黃河調(diào)水調(diào)沙對(duì)引黃濟(jì)青工程的影響及對(duì)策

江崇安，崔積家，邵英超

（山東省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院，山東 濟(jì)南 250013）

山東省引黃濟(jì)青工程是自黃河打漁張閘引水，保證青島市社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的大型調(diào)水工程。輸水全長252.5km。該工程自1986年開始建設(shè)，1989年10月建成通水，至今已運(yùn)行20余年，累計(jì)向青島供水15億m3，發(fā)揮了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

目前引黃濟(jì)青工程僅承擔(dān)向青島市輸送黃河水的任務(wù)，膠東調(diào)水和南水北調(diào)工程建成后，引黃濟(jì)青工程又擔(dān)負(fù)著向青島、濰坊、煙臺(tái)及威海引黃與引江的任務(wù)。

1 黃河調(diào)水調(diào)沙對(duì)引黃濟(jì)青工程的影響

1.1 對(duì)黃河下游徑流的影響

黃河小浪底水庫自1999年底建成試運(yùn)行，為了摸清小浪底水庫建成后調(diào)水調(diào)沙對(duì)黃河下游的影響，利用利津站1990—2009年歷年逐日實(shí)測(cè)資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)算成果詳見表1。

根據(jù)利津站20年徑流系列計(jì)算結(jié)果，結(jié)合黃河下游來水的實(shí)際情況可以得出以下結(jié)論：

1）小浪底水庫建成運(yùn)用后，黃河下游各月份來水趨于均勻，汛期來水受水庫調(diào)蓄的影響明顯減少。

從表1可以看出，小浪底水庫建成前利津站1990—1999年平均年來水量為140.7億m3，小浪底建成后2000—2009年平均年來水量為141.0億m3，與建庫前基本相等，但來水量年內(nèi)分配變化較大，年內(nèi)分配趨于均勻，汛期來水明顯減少。1990—1999年汛期7—9月份來水量為76.08億m3，占年均來水量的54.1%，2000—2009年汛期 7—9月份來水量為53.7億m3，占年來水量的38.1%，所占比例減小明顯。

2）受調(diào)水調(diào)沙的影響，小浪底水庫建成后利津站5、6月份來水量大幅度增加。

近年來，小浪底水庫為了解決下游引黃灌溉和汛前騰空庫容，多在5、6月份安排調(diào)水調(diào)沙，5、6月份利津站來水量由1990—1999年的10.74億m3，增至2000—2009年的27.47億m3，水量增加了2.6倍。

1.2 對(duì)黃河下游泥沙的影響

根據(jù)利津站1990—2009年歷年逐日實(shí)測(cè)含沙量資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)算結(jié)果詳見表2。

通過表2計(jì)算統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以看出小浪底水庫建成前后黃河下游泥沙變化情況：

1）小浪底水庫建成運(yùn)用后利津站來沙量的大幅減少，對(duì)黃河下游引水非常有利。

利津站1990—1999年平均含沙量為27.7kg/m3，2000—2009年年平均含沙量為9.56kg/m3，年平均含沙量比1990—1999年減少了18.14kg/m3，減小幅度為65.5%。含沙量的大幅度減小，減輕了引黃泥沙淤積負(fù)擔(dān)，延長了沉沙池使用年限，對(duì)下游引水是非常有利的。

2）小浪底水庫建成前來沙量主要集中在汛期，現(xiàn)變?yōu)槟陜?nèi)分布趨于均勻，年大于20kg/m3天數(shù)一般不超過10d。

1.3 黃河下游河槽沖淤變化情況

黃河的沖淤變化比較復(fù)雜，由近期10多年的利津站實(shí)測(cè)資料來看，黃河下游利津段河床是下切的。小浪底水庫運(yùn)用的初期下切速度較慢，2004年后同流量水位逐年降低非常明顯。為了摸清黃河主槽下切對(duì)水位及對(duì)打漁張引黃閘可引水流量的影響，根據(jù)黃河利津站實(shí)測(cè)資料，點(diǎn)繪小浪底水庫建成前后歷年的水位流量關(guān)系曲線。由曲線可以看出：目前在黃河同流量時(shí)，黃河調(diào)水調(diào)沙前后水位差在1.0m左右，即目前同黃河流量水位比2000年前降低了1.0m左右，這對(duì)從打漁張閘引水是不利的。

