河网、抽水站和排水闸(或挡潮闸)等工程措施,共同承担着规定设计标准的除涝任务,并兼顾其他综合利用的要求。而系统中每一项工程的规模和布局都和其他工程措施的规模和布局有着紧密的联系,如果能让各项工程合理配合,都处在最优的状态下工作,便可获得最大的除涝效益。因此,无论是各项措施的规模还是它们的布局甚至运行调度,都存在最优化问题,即每一项工程措施的规模如河湖水面率、抽排站最优装机容量、排水闸最优闸宽等都应在整个系统最优化基础上求得。但要解决这样一个复杂的问题,用常规的规划方法是很难完成的,而系统工程和电子计算机的推广应用,为解决这一问题提供了条件。近年来,国内已开始应用系统工程的理论和方法研究了洞庭湖地区、江汉平原四湖地区以及沿江滨海地区等圩内除涝排水系统的规划、扩建改建以及最优水面率等问题,取得了满意的成果。实践证明,系统工程用于灌溉排水系统的规划设计和管理运行等方面具有很大的优点,有待进一步研究和推广。关于这方面的内容,可参考《灌排工程最优规划与管理》等文献。