（水利工程专业论文）位山引黄灌区沉沙池覆淤还耕优化方案研究.pdf

原创性声明 l i i ii i ii i iii i ii i ii iiii 17 9 0 5 2 0 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下， 独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本 论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。 对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方 式标明。本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名： 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同 意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子 版，允许论文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论 文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：醒导师签名：擗日 期：业 一山东大学硕士学位论文 j 量1 , m e = i- -i l l l l i l 曼曼是皇曼曼皇寰曼曼曼曼曼皇皇曼曼曼曼皇曼 、 目录 摘要。i a b s t r a c t 第一章绪论1 1 1 论文研究背景及必要性1 1 2 国内外泥沙治理优化方案研究现状3 1 3 沉沙池覆淤还耕优化方案的应用及存在问题4 1 4 论文研究内容。5 第二章位山引黄灌区概况 2 1 自然地理概况6 2 1 1 地形地貌6 2 1 。2 工程地质和水文地质6 2 1 3 水文气象6 2 2 社经概况7 2 3 水土资源概况7 2 3 1 灌区水资源7 2 3 2 灌区土地资源1 0 2 4 水利工程概况1o 第三章位山引黄灌区沉沙池覆淤还耕方案优化 3 1 沉沙区规划及总体设想。1 3 3 2 历年沉沙池开辟、使用、覆淤还耕情况。1 5 3 2 1 东沉沙区1 6 3 2 2 西沉沙区1 6 3 3 沉沙池覆淤还耕系统优化模型研究1 8 3 3 1 决策因素与优化目标l8 3 3 2 方案分析1 9 3 3 3 目标函数与约束条件2 0 3 3 4 经济计算参数与概化处理2 2 3 3 5 计算方法与程序设计，2 3 3 4 高地清淤挖槽及弃土堆高相关配套技术研究2 5 山东大掌硕士学位论文 3 4 1 隔堤优化设置技术2 5 3 4 2 清淤挖方与高地构筑填方优化模式2 6 3 4 3 高地节能挖填法应用2 8 3 5 优化设计评判要素体系建立及应用2 9 3 5 1 体系的建立2 9 3 5 2 体系的应用2 9 3 6 优化设计应用实例分析。3 0 3 6 1 东i i i 号池概况3 l 3 6 2 东i i i 号池优化设计应用分析研究3l 第四章位山引黄灌区沉沙池覆淤还耕及配套技术效益分析3 4 4 1 沉沙池覆淤还耕效益分析一3 4 4 1 1 经济效益3 4 4 1 2 社会效益3 7 4 2 相关配套技术效益分析3 7 4 2 1 经济效益3 7 4 2 2 社会效益3 9 4 3 年经济效益3 9 第五章结论与展望 5 。1 结论4 0 5 2 展望4 l 参考文献4 2 攻读学位期间发表的学位论文4 5 致 附件一： 山东大学硕士学位论文 ， ，c a t a l o g u e a b s t r a c ti nc h i n e s e a b s t r a c ti ne n g l i s h t h ef i r s tc h a p t e ri n t r o d u c t i o n 1 1r e s e a r c hp r o j e c tb a c k g r o u n da n dn e c e s s i t y 1 1 2s e d i m e n tc o n t r o lo p t i m i z a t i o ns o l u t i o n sa th o m ea n da b r o a dr e s e a r c h 3 1 3f o l l o w u ps i l ts e a l i n gp o n df a r m i n gh a sa l s oo p t i m i z e dt h ea p p l i c a t i o no f p r o g r a m sa n dp r o b l e m s 4 1 4t h i st h e s i sr e s e a r c hc o n t e n t 。