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[论文摘要]干旱是制约泰来县经济发展尤其是农业生产的重要因素,介绍泰来县旱灾情况、抗旱灌溉引水工程建设的必要性和基本情况及前期工作进展情况,分析工程建设对本县抗旱及其他方面的重要意义。
一、基本情况
泰来县位于黑龙江省西南部,地处黑龙江、吉林、内蒙古三省(区)交界处。全县辖8镇2乡,83个行政村,532个自然屯。总人口32万人,其中农业人口22.8万人。全县总幅员面积3960平方公里,其中耕地231.5万亩、草原109万亩。境内有“一江五河”(嫩江、托力河、二龙涛河、呼尔达河、小绰尔河、乌裕尔河)、374个泡沼。地表水资源总量为12.37亿立方米,可利用水量3.22亿立方米。全县水源充沛,地表和地下水贮量非常丰富,地表水多年平均径流深为20-30mm,年径流量0.78亿立方米,过境河流嫩江多年通过我县水量241.82亿立方米,大绰尔河年平均引水0.7亿立方米,年可开采地下水量为3.70亿立方米。
二、旱灾情况
泰来县属中温带大陆性季风气候,春季干旱风大,夏季高温少雨,秋季干燥多风,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。年均蒸发量1717.1毫米,是年均降雨量的4.4倍。每年8级以上大风天气在20天以上,最大风力达12级,是典型的风沙干旱区。自1949年-2006年58年中,我县发生旱灾48年,春旱连夏旱20年,二十世纪九十年代以来,几乎年年春旱,特别是自2000-2006年,旱情越来越严重,春旱连伏旱,夏旱连秋吊。一是2000-2004年,五年降雨量分别为217.1毫米、189.2毫米、310毫米、385.8毫米和194.2毫米,分别比历年平均降水少175.5毫米、203.4毫米、82.6毫米、6.8毫米和188.4毫米。2000年以来,高温少雨导致我县连续特大旱灾,旱灾面积及所造成的经济损失是建国以来最为严重的。二是连续干旱使全县土壤墒情降到历史最低点,我县岗地、平地、洼地10-30厘米耕层土壤含水量只有6.9-12.7%。三是全县地表水蓄积量急剧减少,地下水位下降幅度较大。除嫩江、托力河和少数几个泡沼外,其它河流、水库和泡沼全部干涸,正常年份全县374个泡沼蓄水可达1.4亿立方米,但现在蓄水量不足0.2亿立方米。由于干旱,自建国以来,我县累计作物受旱面积3419万亩,受灾面积2760万亩,成灾面积2129万亩,绝收面积363万亩,旱灾共造成损失粮食136万吨,经济作物损失9.9亿元。2004年作物受旱面积达182.9万亩,成灾面积155.6万亩,绝收面积80.5万亩,损失粮食24.15万吨,经济作物损失2.7亿元,草场受旱面积109万亩,其中70万亩返青后干枯,林业受旱面积50万亩,导致新植林的成活率仅为45%。2005年作物受旱面积达100万亩,成灾面积75.8万亩,绝收面积30.2万亩,损失粮食12.5万吨,经济作物损失0.31亿元。2006年作物受旱面积达150万亩,2007年旱灾面积71万亩,绝产面积15万亩。
三、规划依据及工程概述
干旱是制约我县经济发展最主要因素,为了从根本上解决制约我县的干旱问题,县委、县政府从我县水资源条件出发,依据通过水利部和省水利厅专家审查的《黑龙江省齐齐哈尔市抗旱总体规划报告》(2002年10月),委托齐齐哈尔市水利勘测设计研究院编制完成了《泰来县抗旱灌溉引水工程项目建议书》(2003年11月)和《泰来县抗旱灌溉引水工程可行性研究报告》。
泰来县抗旱灌溉引水工程位于泰来县中南部,行政区划包括江桥镇、平洋镇、克利镇、胜利乡、泰来镇、宁姜乡等6个乡(镇),23个行政村,幅员面积170万亩,其中耕地75.2万亩,总人口11.28万人。
