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[論文摘要]干旱是制約泰來縣經濟發展尤其是農業生產的重要因素,介紹泰來縣旱災情況、抗旱灌溉引水工程建設的必要性和基本情況及前期工作進展情況,分析工程建設對本縣抗旱及其他方面的重要意義。
一、基本情況
泰來縣位于黑龍江省西南部,地處黑龍江、吉林、內蒙古三省(區)交界處。全縣轄8鎮2鄉,83個行政村,532個自然屯。總人口32萬人,其中農業人口22.8萬人。全縣總幅員面積3960平方公里,其中耕地231.5萬畝、草原109萬畝。境內有“一江五河”(嫩江、托力河、二龍濤河、呼爾達河、小綽爾河、烏裕爾河)、374個泡沼。地表水資源總量為12.37億立方米,可利用水量3.22億立方米。全縣水源充沛,地表和地下水貯量非常豐富,地表水多年平均徑流深為20-30mm,年徑流量0.78億立方米,過境河流嫩江多年通過我縣水量241.82億立方米,大綽爾河年平均引水0.7億立方米,年可開采地下水量為3.70億立方米。
二、旱災情況
泰來縣屬中溫帶大陸性季風氣候,春季干旱風大,夏季高溫少雨,秋季干燥多風,冬季寒冷少雪,年平均降雨量392.6毫米,且雨量分布不均,80%集中在6、7、8月份。年均蒸發量1717.1毫米,是年均降雨量的4.4倍。每年8級以上大風天氣在20天以上,最大風力達12級,是典型的風沙干旱區。自1949年-2006年58年中,我縣發生旱災48年,春旱連夏旱20年,二十世紀九十年代以來,幾乎年年春旱,特別是自2000-2006年,旱情越來越嚴重,春旱連伏旱,夏旱連秋吊。一是2000-2004年,五年降雨量分別為217.1毫米、189.2毫米、310毫米、385.8毫米和194.2毫米,分別比歷年平均降水少175.5毫米、203.4毫米、82.6毫米、6.8毫米和188.4毫米。2000年以來,高溫少雨導致我縣連續特大旱災,旱災面積及所造成的經濟損失是建國以來最為嚴重的。二是連續干旱使全縣土壤墑情降到歷史最低點,我縣崗地、平地、洼地10-30厘米耕層土壤含水量只有6.9-12.7%。三是全縣地表水蓄積量急劇減少,地下水位下降幅度較大。除嫩江、托力河和少數幾個泡沼外,其它河流、水庫和泡沼全部干涸,正常年份全縣374個泡沼蓄水可達1.4億立方米,但現在蓄水量不足0.2億立方米。由于干旱,自建國以來,我縣累計作物受旱面積3419萬畝,受災面積2760萬畝,成災面積2129萬畝,絕收面積363萬畝,旱災共造成損失糧食136萬噸,經濟作物損失9.9億元。2004年作物受旱面積達182.9萬畝,成災面積155.6萬畝,絕收面積80.5萬畝,損失糧食24.15萬噸,經濟作物損失2.7億元,草場受旱面積109萬畝,其中70萬畝返青后干枯,林業受旱面積50萬畝,導致新植林的成活率僅為45%。2005年作物受旱面積達100萬畝,成災面積75.8萬畝,絕收面積30.2萬畝,損失糧食12.5萬噸,經濟作物損失0.31億元。2006年作物受旱面積達150萬畝,2007年旱災面積71萬畝,絕產面積15萬畝。
三、規劃依據及工程概述
干旱是制約我縣經濟發展最主要因素,為了從根本上解決制約我縣的干旱問題,縣委、縣政府從我縣水資源條件出發,依據通過水利部和省水利廳專家審查的《黑龍江省齊齊哈爾市抗旱總體規劃報告》(2002年10月),委托齊齊哈爾市水利勘測設計研究院編制完成了《泰來縣抗旱灌溉引水工程項目建議書》(2003年11月)和《泰來縣抗旱灌溉引水工程可行性研究報告》。
泰來縣抗旱灌溉引水工程位于泰來縣中南部,行政區劃包括江橋鎮、平洋鎮、克利鎮、勝利鄉、泰來鎮、寧姜鄉等6個鄉(鎮),23個行政村,幅員面積170萬畝,其中耕地75.2萬畝,總人口11.28萬人。