5 t h es e c o n dc h a p t e rw e i s h a ny e l l o wr i v e ri r r i g a t i o nd i s t r i c to v e r v i e w 6 2 1g e o g r a p h yp r o f i l e s 6 2 1 1t o p o g r a p h y ”o 2 1 2e n g i n e e r i n gg e o l o g ya n dh y d r o g e o l o g y ：”6 2 1 3h y d r o m e t e o r o l o g y 6 2 2s o c i o e c o n o m i cp r o f i l e 7 2 3l a n da n d w a t e rr e s o u r c e si n 7 2 3 1i r r i g a t i o nw a t e r 7 2 3 2i r r i g a t e dl a n d 。10 2 4w a t e ro v e r v i e w 1 0 t h et h i r dc h a p t e rt h es t u d yo ft h ew e i s h a ny e l l o wr i v e ri r r i g a t i o ns e t t l i n gb a s i n s i l tc o v e r e da n dc u l t i v a t e do p t i m i z a t i o ns c h e m e 1 3 3 1t h es e t t l i n gb a s i np l a n n i n ga n do v e r a l lv i s i o n 1 3 3 2t h eb a s i ct h i n ga b o u ts e t t l i n gb a s i nt oo p e nu p ，u s e ，f o l l o w - u po fs i l th a sa l s o c u l t i v a t e do v e rt h ey e a r s 15 3 2 1t h ee a s ts e t t l i n gb a s i n 1 6 3 2 2t h ew e s ts e t t l i n gb a s i n 1 6 3 3t h es y s t e mo p t i m i z a t i o nm o d e ls t u d yo fs e t t l i n gb a s i nt h ef o l l o w 。u ps i l ti sa l s o c u l t i v a t e d 18 t h ed e c i s i o n m a k i n gf a c t o r sa n do p t i m i z a t i o no b j e c t i v e s t h es c h e m ea n a l y s i s t h eo b j e c t i v ef u n c t i o na n dc o n s t r a i n t s e c o n o m i cc a l c u l a t i o np a r a m e t e r sa n dg e n e r a l i z e dt r e a t m e n t c a l c u l a t i o nm e t h o da n dp r o g r a md e s i g n 1 8 1 9 2 0 2 2 2 3 3 4t h et e c h n o l o g yr e s e a r c ho ft r e n c hd r e d g i n gs e t t l i n gb a s i nh e i g h t s ，a b a n d o n e d m o u n do fs u p p o r t i n gh i g h 2 5 3 山东大学硕士学位论文 3 4 1s e t t l i n gb a s i ne m b a n k m e n t 2 5 3 4 2d r e d g i n ga n du p l a n de x c a v a t i o nt ob u i l dam o d e lo fo p t i m a lf i l l i n g 2 6 3 4 3t r e n c hd r e d g i n gh e i g h t sa b a n d o n i n gt h eh i g he n e r g yd u gm o u n d so fe a r t hf i l l d e s i g n 2 8 3 5s y s t e mo p t i m i z a t i o nd e s i g ne l e m e n t so ft h ee s t a b l i s h m e n ta n da p p l i c a t i o no f e v a l u a t i o n 2 9 3 5 1o p t i m a ld e s i g no fe v a l u a t i o ns y s t e mo f t h ee l e m e n t s 2 9 3 5 2t h ea p p l i c a t i o no f e v a l u a t i o ns y s t e mf o ro p t i m u md e s i g ne l e m e n t s 2 9 3 6t h ec a s ea n a l y s i so fs y s t e mo