黃河三角洲非常規水資源綜合利用

卜慶偉，辛宏杰

(山東省水資源與水環境重點實驗室，山東 濟南 250013)

黃河三角洲是指以寧海為頂點，北起徒駭河以東、南至支脈溝口的扇形區域，總面積5450km2。黃河尾閭的多次擺動造就了近、現代黃河三角洲上部平原[1]。受自然地理環境影響，當地土壤以鹽化潮土和濱海鹽土為主，含鹽量高，土地鹽堿化嚴重[2-3]。

黃河三角洲地區多年平均降水量為551.9mm，多年平均徑流量4.69億m3。該區地下水受補給方式的影響，礦化度多數在3 g/L以上，可利用的地下淡水主要分布在小清河以南的廣饒縣境內，北部主要分布于黃河灘區及黃河故道的部分地段[4]。全區地下水可開采量為1.06億m3。黃河是當地最主要的客水來源，占當地供水量的90%以上[5]。然而，受自然及人類活動的影響，黃河徑流量呈下降趨勢[6]。

黃河三角洲地區水資源供需矛盾突出，黃河三角洲中心城市——東營市人均水資源量為296.5m3，僅占全國的12.9%、全省的86.2%。根據當地水資源開發利用規劃資料的一次平衡條件分析顯示，2015年在50%、75%保證率下的缺水量分別為2.73億m3和4.06億m3；2020年在50%、75%保證率下的缺水量分別為3.71億m3和4.86億m3；與此同時，該區非常規水資源，包括雨水、再生水、灌溉尾水等的利用水平較低。再生水利用方面，東營市中心城區及西城區污水收集能力為19.0萬m3/d，污水利用量為523.8萬m3/a，僅為收集量的7%。雨水利用方面，由于沒有實現雨污分流，工程措施不配套，大部分雨水資源白白入海。灌溉尾水方面，由于該區鹽堿化嚴重，灌溉定額較其他地區高，且常采用大水漫灌方式，農業用水利用系數不到0.5，由于缺少相應蓄水設施，大量的灌溉尾水經河道直接入海。因此，合理開發利用當地非常規水資源，實現鹽堿地改良基礎上的非常規水資源綜合利用是緩解當地水資源供需矛盾的重要手段。

1 總體構想

遵循黃河三角洲高效生態經濟區發展規劃，以建立和完善總量控制和定額管理相結合的用水管理制度為要求，在現有黃河三角洲水系基礎上，規劃建設濱海骨干生態河道，綜合整治區域排水河道，完善灌區灌排干支渠，增設必要蓄水設施，把黃河、區域河道和平原水庫等水源工程串聯起來，構成一個集輸水、蓄水、灌溉、供水、排水、改堿、咸水微咸水利用及自然保護區濕地補水于一體的工程水網和生態水系；用好用活黃河水，充分攔蓄利用地表水，積極開發利用中水和地下咸水微咸水，統籌兼顧生活、工業、農業和生態用水，做到一水多用、多水聯供和循環利用；切實轉變水資源利用方式，提高水資源的保障程度、利用效率和利用效益，緩解工農業生產與保護區生態用水的矛盾，保障黃河三角洲高效生態經濟區的用水需求，改善黃河三角洲地區及自然濕地保護區內生態環境，促進黃河三角洲地區經濟又好又快發展。

為此，結合當地水資源特點提出黃河三角洲地區非常規水資源綜合利用總體技術方案：發展基于灌排和改堿體系的較為完善的高效生態農業區，通過建設生態河道，配套水利設施，充分利用灌溉退水、雨洪水、中水、地下咸水等非常規水資源，作為工農業用水及自然保護區生態補水水源，實現水資源的高效利用和水生態系統健康發展。總體構想見圖1。