泰来县抗旱灌溉引水工程从嫩江取水。工程有灌溉和引洪两项任务,提水灌溉水田8万亩,旱田22万亩,解决抗旱水源27万亩,提水流量20m3/s;引洪水到宏胜水库及周围湿地,年最大自流引水量1.084亿m3。
引水工程渠首位于江桥水文站上游约6km,嫩江与绰尔河交汇处的杏花山开山口。嫩江水资源比较丰富,根据江桥水文站45年径流系列(用水还原为天然径流)进行分析,多年平均径流量为225.3×108m3,(多年平均流量为714m3/s),年径流CV=0.46,P=75%的年径流量为149×108m3。
本区地势由西北逐渐向东南倾斜,地形坡降1/3000-1/7000,北部较平坦,南部遍布泡沼、湿地及沙岗。
干旱是本区主要自然灾害,造成农业减产,地下水位降低,灌溉水严重不足,草原、苇地退化,土壤沙化、盐碱化,生态环境遭到破坏,农民生活水平很低,制约当地经济发展。
四、前期工作进展情况
在省、市有关部门的大力帮助和支持下,泰来县抗旱灌溉引水工程项目前期工作进展顺利。2007年,我县先后完成了《泰来县抗旱灌溉引水工程项目建议书》和技术审查工作,完成了《泰来县抗旱灌溉引水工程项目可行性研究报告》和水土保持论证等六个相关论证。省水利厅对项目可行性研究报告出具了审查意见,项目土地预审和水资源论证分别得到省国土资源厅、松辽水利委员会批复。2007年11月,省水利厅将项目建议书报水利部审查。2008年1月,水利部委托松辽委对该项目进行了立项审查并提出核批意见后,2008年6月水利部商同国家发改委同意该项目由我省发改委立项审批。2008年8月,省发改委先后批复了项目建议书和可行性研究报告,省水利厅批复了泰来县抗旱灌溉引水项目渠首工程初步设计报告。2008年9月20日工程正式开工。
五、工程建设其他意义
泰来县抗旱灌溉引水工程建成后除可以解决本区农业用水解决干旱问题外,还有以下几方面的意义。
(一)引水工程是泰来县调整农业种植结构,发展各种经济的需要
目前泰来县中南部地区耕地面积75.2万亩,主要以旱田为主,种植结构为玉米、高粱、绿豆等低附加值农作物。引水工程实施后,可调整种植结构,退耕还湿,退耕还草,以草原为中心发展畜牧业,以水面为中心发展畜禽养殖业,促进各种经营,提高农民收入,带动区域经济发展。
(二)引水工程可为泰来县中东部补充地下水
由于近年来连续干旱,降水偏少,地下水呈逐年下降趋势,据1995年至2001年对泰来县城周边6眼井(好新白庙子、宏升郑家屯、街基绿化、胜利五家子、平洋镇、泰来镇)实际观测资料分析,该区地下水位平均下降1.46m,极值最大降深达2.13m,致使该区20%的农田井抽不上水,60%的农田井抽水量不足,因此实施引水工程,将嫩江水引入该区的湖泡中,补充地下水。
(三)引水工程充分利用了现有工程
引水工程输水渠道利用已建江桥灌区灌溉渠道,进行整修扩建,引嫩江水入宏胜水库等库泡,进行调蓄,减少工程占地。
(四)改善项目区生态环境
曹妃甸港工业园区地处沿海贫水区,浅层地下水含Na、Mg、Ca等化学成分,不能直接用于生产和生活用水,深层地下水基于地面下沉,海水入侵等种种因素考虑不能大量开采,周围地区由于工业、农业生产需求和降水入渗补给量的严重不足,致使该地区形成了大面积的漏斗区,局部地区已出现地面下降和塌陷。同时,漏斗的形成加剧了地下水的污染,严重影响了地下水的水质,使工农业生产和该地区人民生活受到极大影响。因此,在曹妃甸及其附近地区没有开采地下水的可能。
2水资源分析
2.2地表水资源
2.2.1河流
唐山市分为三大水系,即滦河水系、蓟运河水系和沙陡河水系。