p t i m i z a t i o nd e s i g na p p l i c a t i o n 3 0 3 6 1o v e r v i e wo f e a s t i i i s e t t i n gb a s i n 3 1 3 6 2t h ed e s i g na p p l i c a t i o na n a l y s i si ne a s t i i i s e t t i n gb a s i n 3 1 t h ef o u r t hc h a p t e rb e n e f i ta n a l y s i so f s u p p o r t i n gt e c h n o l o g i e si nw e i s h a n y e l l o wr i v e ri r r i g a t i o nf a m i n gf o rs e t t l i n gb a s i na n dt h er e l a t e df o l l o w - u ps i l t3 4 4 1b e n e f i ta n a l y s i so f s e t t l i n gb a s i nc o v e r e df o rf a r m i n g 。3 4 4 1 1e c o n o m i cb e n e f i t 3 4 4 1 2s o c i a lb e n e f i t ：；7 4 2b e n e f i ta n a l y s i so f t h er e l e v a n ts u p p o r t i n gt e c h n o l o g i e s 3 7 4 2 1e c o n o m i cb e n e f i t 3 7 4 2 2s o c i a lb e n e f i t ：；9 4 3a n n u a l l ye c o n o m i cb e n e f i t s 3 9 t h ef i f t hc h a p t e rc o n c l u s i o na n d0 u t l o o k q l o 5 1c o n c l u s i o n 4 0 5 2o u t l o o k 4 1 r e f e r e n c e s 4 2 a s s i d u o u s l ys t u d y t h ed i s s e r t a t i o na n n o u n c i n gd u r i n gd e g r e e 4 5 t h a n k s a p p e n d i x ： 4 4 6 4 7 山东大学硕士学位论文 摘要 聊城位山引黄灌区为聊城市经济社会繁荣昌盛创造了巨大的经济与社会效 益。但是，在取得巨大效益的同时，引黄泥沙带来的负效益也很大，如引黄清淤 的问题、沙化区的问题、入均耕地减少的问题等。迫使有关部门开展对引黄灌区 的泥沙综合治理、沉沙池的科学与可持续运用、沉沙池的环境修复和灌区经济的 可持续发展进行研究。 本文在对位山引黄灌区历年沉沙池覆淤还耕情况研究的基础上，结合位山灌 区的实际情况，开展了以下研究： ( 1 ) 对位山引黄灌区概况进行了调查，分析了灌区的自然地理概况、社会 经济概况及水土资源概况，了解了位山灌区沉沙池规划及总体设想，总结了位山 灌区历年来沉沙池覆淤还耕情况。 ( 2 ) 根据以上情况，提出沉沙条渠布置、使用、高地构筑覆淤还耕的优化 设计数学模型。沉沙池开辟、使用、高地构筑与覆淤还耕系统的优化，是在满足 灌区一定引水量和沉沙池沉沙量的前提下，以沉沙条渠的不同布置、运用、高地 构筑覆淤还耕为决策变量，以沉沙条渠年费用最低，沉沙条渠使用年限最长和沉 沙条渠还耕效益最高为优化目标函数，根据系统的组成和运用特点，而研究出沉 沙条渠布置、使用、高地构筑覆淤还耕的优化设计数学模型。简要介绍优化设计 评判要素体系的建立及应用，并对系统优化设计应用进行实例分析。 ( 3 ) 对优化模型进行相关配套技术的粗略研究，包括沉沙池隔堤优化设置 技术、沉沙池清淤挖方与高地构筑填方优化模式、沉沙池高地清淤挖槽、弃土堆 高节能挖填法的研究。通过配套技术研究，能够使优化模型得到最优目标函数， 真正实现沉沙池清淤使用及高地构筑环节的优化。 ( 4 ) 对沉沙池覆淤还耕进行经济效益和社会效益分析，同时对相关配套技 术，如沉沙池、渠机械化清淤以及利用淤沙资源发展建材加工业效益分析。沉沙 池覆淤还耕治理使2 0 7 万亩沙化高地改造后还耕于民，减少沉沙占地0 4 2 万亩， 大大缓解了池区农民对土地的需求矛盾，从根本改善了引黄池区群众生产、生活 和生态环境条件，大大缩小了与灌区经济发展差距，社会效益很高。 