泰來縣抗旱灌溉引水工程從嫩江取水。工程有灌溉和引洪兩項任務,提水灌溉水田8萬畝,旱田22萬畝,解決抗旱水源27萬畝,提水流量20m3/s;引洪水到宏勝水庫及周圍濕地,年最大自流引水量1.084億m3。
引水工程渠首位于江橋水文站上游約6km,嫩江與綽爾河交匯處的杏花山開山口。嫩江水資源比較豐富,根據江橋水文站45年徑流系列(用水還原為天然徑流)進行分析,多年平均徑流量為225.3×108m3,(多年平均流量為714m3/s),年徑流CV=0.46,P=75%的年徑流量為149×108m3。
本區地勢由西北逐漸向東南傾斜,地形坡降1/3000-1/7000,北部較平坦,南部遍布泡沼、濕地及沙崗。
干旱是本區主要自然災害,造成農業減產,地下水位降低,灌溉水嚴重不足,草原、葦地退化,土壤沙化、鹽堿化,生態環境遭到破壞,農民生活水平很低,制約當地經濟發展。
四、前期工作進展情況
在省、市有關部門的大力幫助和支持下,泰來縣抗旱灌溉引水工程項目前期工作進展順利。2007年,我縣先后完成了《泰來縣抗旱灌溉引水工程項目建議書》和技術審查工作,完成了《泰來縣抗旱灌溉引水工程項目可行性研究報告》和水土保持論證等六個相關論證。省水利廳對項目可行性研究報告出具了審查意見,項目土地預審和水資源論證分別得到省國土資源廳、松遼水利委員會批復。2007年11月,省水利廳將項目建議書報水利部審查。2008年1月,水利部委托松遼委對該項目進行了立項審查并提出核批意見后,2008年6月水利部商同國家發改委同意該項目由我省發改委立項審批。2008年8月,省發改委先后批復了項目建議書和可行性研究報告,省水利廳批復了泰來縣抗旱灌溉引水項目渠首工程初步設計報告。2008年9月20日工程正式開工。
五、工程建設其他意義
泰來縣抗旱灌溉引水工程建成后除可以解決本區農業用水解決干旱問題外,還有以下幾方面的意義。
(一)引水工程是泰來縣調整農業種植結構,發展各種經濟的需要
目前泰來縣中南部地區耕地面積75.2萬畝,主要以旱田為主,種植結構為玉米、高粱、綠豆等低附加值農作物。引水工程實施后,可調整種植結構,退耕還濕,退耕還草,以草原為中心發展畜牧業,以水面為中心發展畜禽養殖業,促進各種經營,提高農民收入,帶動區域經濟發展。
(二)引水工程可為泰來縣中東部補充地下水
由于近年來連續干旱,降水偏少,地下水呈逐年下降趨勢,據1995年至2001年對泰來縣城周邊6眼井(好新白廟子、宏升鄭家屯、街基綠化、勝利五家子、平洋鎮、泰來鎮)實際觀測資料分析,該區地下水位平均下降1.46m,極值最大降深達2.13m,致使該區20%的農田井抽不上水,60%的農田井抽水量不足,因此實施引水工程,將嫩江水引入該區的湖泡中,補充地下水。
(三)引水工程充分利用了現有工程
引水工程輸水渠道利用已建江橋灌區灌溉渠道,進行整修擴建,引嫩江水入宏勝水庫等庫泡,進行調蓄,減少工程占地。
(四)改善項目區生態環境
曹妃甸港工業園區地處沿海貧水區,淺層地下水含Na、Mg、Ca等化學成分,不能直接用于生產和生活用水,深層地下水基于地面下沉,海水入侵等種種因素考慮不能大量開采,周圍地區由于工業、農業生產需求和降水入滲補給量的嚴重不足,致使該地區形成了大面積的漏斗區,局部地區已出現地面下降和塌陷。同時,漏斗的形成加劇了地下水的污染,嚴重影響了地下水的水質,使工農業生產和該地區人民生活受到極大影響。因此,在曹妃甸及其附近地區沒有開采地下水的可能。
2水資源分析
2.2地表水資源
2.2.1河流
唐山市分為三大水系,即灤河水系、薊運河水系和沙陡河水系。