圖1 黃河三角洲地區非常規水資源綜合利用總體構想

2 具體方案

針對黃河三角洲地區的地形、水系、自然保護區分布等特點，按照“北區北補、南區南補”的原則分區制定技術方案。

2.1 黃河以北地區

對黃河以北地區，在東營市河口區30km長的東西向濱海生態河道建設的基礎上，沿刁口鄉、利津鹽場以南、自然保護區南界繼續向東開挖65m寬、4m深的河道，首先延伸至黃河海港，然后繼續向東南方向延伸至勝利油田樁西防潮堤以及孤東油田防潮堤，配套建設節制涵閘，串通潮河、馬新河、沾利河、草橋溝、挑河、二河、三河、刁口河、神仙溝，形成一條既能接納蓄存上游雨水和徑流、又能排堿除澇和防潮的橫貫東西的生態河道。同時，結合濱海生態河道建設，在生態河兩岸規劃建設22m寬的二級公路以及150m寬的生態防護林，構筑起一道綠色濱海大道和防護屏障。進一步建設完善王莊引黃灌區干支渠，延伸排水系統至每條排河，把自然水系、人工河道、灌排渠道連成一個水網系統。

工程方面，該方案需要開展生態河延伸工程、河道整治工程、王莊灌區續建改造工程、生態河與9個排水河道的節制閘工程以及溝通自然保護區濕地的引河工程等。其中生態河總長60km左右，可以采用梯形斷面，底寬65m，邊坡1∶3，設計水深3.0m；河道整治工程主要包括疏浚以及攔河閘壩建設；王莊灌區續建改造工程主要包括灌區的骨干輸水和排水系統的延伸、排堿溝或臺田溝建設以及向骨干排水河道的排水工程等(比如在挑河以西、草橋溝(西干)以東、北至孤河水庫地帶，需要完善東西向的可以實現引黃灌溉尾水向刁口河故道排放的相關工程)；自然保護區濕地的引河工程，系指由王莊灌區四干渠，經刁口河、穿越神仙溝向大汶流自然保護區黃河北片區的輸水工程。黃河三角洲(黃河以北)地區非常規水資源綜合利用模式見圖2(a)。

圖2 黃河三角洲地區非常規水資源綜合利用模式

目前王莊灌區設計灌溉面積3.93萬hm2，覆蓋利津縣大部分、河口區全部及渤海農場、濟南軍區生產基地和勝利油田河口、孤島、孤東、樁西4個采油廠。灌區可利用的水資源主要為黃河水資源和由降雨產生的地表徑流；淺層地下水為咸水，含鹽量高，不能直接利用。王莊引黃閘原設計引水能力80m3/s，現狀干渠輸水能力達到100m3/s。在保證率50%時，王莊灌區現狀排水河道可攔蓄882萬m3的當地地表徑流，用于農業灌溉。通過馬新河、沾利河、草橋溝、挑河等排水河道和新挖生態河、新建攔河閘等工程，可攔蓄利用當地徑流、灌區灌溉尾水及地下滲水。按新挖生態河規劃斷面和長度，生態河可蓄水量為6 700萬m3，新建河道攔河閘設計總攔蓄庫容1500萬m3，合計總蓄水庫容可達8200萬m3。調蓄措施為當地徑流和灌溉尾水的利用創造了條件，按前述年均當地徑流量、灌溉尾水及地下滲水來量分析，估算年均三者可利用量合計為22390萬m3。

2.2 黃河以南地區

對黃河以南地區，結合沿海防潮堤建設，在防潮堤內側建設橫穿永豐河、三排溝、張鎮河、小島河和咸水溝的自南向北的生態河道及相應節制閘，擴建改造原有的咸水溝泵站，規劃建設大汶流自然保護區南側的咸水溝和明洲水庫；利用生態河道充分攔蓄上游的灌溉尾水、雨水和河道徑流，通過泵站提水進入咸水溝和明洲水庫；利用水庫調節，實現向工業規模化供水和大汶流自然保護區濕地補水。遠期規劃建設自永豐河向南延伸穿越溢洪河、廣利河，直至支脈溝的生態河道，積極攔蓄雨洪水和灌溉尾水。

