综合治理的原则与治理措施

二、综合治理的原则与治理措施

1.治理原则

北方平原地区广大群众在与洪、涝、旱、碱等灾害长期斗争实践中加深了对自然规律的认识,创造和积累了丰富的经验,总结本区治水的基本经验,可概括为以下治理原则。

(1)因地制宜,旱、涝、碱综合治理。北方平原地区虽然具有许多共同特点,但由于所在的自然地理位置和气象条件的差异,各地存在的问题是不相同的。正如前面所述,西北地区的主要问题是干旱和土壤盐碱化,淮北平原的主要威胁是易涝易旱,华北、东北等地则旱、涝、碱问题同时存在。即使在同一地区,不同部位,由于地形地貌条件、水文地质条件和水源分布情况不同,存在的问题也有很大的差异。例如,山前平原和平原河道的上游地区地势较高,排水通畅,涝碱威胁并不严重,干旱问题则比较突出;冲积平原和河流中下游平原坡水区,干旱现象虽有所减轻,但涝碱威胁则较上游加重;沿河湖洼地和滨海地区,地势低洼,排水不畅,涝碱问题则是地区的主要矛盾,因此,必须根据各地区不同的部位的具体条件,因地制宜,分区治理。

洪、涝、旱、碱的产生均与地区的水分状况有关,它们之间又存在着紧密联系。例如,华北地区,春旱严重,土壤墒情不足,干旱使夏作物播种期延迟。由于生长期推后,汛期到来时,作物尚在苗期,容易受涝,因而春季的干旱常使雨季涝灾加重。盐随水来,盐随水去,洪涝补充地下水,盐分随地下水向下游汇集,干旱季节,又随土壤水上升至地表,水分蒸发消失,而盐分则积聚在土壤表层,因此,洪、涝、旱又是发生土壤盐碱化的根源之一。由于旱、涝、碱之间存在着互为因果、互相制约的关系,单一的治理措施,不仅不能全面解决治水与改土问题,在一定的条件下,反而会产生不良后果。例如单纯解决干旱问题,片面强调灌溉而忽略防碱,有灌无排,或灌溉不当,将会引起地下水位的上升,招致土壤盐碱化;片面强调灌溉蓄水,忽视排水,也容易加重洪涝灾害。又如为了除涝治碱,片面强调排水降低地下水位,而忽视蓄水保水,土壤墒情不足,干旱问题就会突出。因此,平原易涝易碱地区对洪、涝、旱、碱等各种灾害必须综合治理。

(2)全面规划,正确处理排、灌、蓄关系。在进行地区综合治理规划时,必须根据工农业用水需要,对地面水的利用和地下水的开发进行全面规划。总的原则应是充分利用地面水和合理开发地下水。在规划中应根据地区地面水和地下水资源的分布情况统筹安排。在水源严重不足的地区,还须适当引用外区来水。

为了充分利用降雨水、地面水和地下水等各种资源,北方平原地区的治理,必须采用沟渠、水井和坑塘等多种水利设施,取长补短,互相配合。例如沟、渠与河流相通,源远流长,便于引水灌溉和除涝排水,但根据防渍治碱的要求,沟渠水位应控制在地面以下一定深度,利用村边坑塘蓄水,不占耕地,工程量小,与沟渠连通,可以互相补充,充分发挥排、灌、蓄、滞的作用。沟渠、坑塘引水蓄水灌溉,容易抬高地下水位,不利于除涝、防渍和治碱,但沟渠、坑塘却有引渗补给地下水,增加水井出水量的作用。在有浅层地下淡水的地区,利用水井抽水灌田,一方面补充地面水源的不足,另一方面又可以腾空地下库容,起到除涝防碱的作用。所以,机井在易旱易涝易碱地区兼有灌溉、排水、防渍和治碱等多种效益,并对调蓄利用地面水和地下水资源起着重要作用,在各项水利设施中居于重要地位,因而搞好机井建设,做到井渠结合,对北方平原的许多地区具有十分重要的意义。