表1 山東利津站不同年代逐月平均來水量對(duì)比表 億m3

表2 利津站不同年代逐月平均含沙量對(duì)比表 kg/m3

1.4 黃河調(diào)水調(diào)沙對(duì)引黃濟(jì)青工程的影響

1）造成目前引黃濟(jì)青工程引水困難。引黃濟(jì)青工程自1989年開始引水，到2000年小浪底水庫建成運(yùn)行共11年，從打漁張閘引黃實(shí)測(cè)的分流比平均為0.22（詳見表3），略小于引黃濟(jì)青原設(shè)計(jì)時(shí)分流比0.25。分流比偏小的主要影響因素是渠首沉沙池，原設(shè)計(jì)自流沉沙1年，后采用揚(yáng)水沉沙，因多種原因，渠首泵站沒有實(shí)施，沉沙池運(yùn)行主要靠以挖待沉，清淤不及時(shí)就會(huì)影響到引黃分流比，但總的來說分流比基本與原設(shè)計(jì)時(shí)相當(dāng)。

表3 引黃濟(jì)青工程運(yùn)行以后實(shí)測(cè)逐年平均分流比

2000年小浪底水庫建成運(yùn)用后至2009年，引黃濟(jì)青工程實(shí)測(cè)分流比平均為0.14，僅有引黃濟(jì)青工程原設(shè)計(jì)的56%，并且呈遞減趨勢(shì)，給引水帶來了困難。特別是2010至2011年度，引黃濟(jì)青工程引水最為困難，打漁張閘自2010年12月10號(hào)開閘引水至2011年4月15日，渠首引水流量一直在6～20m3/s，相應(yīng)黃河來水流量為100～300m3/s，引黃分流比小于0.1，僅達(dá)到原設(shè)計(jì)時(shí)的24%，由于黃河河底的下切造成了黃河有水引不出的被動(dòng)局面。引水困難直接造成了供水危機(jī)，嚴(yán)重影響到青島市的供水安全，已引起省市等各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的高度關(guān)注。據(jù)了解山東省啟動(dòng)了抗旱應(yīng)急預(yù)案，準(zhǔn)備在黃河打漁張閘前配備20m3/s的抽水泵船，應(yīng)急解決向青島供水及打漁張灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉問題。

2）現(xiàn)有引黃條件下保證率95%時(shí)向膠東引黃水量不足。目前膠東調(diào)水工程已具備通水的條件，在長江水沒有到來以前，膠東主要城市供水只能依靠引黃。向膠東引黃的時(shí)間按照膠東調(diào)水工程立項(xiàng)時(shí)的時(shí)間安排，據(jù)分析保證率95%時(shí)，從黃河只能引入22923萬m3，比膠東調(diào)水立項(xiàng)時(shí)同時(shí)段可引進(jìn)水量整整減少了10577萬m3。目前所引水量只能滿足青島市的用水需求，向煙臺(tái)和威海的供水嚴(yán)重不足。

2013年后，引黃濟(jì)青工程還將承擔(dān)向?yàn)H坊、青島、煙臺(tái)和威海輸送江水的任務(wù)。根據(jù)南水北調(diào)東線一期工程調(diào)水時(shí)間的安排，向青島輸送黃河水的時(shí)間為11月中旬至翌年的1月中旬，據(jù)分析引黃水量只能達(dá)到14385萬m3，小于青島市的引水指標(biāo)，向青島引黃水量不能滿足青島市的水量需求。