工程方面，該方案需要建設生態河工程、雙河引黃灌區續建改造工程、五七干渠東延工程、排水河道整治、節制閘工程、咸水溝和明洲水庫水庫以及配套泵站工程等。其中生態河設計結合南高北低的地勢，地面高程自永豐河攔河閘處4.0m降至咸水溝的1.5m，總長33km左右，河底坡降1/10000，河道采用梯形斷面，底寬65m，邊坡1∶3，設計水深3.0m。五七干渠向東延伸6～7km，可實現從黃河五七攔沙閘直接引水輸送至咸水溝和明洲水庫，引水流量13.0m3/s。雙河灌區續建改造工程主要包括灌區的骨干輸水和排水系統的延伸、排堿溝或臺田溝建設以及向骨干排水河道的排水工程等。生態河與永豐河、三排溝、張鎮河、小島河和咸水溝的交界處新建節制閘5座，設計攔蓄庫容1 200萬m3。明洲水庫規劃建于黃河口自然保護區西南側，東、北與黃河南大堤相鄰，西接黃河農場老防潮堤，南鄰咸水溝，設計總庫容915萬m3，興利庫容810萬m3，死庫容105萬m3。庫底高程0.60m，死水位1.2m，設計蓄水位5.1m，水深4.5m。新建入庫泵站1座，設計流量5.0m3/s。黃河三角洲(黃河以南)地區非常規水資源綜合利用模式圖見圖2(b)。

目前，雙河灌區控制面積3.6萬hm2，引水能力為100m3/s，干渠輸水能力可以達到30m3/s。上述生態河和水庫等主要工程完成后，生態河可蓄水量為3860萬m3，新建河道攔河閘設計總攔蓄庫容1200萬m3，明洲水庫興利庫容810萬m3，合計總蓄水庫容可達5870萬m3。調蓄工程的建設為當地徑流、灌溉尾水及地下滲水的利用創造了條件，按前述年均當地徑流量、灌溉尾水及地下滲水來量分析，估算年均三者可利用量合計為14 550萬m3。

通過建設濱海骨干生態河道、完善灌區灌排干支渠、增設必要蓄水設施、構建生態水網實現非常規水資源綜合利用，帶來的經濟社會及生態環境效益顯著。一方面，方案的實施可以大大提高非常規水資源利用率，減少對當地稀缺淡水資源及黃河客水的需求壓力，初步估算黃河以北地區非常規水可利用量為22390萬m3/a，黃河以南地區非常規水可利用量為14550萬m3/a。這部分水經處理后可作為自然保護區濕地補水水源或當地工農業用水水源。另一方面，水系周邊生態環境得到大大改善，有效控制鹽堿地面積的擴大，同時生態河建設在沿海形成了淡水屏障，延緩了海水向內陸的擴張，對于防治海水入侵具有積極的意義。

3 結 語

黃河三角洲地區水資源供需矛盾突出，對黃河客水依賴性較大。利用當地特殊的自然地理條件，在鹽堿地改良基礎上充分開發利用非常規水資源，對保證當地經濟社會可持續發展具有重要的意義。

按照“北區北補、南區南補”的原則，結合當地水系特點，分區提出非常規水資源綜合利用模式，初步估算該模式下黃河三角洲地區非常規水資源綜合利用的總量將達到36 940萬m3/a，這部分水可以用于自然保護區濕地補水或作為當地工農業用水水源。

為保證該目標的實現，建議進一步加大資金投入，完善相關工程措施；開展相關技術研究，提高非常規混合水處理水平，降低處理成本。

[1] 劉高煥，漢·斯德羅斯特.黃河三角洲可持續發展圖集[M].北京：測繪出版社，1997.

[2] 關元秀，劉高煥，王勁峰.基于GIS 的黃河三角洲鹽堿地改良分區[J].地理學報，2001，56(2)：198-205.

[3] 關元秀，劉高煥.黃河三角洲鹽堿地動態變化遙感監測[J].國土資源遙感，2003(2)：19-22,33.

[4] 張效龍，孫永福，劉敦武.黃河三角洲地區地下水分析[J].海洋地質動態，2005，21(6)：26-28.

[5] 李寶智.黃河三角洲水資源優化配置與可持續開發利用[J].山東水利，2002(12)：36-37.

[6] 丁艷峰，潘少明，許祝華.近50年來黃河入海徑流量變化的初步分析[J].海洋開發與管理，2009，26(5)：67-73.