①灤河水系:主要河流為灤河,全長888km,流域面積44900km2,其中流經唐山市境內全長207km,流域面積2829.2km2。
②薊運河水系:主要河流有洲河、句河、蘭泉河、雙城河、還鄉河和津唐運河,流域面積11380km2,其中唐山市流域面積4755.6km2。
③沙陡河水系:由12條獨流入海的河流組成,流域面積超過200km2的有陡河、沂河、小青龍河和沙河。
陡河:干流長約120km,流域面積1340km2。
沂河:長約97km,流域面積618km2。
小青龍河:長75km,流域面積430km2。
沙河:長108km,流域面積848km2。
2.2.2地表水年徑流量
唐山市水資源的主要補給來源是降水,據1956~1984年29年水文資料分析:唐山市年降水量648.1mm,年際變化較大,最大降水量為最小降水量的2.63~4.88倍。唐山市境內自產地表水年平均徑流深度133.1mm,平均年徑流量為17.8億m3。唐山市外來地表水有灤河水系干支流及薊運河水系遵化以北的沙河支流的來水,平均年入境水量共37.03億m3。
唐山市徑流年內分配不均,灤河和薊運河汛期的徑流量占年徑流量的70%~80%,非汛期的徑流量占年徑流量的20%左右。陡河平水年汛期(6~9月)徑流量占年徑流量的74.2%,枯水年汛期占年徑流量的51.1%。這種年際豐枯變化大,連續枯水較長的特點,給水資源的開發利用帶來很大困難,不能作為可靠的城市供水水源。
3取水水源分析
由以上資料分析可知,曹妃甸港工業園區地下水無可開采的條件,而唐山市境內的地表水,由于徑流量小,年際豐枯變化大,也不能作為工業園區供水的可靠水源。因此,曹妃甸港工業園區供水水源只能靠長距離引水來解決。
3.1陡河水庫概況
1973年,為解決津、唐的缺水問題,國家重點工程之一“引灤工程”開始籌建,其中“引灤入唐”工程自灤河引水,經邱莊水庫和陡河水庫調蓄后供唐山市用水,陡河水庫為引灤入唐工程在唐山市境內的最后一座調蓄水庫。陡河水庫位于唐山市中心區北部約20km處,于1956年在雙橋修建的,1988年又續建,1990年7月竣工,設計壩頂高程41.0m(大沽高程),死水位28.0m,設計標準千年一遇,洪峰流量5260立方m/s,正常蓄水位34.0m,總庫容3.397億m3的大型平原水庫,主要為防洪,同時兼陡河發電廠作循環水池用。引灤水入庫后,該水庫已成為工農業生產的公共水源。1991年,又對水庫大壩進行了較大規模的加固改造,改造后大壩高程可滿足萬年一遇的洪水位設計要求。設計洪水位40.3m,壩頂高程44.0m。水庫死水位28.0m,根據陡電循環水位要求,最低水位不得低于30.0m,正常蓄水位34.0m,總庫容5.152億m3,興利庫容0.684億m3,死庫容0.054億m3。年蓄水量為1000萬m3。
3.2陡河水庫可供水量
陡河水庫位于燕山南部的低山丘陵區,唐山市市區東北20km的陡河上游,是一座以防洪為主,兼供唐山市區生產生活用水的大型水利樞紐工程。水源主要來源于灤河上游的潘家口和大黑汀兩座水庫供給,輸水線路為從大黑汀水庫經引灤入還渠道進入豐潤區的邱莊水庫,然后再由邱莊水庫經引還入陡河道進入陡河水庫。根據原水利電力部1982年水電水管字87號文《關于頒發引灤水量分配與供水調度管理辦法的通知》。不同保證率下,唐山市可分得的水量見表3-2所示。
不同保證率下唐山市可分得水量表
表3-2億M3
供水保證率
75%
85%
95%
潘家口水庫可調水量
19.5
15
11
唐山市可分水量
9.5
7.5
5.5
唐山市生活用水
3.0
3.0
3.0
(說明:唐山市生活用3億m3的水為未損耗量,陡河水庫統計為損失量≦25%,若損失按25%計,即潘大水庫可提供3億m3的水,陡河水庫實際可得到水量為2.25億m3/a)
