引黄济青工程输水效率影响因素分析及优化措施介绍

(山东省胶东调水局东营分局，山东 广饶 257300)

1 工程概况

引黄济青工程是山东省境内一项跨流域调水工程，主要任务是将黄河水引向青岛，解决青岛市工业和生活用水问题，同时兼顾工程沿线高氟区生活用水及农业用水，其中东营辖段24km小清河子槽是控制输水能力的重点渠道。小清河子槽设计指标为底宽38m，边坡系数3.0，河底比降1/14600，设计流量200m3/s，子槽出口处河底设计高程-1.20m，设计水深3.0m，设计水位5.05m，加大水位5.35m，设计流量36m3/s，加大流量49m3/s。调水运行时，采用下节制闸壅高子槽水位，自流到明渠。为满足胶东地区用水量需求，2017年在下节制闸处建设临时泵站，从小清河子槽抽水入明渠，提高输水流量。

目前，引黄济青工程东营段小清河子槽成为引黄济青工程、山东省胶东地区引黄调水工程、国家南水北调东线一期工程等三大调水工程的共用渠段，其重要程度不言而喻。

2 调度运行情况

引黄济青工程东营段位于整个工程的中上游，无论引黄河水还是引长江水，东营段都处于全段运行状态。由于受小清河子槽34+024～38+691无子堤段大范围的农田盐碱渍涝影响，小清河子槽的运行水位需控制在4.5m以下，导致小清河子槽明渠出口处运行水位偏低，输水流量不超过33m3/s，达不到设计运行指标。

为缓解2014年以来胶东地区严重旱情，满足日益增长的供水需求，2017年3月在小清河子槽下节制闸的下游修建临时泵站。临时泵站运行时，小清河子槽水位控制在4.2m左右，运行流量35.5～40.0m3/s，出子槽明渠水位4.7～4.8m，低水位大流量运行效果显著。

下游输水明渠段水位流量测量断面设计指标为底宽14.2m，边坡系数2.0，渠底比降1/20000，渠底高程1.15m，设计水位4.15m。据实测数据，无论采用自流运行方式，还是泵站提水运行方式，测站运行水位均未达到设计水位4.15m。

引黄济青改扩建一期工程对节制闸下游5.1km明渠渠道衬砌进行改建，增加预制板护底，改善输水运行水力条件。根据实际测流数据，按照明渠均匀流计算，改建后的渠道平均糙率约为0.016，较原设计值0.025大幅度减小，过流能力明显提高，衬砌后的渠道见图1。

图1 衬砌后的明渠渠道

由此不难看出，小清河子槽的运行状况是影响东营段输水效率的关键。

3 原因分析

为尽可能增加调水量，小清河子槽常常高水位运行。过高的水位致使子槽无堤坝段两岸农田盐碱渍涝甚至淹没，导致农作物减产甚至绝产。同时，高水位运行增加了子槽堤防的安全隐患。经研究分析造成以上现象的主要原因有以下几方面。

3.1 地面沉降

经过对小清河子槽沿线地面高程的测量，对比分析1999年与2016年小清河子槽沿线高程资料，发现小清河子槽平均下沉0.51m。输水河桩号30+000～42+000段沉降量较大，沉降量为0.8～1.2m，桩号36+000～39+000段沉降量约为1.2m，局部下沉1.5m。输水河整体下沉，输水河两端沉降量小，中间段沉降量大，改变了子槽原设计输水比降，降低了子槽的过流能力。

3.2 子槽淤积

自1989年引黄济青工程运行至今，小清河子槽未进行系统的清淤。随着调水量不断加大，携沙量也不断增大。渠首沉沙条渠运行多年，沉沙条渠有效宽度不断减少，泥沙大多沉积在子槽中。据初步测算子槽淤积深度在1.5m左右，淤积量约为200万m3。因此，泥沙淤积改变了子槽输水条件，从而影响子槽过流能力。

3.3 桥梁阻水

为方便沿线村民交通往来，在子槽河上修建多处生产桥。有些生产桥破旧低矮，高水位运行时，水面大多高于桥底甚至淹没桥面，严重阻水，从而影响子槽过流能力。且在引黄济青工程建成后修建的桥梁，均采用水中筑岛方式施工，工程完毕后，清理筑岛土方不彻底，围堰阻水明显。

3.4 沿线无序取水

输水河两岸农田较多，沿线百姓偷水抢水现象严重。特别是在灌溉季节，私自抽水行为严重影响了调度运行工作。由于小清河子槽建于20世纪70年代，沿线百姓使用子槽水源灌溉已成习惯。加上老百姓基本没有水权概念，水权管理工作收效甚微。近年来，小清河子槽沿线由当地乡镇政府投资建设了多座农田灌溉设施，随意取水灌溉的行为愈发严重。据统计，小清河子槽东营段农田灌溉扬水站共9处，总流量约为7m3/s。根据2017年情况统计，小清河子槽东营段全年灌溉取水量约为1000万m3，而2017年东营段总过水量约10亿m3，损失水量约为1%。

3.5 调度方式单一

引黄济青工程和胶东地区引黄调水工程输水线路长，同时调引长江水和黄河水时存在汇水和分水问题，且工程在运行过程中穿过多座建筑物，经过众多分水口，采用单一的流量增减调度方式同样影响输水效率。在此种调度运行方式下，各分水口分水流量的增减会对运行水位产生较大影响。以东营段为例，在工程现状条件下，以自流模式运行，出小清河子槽处与预备河倒虹进口水位差在0.9～1.05m范围变动，而设计值为0.9m，实际运行时水头差比设计值稍大。小清河子槽运行水位达不到设计水位时，过大的水头差使下游渠道水位偏低，甚至影响到寿光段宋庄泵站运行，致使其前池水位偏低，从而影响输水效率。