由于旱、涝、碱综合治理对排水、蓄水和灌溉的要求之间存在一定的矛盾,在实践中必须正确处理三者之间的相互关系。例如,利用泄洪、排涝河道和沟渠建闸蓄水灌溉的地区,在规划设计中,闸门应有足够的尺寸,以保证河道防洪除涝能力;在管理运用中,必须拟定河道沟渠的防洪、除涝、蓄水制度和水量调配方案,并责成有关部门严格执行;在有地下咸水的易碱地区,利用河道和沟渠蓄水时,还要解决灌溉蓄水与除涝排咸之间的矛盾,雨季沟网应以排涝和蓄涝为主,旱季则应蓄排分开。部分沟道以排咸为主,除短期可以允许引蓄外水灌田外,大部分时间应保证用来排除地下咸水。以引水或蓄水灌溉为主的沟道,水位亦应控制在一定的深度以下,以防止土壤产生次生盐碱化。地下水库的规划设计和管理运用,也同样需要正确处理排、蓄、灌的关系。汛前通过井灌发挥井排的作用,降低地下水位,腾空地下库容,蓄存汛期雨水和地表入渗水量,但在水位超过作物防渍允许的最高水位时,多余地下径流则需通过沟渠和水井排除。

此外,应当指出,为了做到旱、涝、碱兼治,治水改土结合,达到农业增产的目的,水利措施还必须与农业措施、林业措施等密切配合。

2.治理措施

北方平原地区的治理,同样必须首先确保防洪安全,本着蓄泄兼筹,因地制宜的原则,在上游山区开展水土保持、兴建水库控制洪水的基础上,采用疏浚河道、整治堤防、利用洼淀(湖泊)蓄洪、增辟新河分洪等措施,全面解决地区的防洪问题。北方平原防洪措施与南方圩区基本相同,本章不再介绍。下面将北方平原按其自然地理条件分为三类地区,分别介绍除涝防洪以外的各种治理措施。

(1)山前平原和平原河道上游地区。在山前平原和平原河道上游,地势较高,排水条件较好,渍涝威胁并不严重,但干旱问题比较突出。这类地区,如果地面水源比较丰富,而地下水资源相对较少(例如两河冲积扇间地带)时,应充分利用地面水源,以发展渠灌为主。在有条件的地区应采用自流灌溉系统,而当地下水质良好,降雨入渗和山区地下径流补给充沛时,则应优先开发地下水,以发展井灌为主,而将地面水输送至下游缺水地区使用。

在以渠灌为主,而地下水质又符合灌溉要求的地区,可以利用渠灌入渗补给地下水的水量,发展井灌,实行井渠结合。这样,一方面可以用井灌补渠灌之不足,节约地面水资源,扩大渠灌面积;另一方面也可以通过井灌,增加地下水的消耗,降低地下水位,起到井排的作用,达到防止土壤过湿和避免土壤盐碱化的目的。

由于北方降雨量较小,许多地区地下水的天然补给量不能全部满足灌溉用水要求,因此,在以井灌为主时,必须采取措施拦蓄地表径流,增加降雨对地下水的补给,一般年份应不允许有地表径流外排,但为了保证特大暴雨年份不发生渍涝现象,应修建由排水沟道和坑塘组成的排水蓄水系统。在采取上述措施后,如仍不能满足灌溉用水要求时,为了保证长期供水,还应采取人工回灌措施,引蓄汛期或汛后河流来水补充地下水源。

山前平原地区,除修建井渠结合灌溉系统外,为了排除暴雨径流,控制地下水位和预防土壤盐碱化,还应建立排水系统。

在地上水源有保证,不需要利用沟渠蓄水,且地面有一定坡降,水位控制条件较好,地面排水比较通畅的地区,一般可以采用灌排分开的自流灌溉排水系统。如河南省白沙灌区、薄山灌区、河北省石津灌区、陕西省泾、洛、渭灌区等均属于这种类型。