关键词：沉沙池：覆淤还耕：优化设计模型：配套技术：效益分析 山东大学硕士掌位论文 a b s t r a c t t h ey e l l o wr i v e ri r r i g a t i o nm a n a g ed i s t r i c to fl i a o c h e n gw e i s h a nh a sc r e a t e d t r e m e n d o u se c o n o m i ca n ds o c i a lb e n e f i t sf o rt h ed e v e l o p m e n to fl i a o c h e n gc i t y h o w e v e r ，n e g a t i v er e s u l t sc a u s e db yt h ey e l l o wr i v e rs e d i m e n ti sa l s og r e a t ，s u c ha s t h ey e l l o wr i v e rd r e d g i n gi s s u e t h ed e s e r t i f i c a t i o np r o b l e m s ，t h ed e c r e a s eo f c u l t i v a t e dl a n da n ds oo n f o r c e dt h e a u t h o r i t i e st oc a r r yo u tt h ec o m p r e h e n s i v e m a n a g e m e n to fy e l l o wr i v e ri r r i g a t i o ns e d i m e n t t h es c i e n t i f i ca n ds u s t a i n a b l eu s eo f s e t t l i n gp o o l ，t h ee n v i r o n m e n t a lr e s t o r a t i o no fs e t t l i n gb a s i na n dt h er e s e a r c ho f s u s t a i n a b l ee c o n o m i cd e v e l o p m e n t i nt h i sp a p e r ，o nt h eb a s i ss t u d yo ft h es e t t l i n gb a s i no p e n i n g ，u s e ，f o l l o w u po f s i l ti sa l s oc u l t i v a t e di nw e i s h a ni r r i g a t i o nd i s t r i c tf o rt h ec a l e n d a ry e a r ，c o m b i n e d w i t ht h ea c t u a ls i t u a t i o ni nw e i s h a ni r r i g a t i o nd i s t r i c tt oc a r r yo u tt h ef o l l o w i n g s t u d i e s ： ( 1 ) w e i s h a ni r r i g a t i o na r e ao nt h ep r o f i l eo ft h ei n v e s t i g a t i o n ，a n a l y s i so ft h e i r r i g a t i o na r e ao fp h y s i c a lg e o g r a p h yp r o f i l e s s o c i o e c o n o m i cs u r v e ya n dl a n da n d w a t e rr e s o u r c e sp r o f i l e u n d e r s t a n dw e i s h a ni r r i g a t i o nd i s t r i c ts e t t l i n gb a s i np l a n n i n g a n do v e r a l lv i s i o n s u m m e du po v e rt h ey e a r si nw e i s h a ni r r i g a t i o nd i s t r i c ts e t t l i n g b a s i ns i l ta l s oc o v e rf a r m i n gc o n d i t i o n s ( 2 ) a c c o r d i n gt ot h ea b o v e ，b r i n gf o r w a r dt h eo p t i m a ld e s i g no fm a t h e m a t i c a l m o d e l sf o rs e a l i n gb a s i n sd r a i n a g el a y o u t ，u s e ，f o l l o w - u po fs i l ti sa l s oc u l t i v a t e di n u p l a n d t h eo p t i m a ld e s i g ni st h ep r e m i s et oi m p o r tac e r t a i na m o u n to fw a t e rt om e e t i r r i g a t i o na n das e t t l i n gv o l u m eo fs e t t l i n gb a s i n ，s e a l i n gb a s i n sd r a i n