①滦河水系:主要河流为滦河,全长888km,流域面积44900km2,其中流经唐山市境内全长207km,流域面积2829.2km2。
②蓟运河水系:主要河流有洲河、句河、兰泉河、双城河、还乡河和津唐运河,流域面积11380km2,其中唐山市流域面积4755.6km2。
③沙陡河水系:由12条独流入海的河流组成,流域面积超过200km2的有陡河、沂河、小青龙河和沙河。
陡河:干流长约120km,流域面积1340km2。
沂河:长约97km,流域面积618km2。
小青龙河:长75km,流域面积430km2。
沙河:长108km,流域面积848km2。
2.2.2地表水年径流量
唐山市水资源的主要补给来源是降水,据1956~1984年29年水文资料分析:唐山市年降水量648.1mm,年际变化较大,最大降水量为最小降水量的2.63~4.88倍。唐山市境内自产地表水年平均径流深度133.1mm,平均年径流量为17.8亿m3。唐山市外来地表水有滦河水系干支流及蓟运河水系遵化以北的沙河支流的来水,平均年入境水量共37.03亿m3。
唐山市径流年内分配不均,滦河和蓟运河汛期的径流量占年径流量的70%~80%,非汛期的径流量占年径流量的20%左右。陡河平水年汛期(6~9月)径流量占年径流量的74.2%,枯水年汛期占年径流量的51.1%。这种年际丰枯变化大,连续枯水较长的特点,给水资源的开发利用带来很大困难,不能作为可靠的城市供水水源。
3取水水源分析
由以上资料分析可知,曹妃甸港工业园区地下水无可开采的条件,而唐山市境内的地表水,由于径流量小,年际丰枯变化大,也不能作为工业园区供水的可靠水源。因此,曹妃甸港工业园区供水水源只能靠长距离引水来解决。
3.1陡河水库概况
1973年,为解决津、唐的缺水问题,国家重点工程之一“引滦工程”开始筹建,其中“引滦入唐”工程自滦河引水,经邱庄水库和陡河水库调蓄后供唐山市用水,陡河水库为引滦入唐工程在唐山市境内的最后一座调蓄水库。陡河水库位于唐山市中心区北部约20km处,于1956年在双桥修建的,1988年又续建,1990年7月竣工,设计坝顶高程41.0m(大沽高程),死水位28.0m,设计标准千年一遇,洪峰流量5260立方m/s,正常蓄水位34.0m,总库容3.397亿m3的大型平原水库,主要为防洪,同时兼陡河发电厂作循环水池用。引滦水入库后,该水库已成为工农业生产的公共水源。1991年,又对水库大坝进行了较大规模的加固改造,改造后大坝高程可满足万年一遇的洪水位设计要求。设计洪水位40.3m,坝顶高程44.0m。水库死水位28.0m,根据陡电循环水位要求,最低水位不得低于30.0m,正常蓄水位34.0m,总库容5.152亿m3,兴利库容0.684亿m3,死库容0.054亿m3。年蓄水量为1000万m3。
3.2陡河水库可供水量
陡河水库位于燕山南部的低山丘陵区,唐山市市区东北20km的陡河上游,是一座以防洪为主,兼供唐山市区生产生活用水的大型水利枢纽工程。水源主要来源于滦河上游的潘家口和大黑汀两座水库供给,输水线路为从大黑汀水库经引滦入还渠道进入丰润区的邱庄水库,然后再由邱庄水库经引还入陡河道进入陡河水库。根据原水利电力部1982年水电水管字87号文《关于颁发引滦水量分配与供水调度管理办法的通知》。不同保证率下,唐山市可分得的水量见表3-2所示。
不同保证率下唐山市可分得水量表
表3-2亿M3
供水保证率
75%
85%
95%
潘家口水库可调水量
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
(说明:唐山市生活用3亿m3的水为未损耗量,陡河水库统计为损失量≦25%,若损失按25%计,即潘大水库可提供3亿m3的水,陡河水库实际可得到水量为2.25亿m3/a)