4 解决措施

4.1 工程措施

对于小清河子槽东营段目前存在的问题，采取工程措施是最有效的解决方式。结合近年来子槽运行情况和现状，提出以下几种改造思路。

4.1.1 改造子槽

为保证小清河子槽在设计水位下运行，需根据子槽地形地貌情况，对小清河子槽无子堤段采取筑堤、防渗、加挡水墙和挖排水沟等工程措施，将子槽段全部建设成有子堤的河道。在对小清河子槽进行改造的同时需要考虑子堤的安全、防渗以及工程沿线农田排水等问题。

筑堤改造是提高子槽输水能力，保障工程运行安全最有效的途径。但是，从工程量、成本投资以及移民迁占等方面考虑，其工程规模较大(依据目前有关资料，无子堤段筑堤高度在1.5m左右)，涉及范围较广，一次性投入较高。

4.1.2 新建泵站

2017年3月，为缓解胶东青烟威潍四个地市严峻缺水局面，在小清河子槽下节制闸后实施了抗旱应急调水临时泵站工程。泵站采用900QZ-85型潜水轴流泵，转速480r/min，单机流量2.4m3/s，设计扬程4.5m，配套功率160kW。泵站安装水泵23台，总装机容量3680kW，泵站设计流量36m3/s，总装机流量48m3/s，临时泵站运行情况见图2。临时泵站投入运行以来，较好地解决了大流量输水的问题，输水能力显著提高，也有效减少了高水位运行对沿线农田的危害。但是，在小清河子槽沉降最为严重的地段仍有部分农田存在盐碱渍涝情况，农田盐碱渍涝问题未得到彻底解决。

图2 新建的临时泵站实景

因此，在下节制闸处建设泵站，采用提水方式输水可以增加调水量，有效降低子槽运行水位，是一种提高输水效率的可行方式，但需考虑小清河子槽上游无子堤段的防渗和农田排水问题。

另外，可在泵站出水池挡水堰处改建节制闸，通过节制闸和泵站的灵活运用，在长期的低水位(4.3m以下)、小流量(流量不超过30m3/s)运行时，采用自流方式输水。在需要大流量运行时，采用泵站提水运行。这样，调度运行方式更加灵活，节省运行成本，并且利于泵站检修维护，但是同样需考虑子槽上游无子堤段的防渗和农田排水问题。

4.2 优化调度运行方式

合理有效的调度运行方式能够减小水位波动，提高输水效率，保障渠道安全高效运行。针对引黄济青工程现状，利用已有运行数据进行科学分析，优化调度运行方案。尤其是引黄济青工程改扩建后，明渠的水力边界条件发生变化，水力要素也发生了变化，过流能力明显增强。在新的运行条件下，应对调度运行方式进行优化，建立以泵站运行为核心，闸站运行协调控制的模式。

引黄济青工程东营段改扩建后，根据实际测流数据，按照明渠均匀流考虑，利用2016年和2017年有关实际测流数据计算，渠道的糙率约为0.016，较设计值0.025小很多，按原设计糙率和水力条件计算，设计水深为3.0m时，过流量为36m3/s；以目前的糙率计算，设计水深为3.0m时，过流量为45.2m3/s；实际过流能力增加9.2m3/s。另外，改扩建后，在设计流量不变的情况下，设计水深为2.7m就能满足过流要求，较原设计水深3.0m减少0.3m。鉴于此，在自流状态下，预备河倒虹进口前渠段高水位运行，利用等容量控制运行方式调节宋庄泵站前闸站，可为宋庄泵站的运行提供合适的运行条件，即通过控制预备河倒虹闸门来缩小小清河子槽和预备河倒虹进口的水头差，将其两端水头差缩小至0.4m左右。从而为提高下游塌河倒虹以及宋庄泵站前池水位创造有利条件，以提高输水效率。

4.3 加强管理，严格执法

加强调度运行期间的工程管理，维护调度运行秩序同样是运行安全和运行质量的基础保证。持久、多种形式深入工程沿线村镇，广泛宣传有关于胶东调水工程的法律法规，让工程沿线人民群众真正了解胶东调水工程的现实作用，明白胶东调水工程禁止性事项。完善和加强东营分局水政监察大队组织建设，根据相关管理条例将水政执法落到实处，真正做到依法管理。除日常执法行动外，还应进行不定期的重点执法行动以及同其他部门的联合执法行动。依法取缔沿线抽水偷水等违法行为，对污染水质、破坏水环境等水事违法行为更要联合地方环保、公安部门予以坚决打击。

在调度运行工作的实施过程中结合工程情况、运行状况、水情水质等考核项目进行量化考核。建立调度运行情况考核机制，综合考察调度运行实施过程中的输水量与运行成本的关系。根据运行情况反馈，选择合理的运行方案，并考核方案落实情况。通过制度建设，强化执行监督考核，提高输水效率。

5 结 语

胶东地区作为山东省经济最发达的地区，水资源供需矛盾突出，人均水资源量不到全国人均占有量的20%，严重制约着经济社会发展。目前，外调客水已成为促进胶东地区经济社会发展的重要动力，增加调水规模，提高输水效率刻不容缓。采取一系列的措施，使引黄济青工程小清河子槽输水流量达到36～37m3/s，最大流量达到40m3/s，流量比以往至少增加了4m3/s，一天可多输水35万m3，为胶东地区的持续发展提供源源不断的水源支撑，效果明显，意义重大。