引黄入冀补淀工程关键问题设计浅议

□王 伟 □申黎平 □苏卫涛（河南省水利勘测设计研究有限公司）

1 工程概况

引黄入冀补淀工程是大型跨区域、跨流域引调水工程，也是国家确定的172项重大水利工程项目之一。该项目是解决白洋淀生态缺水，保障工程沿线农业用水的有效工程措施，对于保持白洋淀湿地生态系统的良性循环，缓解沿线地区农业缺水状况具有重要意义。

工程选定的线路为自河南省濮阳市黄河北岸现有渠村新、老引黄闸引水，经1#枢纽交汇后分水入南湖干渠，然后汇入第三濮清南干渠，沿第三濮清南干渠依次穿金堤河、卫河后入河北境内，经新开渠入留固沟、东风渠、小白河和任文干渠等最终入白洋淀，线路全长482 km（其中河南境内长84 km，河北境内长398 km）。

2 关键技术问题

2.1 引水规模问题

引调水工程可以形象的比如为“一条扁担，两个筐”，“筐”是指调水区或受水区，其容量代表着引水规模，“扁担”是指输水渠道，其粗细代表着输水渠道的工程规模。“筐”的大小，决定着“扁担”的粗细，对长距离输水渠道而言，输水规模的调整直接影响着工程占地、工程投资的变化。因此，对本工程而言，如何合理确定工程规模，国家及黄河流域相关规划对此有何明确和限制，以需定供还是以供定需，是工程布置的先决条件，是我们要解决的首要问题。

2.2 控制点水位问题

本工程输水线路长约482 km，绝大部分是利用已有渠、沟（河）道扩挖改建而成，同时工程全线采用自流输水，那么工程水位自上而下、由高至低的衔接就显得至关重要。本工程不仅要受到黄河引水水位和白洋淀受水水位的制约，还要兼顾现状利用的各控制建筑物的底高程、设计水位的影响；此外，由于工程分为三个设计段，各段始末点的控制水位也是各段设计工作开展的前提，同时各设计段内水头在建筑物和渠道之间的分配，也对工程投资和工程占地造成较大影响。因此，各控制点水位的确定，就成为设计工作开展时要优先解决的核心问题。

2.3 泥沙处理问题

黄河是一条多泥沙河流，引黄必然引沙，泥沙问题是所有引黄工程都必须正视的现实问题。本工程如何处理引水所携带的泥沙问题，采用集中沉沙还是分散沉沙，是平衡工程正效益与泥沙所造成的环境负效益，协调工程建设运行与生态环境的可持续性发展的核心，是本工程又一亟待解决的关键问题。

2.4 工程新老功能的融合问题

本工程为跨区域引调水工程，输水干渠多利用现有渠、沟（河）道扩改建而成，其中河南省濮阳市境内的输水渠道主要为渠村灌区现有渠系，在对其利用的基础上扩挖改建以后为工程输水。工程建成后，不仅要实现新工程的输水任务，还需保障利用渠道原有的灌、排、蓄、引功能不能缺失和消减，同时在用水高峰时段水量如何调配，实现工程新老功能和新旧管理制度的融合，也是工程面临的技术和管理的双重难题。

3 设计应对策略

3.1 引水规模

通过查阅国家、流域相关规划，研读相关条款，寻求政策支撑和明确政策红线：“87”分水方案及其相关子规划指出“河北省、天津市今后一个时期需从黄河引水接济，分配用水量20亿m3”，“河北、天津引黄时段为冬4月（11月至翌年2月）”。《全国水资源综合规划》及其子规划指出“在南水北调东、中线工程生效以前，考虑到黄河水资源量的减少，统筹考虑河道内外用水需求，河北、天津配置黄河水量18.44亿m3”；“南水北调东、中线工程生效后至南水北调西线一期工程生效以前，仍考虑向河北配置6.20亿m3水量，不再考虑向天津配置水量”。

表1 控制点水位汇总表 单位：m

沿线受水区分河南、河北分别进行供需平衡分析计算后，对两组需水工程进行叠加，求出总需水过程及水量；同时对黄河冬4月可供水量进行分析，求出供水工程可供水量。经对总需水过程和可供水过程进行比对后发现，需水过程远大于可供水过程，由此确定了“以供定需”的水量平衡分析计算原则，并按此原则重行进行水资源的供需平衡分析计算。