a g el a y o u t ，u s e ， f o l l o w - u po fs i l ti sa l s oc u l t i v a t e di nu p l a n df o rd e c i s i o n m a k i n gv a r i a b l e s t h el o w e s t a n n u a lc o s to fs e t t l i n gb a s i nd r a i n a g e d r a i n st h el o n g e s tl i f eo fs e t t l i n gb a s i nd r a i n a g e a n dt h eb e s tb e n e f i to ft h es e t t l i n gb a s i nd r a i n a g ef o rt h eo p t i m i z eo b j e c t i v ef u n c t i o n ， a c c o r d i n gt ot h es y s t e mc o m p o s i t i o na n dt h eu s eo ft h ec h a r a c t e r i s t i ct od e v e l o p et h e o p t i m a ld e s i g no fm a t h e m a t i c a lm o d e l s b r i e fi n t r o d u c t i o nt h ee s t a b l i s h m e n ta n d a p p l i c a t i o no ft h eo p t i m a ld e s i g ne v a l u a t i o ne l e m e n t s a n dc a r r yo u tc a s ea n a l y s i sf o r t h ea p p l i c a t i o no fs y s t e mo p t i m i z a t i o nd e s i g n ( 3 ) c a r r yo u tac u r s o r yr e s e a r c ho fs u p p o r t i n gt e c h n o l o g i e so ft h eo p t i m i z a t i o n m o d e l i n c l u d i n gt h eo p t i m i z a t i o ns e t t i n g st e c h n o l o g yo fs e t t l i n gb a s i ne m b a n k m e n t a c r o s s t h eo p t i m i z a t i o nm o d e lo fs e t t l i n gb a s i nd r e d g i n ga n du p l a n de x c a v a t i o nt o b u i l daf i l l i n g a n dt h es t u d yo ft h es a v e e n e r g yt e c h n o l o g yo fe x c a v a t i o na n df i l l i n g s o i l t h r o u g hr e s e a r c ho ft h es u p p o r t i n gt e c h n o l o g i e s e n a b l i n go p t i m i z a t i o nm o d e lt o o b t a i nt h eo p t i m a lo b j e c t i v ef u n c t i o n ，t r u l ya c h i e v et h eo p t i m i z a t i o no fs e t t l i n gb a s i n d r e d g i n gu s ea n dt h eh i g hg r o u n db u i l d ( 4 ) c a r r yo u tt h ea n a l y s i so fe c o n o m i ca n ds o c i a lb e n e f i t sf o rf o l l o w - u po fs i l ti s a l s oc u l t i v a t e d ，w h i l ea b o u tt h er e l e v a n ts u p p o r t i n gt e c h n o l o g i e s ，s u c ha ss e t t l i n gb a s i n ， t h eu s eo fm e c h a n i z a t i o nd r e d g i n g ，a n da d v a n t a g eo ft h es i l tr e s o u r c e st od e v e l o p m a t e r i a lp r o c e s s i n gi n d u s t r y b e n e f i ta n a l y s i s t h et r e a t m