(2)冲积平原和河流中下游平原坡水地区。本区地面坡度平缓,地下水位较高,涝碱威胁一般较山前平原和河流上游地区严重。在一些地面水源充足,排水条件较好的地区,采用灌排分开的形式,修建独立的自流灌溉排水系统,通过排除涝水和控制地下水位,起到除涝防渍和防止土壤次生盐碱化的作用。通过灌溉系统引取河水进行自流灌溉或冲洗压盐,并在排水系统的作用下达到改良土壤和淡化地下水的目的。(https://www.daowen.com)

有些地区,因土壤盐碱化威胁比较严重,为了防止土壤积盐,采用挖方渠道进行引水配水,并使渠道水位经常保持在地面以下一定深度,通过提水灌溉农田。由于采用挖方渠道,因此可以将灌溉渠道与排水沟道结合使用成为一套系统。

发展井渠结合、地面水地下水联合运用的灌溉系统是黄淮海平原地区水利建设的成功经验,这一经验对解除旱、涝、碱威胁和合理利用水资源,调节控制地下水位具有关键作用,对北方冲积平原具有普遍的意义。井渠结合的灌溉系统有两种主要形式。一种是以渠灌为主的井渠结合形式,地面水是主要的灌溉水源,井灌可以起到控制地下水位和补充灌溉水源的作用。多用于灌区的上部或靠近河流的地面水比较充足的地区,井灌的开采量主要决定于控制地下水位的要求。黄淮海平原每年3—4月蒸发强烈,降雨稀小,是土壤易于积盐的临界时期,在此时期通过采用适宜的井灌和渠灌用水量的比例,应使地下水位控制在防止土壤返盐的深度(轻质土2~2.2m,黏质土1.2~1.4m)。7—9月为雨季,这一时期湿润年份降雨量可达300~400mm,为了拦蓄利用入渗的雨水,应通过井灌在雨季到来之前使地下水位降低至地面下3~5m;为了防止渍涝威胁,在汛末应使地下水埋深控制在地面以下0.5~0.8m。雨季以后至来年春季返盐季节以前,在井灌井排的作用下使地下水再回降至控制返盐的深度。在井渠结合条件下这一地区要求地下水动态如图9-11所示。为了满足要求的地下水动态,河南省引黄人民胜利渠灌区在每年7—10月地下水最高水位阶段至次年春季,均停止渠灌而采用井灌,加速地下水位的回落以防止返盐;在渠灌期,则利用井灌满足由于支斗渠下游不能及时灌溉或由于土质、耕作技术、作物种类的差异,所造成的特殊需水要求;7—9月3个月旱涝交错,为了解决灌溉与除涝之间的矛盾,一般不进行渠灌。当出现小面积干旱时,则利用井灌解决,由于采用了井渠结合,促进了农业生产的发展。

井渠结合灌溉系统的另一种形式是,以井灌为主利用沟渠引蓄地表水补充地下水源的灌溉系统。这种形式多用于灌区的下游部分。在这一地区灌溉季节地表水源缺乏,主要利用浅层地下水进行灌溉。由于春季大量开采地下水,造成地下水位的急剧下降,为了补充地下水源,汛期(或汛后)在不致影响防洪和排涝的前提下,应尽量利用河道、沟渠(干、支沟)、坑塘、洼淀(湖泊)引蓄河流来水和本区降雨径流,对地下水含水层进行回灌,以供旱季灌溉。

图示

图9-11 井渠结合条件下适宜地下水动态示意图

近年来,我国华北平原的部分地区,利用河道建闸蓄水发展渠灌,结合蓄水引渗补充地下水,并利用地下水发展井灌取得了一定效果。但应当指出,北方平原地区,干旱缺水问题比较突出,在大面积利用河道蓄水灌溉时,对河流来水必须进行科学分析,并应根据水源条件对灌区的布局和规模进行全面规划。在充分利用地表水,合理开发地下水的情况下,如仍不能满足用水要求的地区,还应适当引用外区来水,为农业生产创造必要的条件。由于这一地区骨干河(沟)道除满足排涝、滞涝、防渍、排咸、控制地下水位,改良土壤和淡化地下水的要求外,还有引蓄外水,进行灌溉的任务,因此,常采用挖方渠道,且具有较大的深度和断面。一般干沟深度常在4~5m以上。根据防渍改碱要求,沟内水位并应保持在地面以下一定深度,为了做到分级蓄水,分级排水,使雨季涝水蓄泄自如,旱季灌水调配灵活,地下咸水有排泄出路,骨干沟道应联通成网,以便一处有水,可以由多条沟道滞蓄和分泄。在地势低洼(或洪水顶托)和沟渠涝水不能自流外排时,则通过抽水站抽排。由于沟沟相通,涝水可以分散到几个抽水站排除,因此,可以大大增加排水能力。