按照以上政策框架和计算结果，综合确定本工程引水规模为：①在南水北调东、中线生效之后，引黄入冀补淀工程引黄闸多年平均引黄水量为9.05亿m3，包括向河北调水6.20亿m3，河南引黄水量3.30亿m3；在南水北调东、中线生效之前，可通过相机外延引水时段，控制为河北调水量不超过为9亿m3，河南引黄水量为3.30万m3，引黄闸最大总引黄水量不超过12.30亿m3。②渠村新、老引黄闸总引水设计流量为150.00m3/s，引黄入冀输水总干渠渠首设计流量为100.00m3/s，入河北省界流量为61.40m3/s。

3.2 控制点水位

根据工程特点、地域分布，将整个工程输水渠线按照从上游至下游依次划分为三个设计段，分别为渠首段、河南段和河北段，并将各设计分段交接点和利用的重要建筑物利作为关键控制点。

渠首段根据冬四月期间黄河引水水位，分析计算出与河南段交接点（1#分水枢纽）处的2组水位（高水位和低水位）；河北段根据受水区的地形地势和工程特点分析计算出与河南段交接点（卫河倒虹吸出口）处的2组水位（高水位和低水位）；河南段根据渠首段和河北段提供的高、低2组水位，结合现状利用的金堤河倒虹吸、卫河倒虹吸底高程等影响因素和水头在建筑物和渠道建的分配，进行水位方案分析比选。控制点水位见表1，水位比选组合方案见图1。

图1 水位比选组合方案示意图

通过以上对各水位组合方案的计算、分析和对比，方案一在河南段内水头分配合理，与现状利用的工程衔接较好、整体线路的投资最优，由此确定总体线路采用高水面线（渠首段末端58.55m，河北段首端47.68m），河南段内两座倒虹吸采用高水头（金堤河0.60m，卫河0.82m）。

3.3 泥沙处理

泥沙问题是所有引黄工程都存在的客观现实问题。为妥善处理本工程引水所带来的泥沙问题，我们联合调研了与本工程性质类似、位置临近的人民胜利渠灌区、渠村灌区、位山灌区和潘庄灌区，通过现场查勘、资料收集、座谈沟通等方式，借鉴和吸取各灌区在泥沙处理方面的经验和教训，确定本工程采用修建沉沙池集中沉沙的总体泥沙处理方案。

结合各灌区调研成果，沉沙池位置应尽量选在距渠首引黄闸位置较近的地方，沉沙池之前渠道应较陡，可将泥沙带入沉沙池集中沉沙，同时要求地形低洼、交通便利。经沿线优化选址和分析计算，沉沙池位置选定在距渠首约2.50 km巴寨村以东，沉沙池按条渠梭型布置，设2个条渠，每个条渠长约2.50 km，宽450m，轮换使用，单条沉沙条渠可供沉积一年引黄水中的泥沙。运行期每年淤积泥沙选择气候较好时段集中清淤挖运，并在沉沙池周边临时征地堆沙，堆高2.50m左右，堆后复耕，以较少风沙对周边环境的影响。

3.4 工程新老功能的融合

本工程在河南段内基本利用渠村灌区现有的南湖干渠和第三濮清南渠道线路，但由于输水规模加大、水位抬高，需对渠道断面进行扩挖和加高培厚堤防，由此造成节制闸、分水口门拆除重建，部分桥梁由于超高和长度不足需拆除重建。建成后的引黄入冀补淀工程，不仅要满足新的输水任务，同时还要维持原有既定功能。我们进行工程规划布置时，在收集现状工程资料的基础上，与原灌区管理部门进行了多次沟通，充分理解和考虑原渠系功能。在按照不低于原规模、原标准和原数量重建破坏和影响建筑物外，适当增设了节制闸、分水闸等控制性建筑物，在满足引黄入冀补淀工程输水任务的前提下，通过控制建筑物的调度使用也维持了原有渠系灌、排、蓄、引及交通等功能。

此外，在管理机构设置时，该部分渠道仍归属于原渠村灌区管理机构管理，通过适当新增管理场所和管理人员，利用一套班子、一班人马的管理来实现新、老工程的不同任务目标。从工程布置和管理体制上，通过工程的和非工程的措施，为工程新老功能和运行体质的融合创造了条件，为实现工程并行不悖的运行目标打下了基础。

4 结语

引黄入冀补淀工程是集新、旧功能于一身的多功能引调水工程，既要克服新困难，又要化解旧矛盾。在工程规划设计的前期阶段，通过对工程的深入理解和认识，发现和梳理工程存在的关键性技术问题，并通过行之有效的技术手段和方法，破解技术难题、选定设计方案、确定关键参数，为工程整体方案塑造了良好的技术雏形，为后期的设计、施工和运行奠定了坚实的技术基础。