引黄济青渠道输水能力影响因素分析

江崇安，崔积家，邵英超

（山东省水利勘测设计院，山东 济南 250013）

山东省引黄济青工程自1986年开始建设，1989年10月建成通水，至今已运行了20余年，累计向青岛供水17.2亿m3，沿途农业供水9亿m3，补充地下水5亿 m3，对青岛市及沿线县（市）社会经济的可持续发展和生态环境的改善发挥了重要作用。

1 引黄济青工程的任务

1.1 供水范围

引黄济青工程目前主要是向青岛市供水，山东省胶东地区引黄调水工程贯通后，其供水范围将扩大到青岛、烟台和威海3个市的12个市（区），土地总面积1.56万km2，南水北调东线一期工程建成后，届时供水范围将覆盖潍坊、青岛、烟台和威海4个市的35个县、市、区，土地总面积3.15万km2。引黄济青工程供水范围详见表1。

表1 引黄济青工程供水范围表

1.2 设计调水量

1）长江水到来之前。长江水到来之前主要是满足青岛市引黄需求，设计调水量10 950万m3；满足胶东地区引黄调水工程供水要求，设计调水量14 300万m3；设计总调水量为25 250万m3。

2）南水北调胶东输水干线贯通后，同时调引长江水和黄河水。

南水北调胶东输水干线贯通后，通过现有引黄济青工程向青岛输送黄河水10 950万m3，输送长江水13 000万m3；向潍坊输送长江水10 000万m3；向烟台输送长江水9 650万m3；向威海输送长江水5 000万m3。输送总水量为48 600万m3，其中黄河水10 950 万 m3；长江水 37 650 万 m3。

1.3 工程任务拓展

在引黄济青工程建筑物和渠道输水规模不变的情况下，其工程任务由单一的向青岛市区供水，拓展到潍坊、青岛、烟台和威海共35个县（市、区），输水时间由70 d，延长到了243 d，总供水量由10 950万m3扩大到48 600万m3，届时将有力确保青岛市乃至整个胶东地区的社会经济快速发展。

2 引黄济青工程现状输水能力分析

2009年12月5日至2010年2月26日，引黄济青工程通过84 d的运行，提水入棘洪滩水库的净水量为10 985万m3，虽然完成了充库任务，但比原设计70 d完成输水滞后了14 d。现根据引黄济青工程棘洪滩（末级）泵站实测的平均日流量，分析引黄济青工程现状的输水能力。

棘洪滩泵站位于渠道设计桩号252+543处，设计流量23 m3/s，加大流量34.1 m3/s。棘洪滩泵站在运行的78 d中，日提水流量为7.7～21.6 m3/s，日平均流量16.3 m3/s，仅达到设计流量的71%。在引黄济青工程向青岛输水期间，渠道基本上控制在设计水位运行，泵站前部分渠段按加大水位控制，但是输水能力仅能达到原设计的71%，渠道的输水能力和原设计相比下降了约30%。

3 导致渠道输水能力降低的主要因素

3.1 渠道淤积的影响

由于引黄济青工程渠首沉沙池超期服役，沉沙池出口含沙量增加，导致渠道淤积。据2009年引黄济青工程现状普查资料，渠道淤积厚度为0.3～0.9 m，造成过水断面减小，输水水位壅高。

以白浪河倒虹后 （113+727）至利民河倒虹前（124+140）段渠道为例，按照明渠均匀流公式，分析渠道淤积对输水能力的影响。该段渠道原设计渠底宽度12.3 m、渠底比降1/20 000、设计水深3.0 m、边坡1∶2、糙率0.02，渠道目前平均淤积厚0.45 m。经计算渠道淤积前过流能力为32.2 m3/s；渠道淤积后，在达到设计水位时，计算水深减小到2.55 m，相对渠底宽度增大为14.1 m，糙率和比降不变，则过流能力为26.7 m3/s。渠道淤积后的输水能力仅能达到原设计的83%，由于淤积因素的影响，输水能力下降了17%。

3.2 输水糙率加大的影响

由于渠道衬砌蓄水保温效果差，渠道产生不同程度的冻胀，周而复始的冻胀作用使混凝土板凸起，局部段甚至发生破坏；另外工程运行20余年，地下水位发生不同的变化，在地下水位升高地段发生了扬压力顶托破坏。据引黄济青2009年普查资料统计，渠道衬砌破坏较严重的三、四类工程渠段长度91.5 km，占衬砌总长度的44%。由于冻胀和地下水顶托作用，破坏了原渠道衬砌结构整体性，使预制板勾缝脱落、凹凸不平，导致输水糙率增加，过流能力降低。原设计衬坡没衬底的渠段，渠底杂草丛生，管理机构虽在放水前安排人员割草，但剩余草根也加大了输水糙率。

以昌平河倒虹后（198+986）至亭口泵站前（204+272）段渠道为例，渠底宽度12.3 m、渠底比降1/15 000、设计水深3.0 m、边坡1∶1.5。原设计为混凝土预制板衬坡、黏土衬底，混凝土板的糙率为0.016（根据灌溉与排水工程设计规范附录E确定，下同），黏土的糙率为0.025，根据湿周的长度，加权平均的糙率为0.02。目前根据工程现状渠底的糙率为0.027 5，渠坡为0.018，加权平均的糙率为0.022 5。按照明渠均匀流公式进行计算，渠道原设计输水能力为26.6 m3/s，目前为23.7 m3/s，渠道的输水能力因糙率的增大而下降11%。

4 解决渠道输水能力降低的主要对策

4.1 改造现有的引黄济青工程

虽然引黄济青工程现状输水能力达不到设计规模，但目前引黄济青供水目标比较单一，就是满足青岛市引黄需要，靠延长输水时间也可以实现调水任务。但随着胶东调水工程、南水北调东线一期工程相继建成后，引黄济青工程同时担负着引黄和引江的任务，输水时间由70 d延长到243 d，受现状渠道过水能力的制约，在规定的时间内难以实现调水任务，也无延长输水时间的条件，因此必须对现有的引黄济青工程进行改造，使其恢复到原有的设计输水规模，以满足胶东地区有关城市调引江水、黄河水的需要。

4.2 开辟新的治沙条渠并衬砌输水渠道

泥沙淤积对渠道输水能力降低影响较大，需要及时清除。为了从根本上解决渠道泥沙淤积问题，必须在渠首开辟新的沉沙条渠。目前引黄济青启用的是第二沉沙条渠，已累计沉沙1 152万m3。原设计使用3～5年的条渠，已使用了20余年，目前主要依靠以挖待沉、堤外堆砂的方式运行，给引黄济青工程的管理和运行带来了沉重的负担，急需建设新的沉沙条渠。

为了解决现有渠道衬砌冻胀、地下水顶托破坏及渠底长草加大输水糙率问题，根据《渠道防渗工程技术规范》SL18—2004的规定，现有渠道衬砌已经达到正常使用年限，到了更新换代期，必须根据现有的气象资料、沿线地下水动态和新的保温措施，重新对渠道进行衬砌，以满足输送黄河水和长江水的需要，以确保胶东地区社会经济健康快速发展。