目前,唐山市陡河水庫實際供水情況是,城市生活用水6000萬m3/a,工業消耗水(指唐山堿廠陡河水庫供水工程)1500萬m3/a,實際從陡河水庫中引水7500萬m3/a,同時考慮將要實施的利用世界銀行貸款唐山市中心區供水工程要引水5500萬m3/a的水量,實際用水量將為1.3億m3/a。考慮陡河水庫每年還可自產水1000萬m3,因此,陡河水庫目前可用水量為2.25+0.1-1.3=1.05億m3。所以,該工程所需7535億m3的水陡河水庫是可以供給的。
3.3陡河水庫水質
灤河水的水質較好,根據唐山市引還沿線及陡河水庫水質監測成果看,除PH值為5類水標準,中心總磷為4類水標準外,其余各項均符合2類水標準。特別是引灤工程實施后,河北省引灤工程管理局對水源沿線輸水工程嚴格管理,沿線水質沒有受到污染,同時陡河水庫周圍除陡河發電廠外無任何其它工業,隨著陡河水庫成為唐山市生活飲用水源地后,唐山市人大常委會專門制定了保護水源的地方法規,加以保護,取消水庫內的網箱養魚及旅游等有害于水源保護的項目。從歷年的陡河水庫水質分析表明,陡河水庫的水質除個別指標有時達到Ⅲ類以上水質標準外,其它各項指標均達地面水Ⅱ類水質標準,是較理想的飲用水水源。
4結論
①陡河水庫作為唐山市生活飲用水水源地,水庫水質基本達到GB3838-88地面水環境質量Ⅱ類水質標準,是城市供水的理想水源地。
1.1給水工程的注意事項:
(1)給水供應系統沒有固定的形式,設計時應根據用戶的要求,結合室外給水系統的實際情況經技術經濟比較或采用綜合評判法確定供水方式。
(2)高層住宅內為解決上部供水不足增設了增壓設備,目前常采用調節水箱和變頻供水設備加壓供水,加壓設備為全自動系統以減少運行管理費用。
(3)住宅內生活用熱水多采用電浴熱水器、太陽能熱水器及鍋爐集中供熱等方式供給。電加熱系統和太陽能熱水器供應系統在住宅設計中較多采用,所以在設計時僅在給水管上預留安裝熱水供應設施的接口,或每戶設計獨立的熱水管道系統由住房自行解決熱源[1]。
1.2給水設計的關鍵因素:
(1)適當增設單體建筑戶外控制閥門:傳統的住宅給水設計是在每一根立管的底層出地面處設切斷閥門,而經濟房戶外小區內則是一個建筑樓群組共用一個地下控制閥門。
(2)適當增設單體建筑戶體控制閥門:立管底部的給水閥門不可少,其目的主要是為了當底層住戶發現下水管堵塞引起地面冒水時,可以及時關閉給水總閥,減少排污量。
(3)注意室外閥門的安裝型式:室外安裝的閥門大部分都是口徑為Dg75以上的截止閥或閘板問或蝶閥,一般均是法蘭安裝,而且有國家標準圖。需要注意的一個問題是,這些裝于地下的閥門一旦損壞時如何更換。
(4)給水管道壓力超過0.3~0.4MPa且管徑≤20mm及管路較長時,管道會產生嘯叫和振動,這主要由高速水流動力與管道系統產生共振所致。綜合防治措施有適當加大管徑、采用曲撓橡膠接頭、支架與管道接觸處加橡膠墊以及加裝減壓閥等。但注意減壓閥本身也有噪音,要經反復調試,使噪音減至最小[2]。
2.排水系統的設計
2.1排水工程的注意事項:
(1)對于多層住宅,目前設計多采用底層污水單獨出戶,以避免因堵塞造成的一層泛水的難堪局面,減少鄰里的矛盾。二層以上采用排水伸頂通氣立管。
(2)底層衛生器具的排水管道不接到排水立管上為好,應單獨排出。對滿足不了上述要求的排水支管,應以單獨的排出管排到室外檢查井。
(3)住宅設計中不僅設計雨水系統,同時還設計室調冷凝水管收集每戶安設空調板上的冷凝水,這樣不僅使建筑物外墻美觀,而且避免了空調冷凝水隨意流放,影響樓下行人。