2 解決引黃濟(jì)青渠首引水量不足的對(duì)策

2.1 重建引黃濟(jì)青渠首進(jìn)水閘

1）打漁張引黃閘概況。打漁張引黃閘位于濱州市博興縣王旺莊險(xiǎn)工段下游的黃河右岸，河道屬彎曲型，樁號(hào)為183+650。打漁張引黃閘現(xiàn)有前后2座閘，即老閘和新閘，相距50m。老閘在前，于1956年10月建成，共12孔，每孔凈寬4m，閘孔總凈寬48m，閘底板高程8.1m。新閘于1981年建成，閘孔凈寬6m，共6孔，閘孔總凈寬36m，閘底板高程9.1m，胸墻底高程12.1m，設(shè)計(jì)引水流量120m3/s，加大流量180m3/s。

2）引黃濟(jì)青渠首進(jìn)水閘概況。打漁張引黃閘后，目前共有5座分水閘：總干渠進(jìn)水閘、稻改干進(jìn)水閘、老一干進(jìn)水閘、三合干進(jìn)水閘和引黃濟(jì)青渠首進(jìn)水閘。其中濟(jì)青進(jìn)水閘位于打漁張引黃閘下游右岸150m處，由北向南側(cè)向分水，設(shè)計(jì)流量41m3/s，單孔凈寬6m，共3孔，總凈寬18m，設(shè)計(jì)閘底板高程9.0m。

3）水閘過流能力復(fù)核。按照黃河調(diào)水調(diào)沙后的水位，即引黃濟(jì)青渠首進(jìn)水閘水位10.8m，驗(yàn)算打漁張引黃閘及引黃濟(jì)青進(jìn)水閘的過流能力。

依據(jù)《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL265—2001）有關(guān)公式，經(jīng)復(fù)核打漁張引黃閘的過流能力為64m3/s，雖然小于原閘的設(shè)計(jì)引水流量120m3/s，但打漁張閘后其他4座分水閘冬季不引水灌溉，故能夠滿足引黃濟(jì)青引水的要求。經(jīng)計(jì)算引黃濟(jì)青渠首進(jìn)水閘設(shè)計(jì)條件下的過流能力為30.6m3/s，小于引黃濟(jì)青設(shè)計(jì)流量。

4）重建引黃濟(jì)青進(jìn)水閘。因引黃濟(jì)青工程進(jìn)水閘水位由原設(shè)計(jì)11.8m下降到了10.8m，導(dǎo)致過閘流量不足，黃河有水引不出來，故需拆除重建，降低閘底板高程，以提高引水能力。

2.2 興建渠首泵站揚(yáng)水沉沙

根據(jù)現(xiàn)有引黃濟(jì)青工程總體布局、打漁張泵站規(guī)模、運(yùn)行特點(diǎn)和利用要求，考慮打漁張引水渠渠首地形、地質(zhì)、水源、樞紐布置、對(duì)外交通、占地、施工及管理等因素，經(jīng)綜合經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，認(rèn)為在打漁張?jiān)局诽幮陆ū谜颈容^適宜。新建泵站后，重點(diǎn)解決了以下主要問題：

1）引黃濟(jì)青目前引水量不足的問題。經(jīng)分析，新建泵站、降低進(jìn)水閘閘底板高程后，只要黃河來水大于100m3/s，引黃濟(jì)青工程就能按設(shè)計(jì)規(guī)模引水，引水量能夠滿足青島市及向膠東其他城市引黃要求。

2）泵站提水后利用高渠輸水，加大了沉沙容積，延長了沉沙池使用壽命，避免了年年清淤的局面，便于工程管理。在引黃濟(jì)青工程建設(shè)時(shí)，由于當(dāng)初柴油和人工費(fèi)用較低，沉沙池采用以挖待沉的方式運(yùn)行較經(jīng)濟(jì)。但目前，按現(xiàn)行價(jià)格測(cè)算，揚(yáng)水沉沙單方水成本僅增加1.5分，要比以挖待沉方案年均節(jié)省運(yùn)行費(fèi)626萬元。