目前,唐山市陡河水库实际供水情况是,城市生活用水6000万m3/a,工业消耗水(指唐山碱厂陡河水库供水工程)1500万m3/a,实际从陡河水库中引水7500万m3/a,同时考虑将要实施的利用世界银行贷款唐山市中心区供水工程要引水5500万m3/a的水量,实际用水量将为1.3亿m3/a。考虑陡河水库每年还可自产水1000万m3,因此,陡河水库目前可用水量为2.25+0.1-1.3=1.05亿m3。所以,该工程所需7535亿m3的水陡河水库是可以供给的。
3.3陡河水库水质
滦河水的水质较好,根据唐山市引还沿线及陡河水库水质监测成果看,除PH值为5类水标准,中心总磷为4类水标准外,其余各项均符合2类水标准。特别是引滦工程实施后,河北省引滦工程管理局对水源沿线输水工程严格管理,沿线水质没有受到污染,同时陡河水库周围除陡河发电厂外无任何其它工业,随着陡河水库成为唐山市生活饮用水源地后,唐山市人大常委会专门制定了保护水源的地方法规,加以保护,取消水库内的网箱养鱼及旅游等有害于水源保护的项目。从历年的陡河水库水质分析表明,陡河水库的水质除个别指标有时达到Ⅲ类以上水质标准外,其它各项指标均达地面水Ⅱ类水质标准,是较理想的饮用水水源。
4结论
①陡河水库作为唐山市生活饮用水水源地,水库水质基本达到GB3838-88地面水环境质量Ⅱ类水质标准,是城市供水的理想水源地。
1.1给水工程的注意事项:
(1)给水供应系统没有固定的形式,设计时应根据用户的要求,结合室外给水系统的实际情况经技术经济比较或采用综合评判法确定供水方式。
(2)高层住宅内为解决上部供水不足增设了增压设备,目前常采用调节水箱和变频供水设备加压供水,加压设备为全自动系统以减少运行管理费用。
(3)住宅内生活用热水多采用电浴热水器、太阳能热水器及锅炉集中供热等方式供给。电加热系统和太阳能热水器供应系统在住宅设计中较多采用,所以在设计时仅在给水管上预留安装热水供应设施的接口,或每户设计独立的热水管道系统由住房自行解决热源[1]。
1.2给水设计的关键因素:
(1)适当增设单体建筑户外控制阀门:传统的住宅给水设计是在每一根立管的底层出地面处设切断阀门,而经济房户外小区内则是一个建筑楼群组共用一个地下控制阀门。
(2)适当增设单体建筑户体控制阀门:立管底部的给水阀门不可少,其目的主要是为了当底层住户发现下水管堵塞引起地面冒水时,可以及时关闭给水总阀,减少排污量。
(3)注意室外阀门的安装型式:室外安装的阀门大部分都是口径为Dg75以上的截止阀或闸板问或蝶阀,一般均是法兰安装,而且有国家标准图。需要注意的一个问题是,这些装于地下的阀门一旦损坏时如何更换。
(4)给水管道压力超过0.3~0.4MPa且管径≤20mm及管路较长时,管道会产生啸叫和振动,这主要由高速水流动力与管道系统产生共振所致。综合防治措施有适当加大管径、采用曲挠橡胶接头、支架与管道接触处加橡胶垫以及加装减压阀等。但注意减压阀本身也有噪音,要经反复调试,使噪音减至最小[2]。
2.排水系统的设计
2.1排水工程的注意事项:
(1)对于多层住宅,目前设计多采用底层污水单独出户,以避免因堵塞造成的一层泛水的难堪局面,减少邻里的矛盾。二层以上采用排水伸顶通气立管。
(2)底层卫生器具的排水管道不接到排水立管上为好,应单独排出。对满足不了上述要求的排水支管,应以单独的排出管排到室外检查井。
(3)住宅设计中不仅设计雨水系统,同时还设计室调冷凝水管收集每户安设空调板上的冷凝水,这样不仅使建筑物外墙美观,而且避免了空调冷凝水随意流放,影响楼下行人。