骨干河网的布置应尽量利用天然河道或已有的排水沟,并在原有基础上予以加深、展宽,为了适应蓄水要求应在保证排水通畅的前提下,适当减小比降。在地形平缓的地区,主要蓄水沟道(支沟)可以垂直等高线布置。为了减少工程量和交叉建筑物,骨干河网还应和县内主干公路结合布置,在可能条件下,应尽量利用现有公路沟修建。

支沟间距视蓄水要求而定,间距过大,蓄水量小;间距过小,土方量增加,建筑物增多。根据河北静海县经验,骨干蓄水沟道(相当于支沟)深度为4~5m,底宽7~10m,间距3000~4000m,斗沟深度为3.5~4.5m,间距为1000~1500m。这一地区虽然总的说来地势比较平缓,但内部高程仍有差异,为了做到按高程分级蓄水、分级排水、灌溉时蓄而不碱,排涝时合理调度,沟渠分散泄水,抽水站负担平衡,在支斗沟上必须设置节制闸。

沟渠的布置应考虑尽量缩短排水路径,加大排水速度,增加利用河流低水时期自流抢排的机会。在地势低洼需要抽水排水的地区,抽水站应尽量做到排灌两用。

沟网地区一般采用抽水灌溉。为了提高抽水设备的效率,并便于管理,有时采用集中提水,在斗渠以下修建统一的灌溉渠系,与排水沟道分开形成两套系统;有时采用分散提水的方式,由小型抽水站抽水至灌溉农渠;井渠结合地区,自沟网抽水与沟边机井抽水可以共用一套设备。

(3)沿河沿湖洼地和滨海平原地区。这类地区的地形平缓,地势低洼,汛期内有暴雨径流汇集,外受洪水或潮水顶托,容易渍涝成灾;干旱年份或干旱季节还受到旱灾威胁;沿河低洼盐碱地区和滨海地区,土壤盐碱化问题比较严重。

为了做到遇涝排水,应采取截岗圈圩,挖沟排水,建闸建站等措施,在沿河沿海应多设排水出口,做到内外分开,高低分开,高水高排,低水低排,利用落潮和外河低水时机通过水闸自流抢排;在无自流排水条件地区,则利用机电排灌站,进行抽排,排除涝水,降低地下水位,以达到除涝防渍的目的。

为了做到遇旱有水,在当地地面水源充足地区,应修建灌溉系统和抽水站,以便引水灌田。在当地地面水源不足需利用河道和沟道引水、蓄水的地区,常采用排、灌、蓄结合的沟网系统;在地下水质较好的地区,应利用地下水发展井灌,实行井渠结合。

沿河低洼盐碱地区和土壤盐碱化问题严重的滨海地区,在有灌溉水源的条件下,应在水平排水或竖井排水的基础上,冲洗压盐、种稻洗盐,利用高含沙量的河水放淤改碱,并结合农业措施改良土壤,淡化地下水。在有淡水来源的地下咸水地区,还应利用明沟、竖井排除咸水,或利用水井抽取地下咸水与淡水混合进行灌溉;在水资源缺乏地区应利用微咸水进行灌溉,降低地下水位,腾空地下库容,以拦蓄入渗雨水和人工回灌的淡水,补充地下水资源,达到排咸补淡,逐步改造咸水的目的。

由上可见,本地区的综合治理措施,除考虑预防土壤盐碱化和改良盐碱地的要求以外,与南方平原圩区的治理基本相同,故本节不再详述。以下着重论述预防土壤盐碱化和改良盐碱地的水利措施。