(4)地漏是排水管道系統中一個重要附件,功能是排除地面積水,設置在經常有水濺落的衛生器具附近地面(如浴盆、洗臉盆、小便盆、小便器、洗滌盆等)、地面有水需要排除的場所(如淋浴間、水泵房)或地面需要清洗的場所,住宅可用作洗衣機排水口,設計選用高水封防臭地漏[3]。
2.2排水工程的關鍵因素:
(1)地漏與存水彎的配合:規范上沒有規定排水地漏一定要設存水彎,但這確實能影響用戶的使用。全國通用給水排水標準圖集上將帶水封的圓形鐘罩式地漏分為了甲、乙、丙、丁四種,雖然標準圖上對存水部分的高度都作了具體規定,但都有一個存水量小,水封易因水的蒸發而被破壞的毛病。且往往制造和安裝時還達不到設計的要求。
(2)室內排水管最小管徑:一般講,污水池、小便器(槽)等器具的排出管最小管徑為DN32~50,而含有糞便污水的最小管徑為DN100。通過觀察后認為這各種規定只適用于樓面排水,而不適用于地面排水。原因如下:DN32-50的管徑較小,容易堵塞,且不易疏通(疏通器在其內不易拐彎)。
(3)對于多層住宅,目前設計多采用底層污水單獨出戶,以避免因堵塞造成的一層泛水的難堪局面,減少鄰里的矛盾。二層以上采用排水伸頂通氣立管。對住宅建筑底層設架空層、商場或商鋪的情況,上部排水立管必須在底層進行轉換,以不影響底層的使用功能。
(4)排水管道噪音問題。排水管的水流呈不充盈和重力流狀態,噪音難免,且受管道材質影響。試驗資料表明,DN100管道流量為2.7L/s時鑄鐵管噪音值為46.5dB,PVC-U管噪音值為58dB,故在要求安靜的高檔房間內(睡房除外),宜選用柔性連接鑄鐵管。新產品芯層發泡隔音PSP管,隔音效果好,價格略貴,也可選用。
3.節水技術
針對不同功能的建筑可采用不同的節水對策和技術:在經濟房建設中,應改進馬桶的沖洗方式,減少沖洗水量,加強水的循環利用。
(1)減少馬桶沖洗水量目前,我國普遍采用沖水量≥11L的坐便器,耗水量大。若根據建設部的規定,全部使用沖水量≤9L的馬桶,則住宅可節水4%,賓館、飯店可節水3%,辦公樓可節水11%[4]。
(2)廚房、沐浴、盥洗的節水廚房的洗滌盆、沐浴水嘴和盥洗室的面盆龍頭若采用充氣水嘴,可節水且不減小水柱的直徑。
(3)真空節水技術為了保證衛生潔具及下水道的沖洗效果,可將真空技術運用于排水工程,用空氣代替大部分水,依靠真空負壓產生的高速氣水混合物,快速將潔具內的污水、污物沖吸干凈,達到節約用水、排走污濁空氣的效果。一套完整的真空排水系統包括:帶真空閥和特制吸水裝置的潔具、密封管道、真空收集容器、真空泵、控制設備及管道等。真空泵在排水管道內產生40~50kPa的負壓,將污水抽吸到收集容器內,再由污水泵將收集的污水排到市政下水道。在各類建筑中采用真空技術,平均節水超過40%。若在辦公樓中使用,節水率可超過70%[5]。
(4)在住宅中,由于大量的沐浴及盥洗水,應考慮將其經適當處理后供生活雜用及補充冷卻水,主要包括廁所沖洗、園林灌溉和道路保潔等。推薦的中水處理工藝為:原水機械格柵毛發過濾器調節池混凝過濾活性炭吸附消毒中水池[中水泵中水屋頂水箱專用水管系統(水表)用水點]。
4.結束語
經濟住宅建筑的給排水管道系統看似簡單,但確與我們的生活息息相關,關系到了人民的生命安全、身心健康,應引起設計人員高度重視。要正確的選擇系統的形式、節水且噪音低的衛生設備、合適的管材及附件,以滿足人們對居室內環境的要求。
在新世紀,建筑給排水將擔負新的歷史重任,面臨新的挑戰。建筑給排水將更突出以人為本的原則,并將重點調整到民用建筑與工業建筑并重,公共建筑與居住建筑并重,冷水供應與熱水供應并重,供水的水量、水壓與水質并重等方向上來,走上全面、均衡、務實、安全的發展之路。
參考文獻
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