(4)地漏是排水管道系统中一个重要附件,功能是排除地面积水,设置在经常有水溅落的卫生器具附近地面(如浴盆、洗脸盆、小便盆、小便器、洗涤盆等)、地面有水需要排除的场所(如淋浴间、水泵房)或地面需要清洗的场所,住宅可用作洗衣机排水口,设计选用高水封防臭地漏[3]。
2.2排水工程的关键因素:
(1)地漏与存水弯的配合:规范上没有规定排水地漏一定要设存水弯,但这确实能影响用户的使用。全国通用给水排水标准图集上将带水封的圆形钟罩式地漏分为了甲、乙、丙、丁四种,虽然标准图上对存水部分的高度都作了具体规定,但都有一个存水量小,水封易因水的蒸发而被破坏的毛病。且往往制造和安装时还达不到设计的要求。
(2)室内排水管最小管径:一般讲,污水池、小便器(槽)等器具的排出管最小管径为DN32~50,而含有粪便污水的最小管径为DN100。通过观察后认为这各种规定只适用于楼面排水,而不适用于地面排水。原因如下:DN32-50的管径较小,容易堵塞,且不易疏通(疏通器在其内不易拐弯)。
(3)对于多层住宅,目前设计多采用底层污水单独出户,以避免因堵塞造成的一层泛水的难堪局面,减少邻里的矛盾。二层以上采用排水伸顶通气立管。对住宅建筑底层设架空层、商场或商铺的情况,上部排水立管必须在底层进行转换,以不影响底层的使用功能。
(4)排水管道噪音问题。排水管的水流呈不充盈和重力流状态,噪音难免,且受管道材质影响。试验资料表明,DN100管道流量为2.7L/s时铸铁管噪音值为46.5dB,PVC-U管噪音值为58dB,故在要求安静的高档房间内(睡房除外),宜选用柔性连接铸铁管。新产品芯层发泡隔音PSP管,隔音效果好,价格略贵,也可选用。
3.节水技术
针对不同功能的建筑可采用不同的节水对策和技术:在经济房建设中,应改进马桶的冲洗方式,减少冲洗水量,加强水的循环利用。
(1)减少马桶冲洗水量目前,我国普遍采用冲水量≥11L的坐便器,耗水量大。若根据建设部的规定,全部使用冲水量≤9L的马桶,则住宅可节水4%,宾馆、饭店可节水3%,办公楼可节水11%[4]。
(2)厨房、沐浴、盥洗的节水厨房的洗涤盆、沐浴水嘴和盥洗室的面盆龙头若采用充气水嘴,可节水且不减小水柱的直径。
(3)真空节水技术为了保证卫生洁具及下水道的冲洗效果,可将真空技术运用于排水工程,用空气代替大部分水,依靠真空负压产生的高速气水混合物,快速将洁具内的污水、污物冲吸干净,达到节约用水、排走污浊空气的效果。一套完整的真空排水系统包括:带真空阀和特制吸水装置的洁具、密封管道、真空收集容器、真空泵、控制设备及管道等。真空泵在排水管道内产生40~50kPa的负压,将污水抽吸到收集容器内,再由污水泵将收集的污水排到市政下水道。在各类建筑中采用真空技术,平均节水超过40%。若在办公楼中使用,节水率可超过70%[5]。
(4)在住宅中,由于大量的沐浴及盥洗水,应考虑将其经适当处理后供生活杂用及补充冷却水,主要包括厕所冲洗、园林灌溉和道路保洁等。推荐的中水处理工艺为:原水机械格栅毛发过滤器调节池混凝过滤活性炭吸附消毒中水池[中水泵中水屋顶水箱专用水管系统(水表)用水点]。
4.结束语
经济住宅建筑的给排水管道系统看似简单,但确与我们的生活息息相关,关系到了人民的生命安全、身心健康,应引起设计人员高度重视。要正确的选择系统的形式、节水且噪音低的卫生设备、合适的管材及附件,以满足人们对居室内环境的要求。
在新世纪,建筑给排水将担负新的历史重任,面临新的挑战。建筑给排水将更突出以人为本的原则,并将重点调整到民用建筑与工业建筑并重,公共建筑与居住建筑并重,冷水供应与热水供应并重,供水的水量、水压与水质并重等方向上来,走上全面、均衡、务实、安全的发展之路。
参考文献
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