e n to ft h es e t t l i n gb a s i nc o v e r t o2 0 7m i l l i o nm uo fc u l t i v a t e dt r a n s f o r m a t et op e o p l e r e d u c et h es e t t l i n ga r e ao f0 4 2 h e c t a r e s ，s i g n i f i c a n t l yr e d u c e dt h ec o n f l i c t sd e m a n do ft h ef a r m e r sf o rl a n d ，a n d f u n d a m e n t a l l yi m p r o v e dt h em a s sp r o d u c t i o n 1 i v i n ga n de c o l o g i c a le n v i r o n m e n t a l c o n d i t i o n s ，g r e a t l yn a r r o w i n gt h eg a pw i t ht h ei r r i g a t e da r e ao fe c o n o m i cd e v e l o p m e n t ， g e t t i n gt h eh i g hs o c i a lb e n e f i t s k e y w o r d s ：s e t t l i n gb a s i n ；f o l l o w - u ps i l ti sa l s oc u l t i v a t e d ；o p t i m a ld e s i g nm o d e l ； m a t c h i n gt e c h n o l o g y ；b e n e f i ta n a l y s i s i i 山东大学硕士学位- f e 文 1 1 论文研究背景及必要性 第一章绪论 当代，世界各国愈来愈关注引水灌溉对环境的影响，特别是多泥沙河流的引 水灌溉对环境的影响。1 9 9 2 年6 月，在巴西的里约热内卢召开的“全球环境与发 展大会”，通过了行动纲领，即“2 1 世纪议程，提出了“水资源开发和农业生 产所面临的严峻挑战 ，号召防止土地和水资源的恶化，采取有效措施使其恢复 到原来状态。1 9 9 3 年8 月至9 月，在荷兰的海牙召开的“第1 5 届国际灌排大会 暨第4 4 届执行理事会 ，中心议题为“下一世纪的水管理”，对灌溉给环境的 影响予以极大的重视。认为，灌溉无疑对增加粮食生产起了极大的作用，灌溉的 土地面积仅占世界耕地总面积的1 8 ，却生产了全世界三分之一的粮食；但灌溉 的发展对环境的影响也愈来愈大，其中，全世界约有6 0 0 0 万公顷，或者2 4 的灌 溉面积，由于灌溉引起了盐碱化，多泥沙河流的引水灌溉把大量泥沙引进了灌区， 造成了灌溉区域环境的沙化、碱化，排水河道的泥沙淤积而引起的渍害，也是一 个世界性问题。强烈呼吁世界各国重视研究解决这一问题。 联合国环境与发展委员会近期提出的经济社会的可持续发展问题，将“可持 续发展定义为“既满足当代人的需求，又不危及后代人满足其需求的发展”。并 特别强调了社会、经济和生态环境相协调的观点。 黄河水以高含沙量著称于世界，黄河流域是我国的主要灌溉农业区，山东省 聊城位山引黄灌区是国内特大型灌区，也是国内及世界上灌溉泥沙问题最严重、 最难治理的灌区之一。位山引黄灌区始建于1 9 5 8 年，1 9 6 2 年停灌，1 9 7 0 年复灌， 设计灌溉面积5 4 0 万亩，渠首设计引水流量2 4 0 m 3 s ，现控制聊城市8 个县( 市、 区) 的9 0 个乡镇的耕地，开灌以来，为聊城市经济社会繁荣昌盛创造了巨大的 经济与社会效益。1 9 7 0 年1 9 9 9 年的3 0 年问，灌区虽发生春旱2 8 次，夏旱1 7 次，秋旱2 2 次，几乎年年遇旱，但因灌溉及时，累计总引水量3 2 5 4 1 亿m 3 ，平 均年引水量1 0 8 5 亿m 3 ，年均实灌面积4 0 0 万亩和2 1 0 0 万亩次以上，效益显著。 大面积引黄灌溉和对地下水的补充，保证了大早之年粮棉产量逐年递增。1 9 7 0 年 粮食单产仅1 4 2 5 k g ，棉花单产2 7 k g ，1 9 8 8 年粮食单产达到5 6 4 k g ，棉花单产 6 6 5 k g 。1 9 9 2 年进行的灌区经济效益分析表明：1 9 7 0 年至1 9 9 1 年末，灌溉毛效 1 山东大学硕士掌位论文 益已达3 5 3 亿元，净效益3 0 1 亿元，净收益2 5 4 亿元，益本比为3 ：7 ，至1 9 8 1 年底所投固定资产资金已全部收回。 但是，在取得巨大效益的同时，引黄泥沙带来的负效益也很大。9 0 年代初， 位山灌区的泥沙治理特别是灌区沉沙池的治理，对灌区的生态环境修复和农业的 可持续发展提出了严峻挑战。 ( 1 ) 引黄清淤已成为该地经济发展的沉重负担。1 9 7 0 至1 9 9 2 年，灌区累计 引水2 1 7 4 亿m 3 ，累计引沙1 6 1 亿m 3 ，年均年引水9 4 5 亿m 3 ，年均引沙6 9 9 万 m 3 ，这些泥沙5 5 以上淤积在输沙渠、沉沙池内，2 3 年内动用民工清淤2 5 次，累 计清淤土方8 3 9 6 9 5 万m 3 ，累计出工达2 3 9 万人次，年均清淤3 6 5 万m 3 ，年均出 工1 0 4 万人次，最大年清淤量9 1 8 1 5 万m 3 ，年出工人数在2 5 万人以上，清淤 费用很大。 ( 2 ) 渠首输沙渠和沉沙池内，形成了“四带”“两片 的沙化区。所谓“四 带 是指东、西输沙渠两岸四条长1 5 k m 宽8 0 m 1 2 0 m ，高于地面6 m - - l o m 的“沙 龙 ，至1 9 9 2 年堆沙约4 3 1 7 7 万m 3 ，面积o 7 万亩，“两片”是指东、西沉沙 池，至1 9 9 2 年沉沙约7 4 9 9 万m 3 ，面积3 4 万亩，连同输沙渠槽沉沙池截渗沟在 内共占压土地4 7 万亩。区内土地严重沙化。 ( 3 ) 渠首输、沉沙区内，人均耕地严重减少。该输、沉沙区涉及东阿、阳 谷、东昌府三县( 区) 的7 个乡镇、1 2 7 个行政村，8 6 万人，总面积1 5 3 3 k m 2 ， 2 3 万亩，据1 9 9 2 年统计资料，区内现有耕地1 0 5 万亩，占原耕地面积的4 5 7 ， 人均占有耕地面积由原来的2 1 亩降至1 2 2 亩，有的村基本无耕地可种。1 2 7 个 行政村中有2 6 个村1 5 9 3 9 人，人均耕地0 8 5 亩；有1 0 个村6 4 8 5 人，人均现有 耕地0 5 - - 0 1 亩。 ( 4 ) 渠首沉沙区与灌区非沉沙区的经济发展差距越来越大。据1 9 9 1 年调查， 池区内粮、棉平均单产分别为4 4 4 k g 亩和3 4 k g 亩，仅为灌区一般农田产量的6 4 和5 4 ，人均收入4 2 0 元，比同期灌区人均收入7 5 0 元低4 4 。由于受淤沙的影 响，池区自然条件恶化，土地沙化、碱化严重，农作物受风沙危害侵袭，加之交 通不便，信息闭塞，工、副、贸易贫弱，已成为新的经济贫困区。 ( 5 ) 现黄河河床溪点高程已高出引黄闸底板高程1 0 0 - - - 1 5 0 m ，粗沙入渠量 大，近期黄河河床每年仍以o 1 m 以上的速度抬高，粗沙入渠量将更大。沉沙池 的沉沙负担增大，2 0 0 1 年黄河小浪底水库建成运用后的清水冲刷期，冲河南、淤 2 山东大掌硕士掌位论文 皇皇詈曼曼皇量曼曼曼曼曼曼曼鼍邑曼皇曼曼皇皇皇皇曼量舅曼曼曼暑曼舅笪篁曼曼曼曼曼1 1 1 一i ! 量皇曼曼蔓曼曼曼曼舅舅舅曼舅曼曼曼鼍曼曼曼量 山东已成定局，引黄灌区的粗沙入渠、淤池及沙害将更加严重。 ( 6 ) 渠首沉沙洼地已基本用完，再开辟新的沉沙池难度很大。引黄灌区沉 沙池的可持续利用受到严重威胁。该灌区规划沉沙区洼地面积4 2 k i n 2 ，6 3 万亩， 至1 9 9 2 年已开辟使用沉沙洼地3 4 万亩，占规划沉沙洼地的5 4 。再要开辟新的 沉沙池，因土地产量较高，群众实难接受。 在事实面前迫使人们去思考怎样才能走出一条沉沙池科学、持续运用的良性 循环的路子。据此，山东省水利厅、聊城市政府和水利部门，围绕灌区泥沙治理 和沉沙池的开辟、使用、还耕问题，开展了全方位，多层次的探索与实践，认为， 必须树立“以人为本，人与自然和谐相处、可持续发展 三大观点，才能科学地 解决水沙资源利用、水沙环境、水沙安全三大问题”，并积累了些有价值的经 验和做法。在此基础上，认真总结位山引黄灌区沉沙池开辟、使用、覆淤还耕的 实践，结合国内外的沉沙池工程建设和管理的经验，进行全面系统的分析研究， 于1 9 9 0 年首次提出了进行“引黄灌区沉沙池不同覆淤方式、不同土壤厚度层次 覆淤结构的作物高产模式试验研究 、“引黄灌区沉沙池开辟、运用、覆淤还耕 优化方案研究和“创建引黄灌区渠首沉沙池经济特区等三大构想，得到水利 部、省水利厅和聊城地区灌溉处的大力支持。经过长达1 0 余年的努力，园满地 完成了该项研究与示范课题，为引黄灌区的泥沙综合治理、沉沙池的科学与可持 续运用、沉沙池的环境修复和灌区经济的可持续发展提供了科学依据。本文主要 对引黄灌区沉沙池开辟、运用、覆淤还耕优化方案进行研究。 1 2 国内外泥沙治理优化方案研究现状 目前国外针对泥沙治理及优化方面的研究主要有以下观点：一是人类活动引 起的泥沙质量问题及其生态和生化作用的研究，目前还处在初始阶段。对泥沙导 致的经济、社会和法律等方面的问题的研究，也还很不足。二是数值模拟、实体 模型、原型观测及原型资料的分析与类比是泥沙研究的有效手段。对实际中的一 些重大问题，可将这些手段相互结合起来进行研究。三是数学模型能模拟越来越 复杂的情况，其精度与可靠性主要取决于：泥沙运动基本理论的研究水平，数值 方法，原型与试验资料的率定和验证，以及用户的经验和技巧。这几方面显然均 需不断改进。四是实体模型的相似性主要取决于模型比尺和模型沙的选择。实体 模型比较费时、费钱、和占用较大场地，此外还需数学模型与原型观测为其提供 山东大掌硕士掌位论文 边界条件。五是现场监测与原型观测资料对改善理论和模型、发现实际问题和改 进泥沙治理均极为重要。然而原型观测仪器和技术的改进近来似乎落后于计算和 后处理。泥沙问题是关系全球环境、资源利用和保护的重大课题，越来越引起世 界各国的重视。西方发达国家在数学模型的率定和验证、环境泥沙、泥沙测量技 术等方面的进步值得我们学习。 目前国内除山东引黄灌区外，还没有关于沉沙池高