引黃濟(jì)青調(diào)水工程改擴(kuò)建分析

高漢山，金幫琳

（1.黑龍江省佳木斯市水務(wù)局，黑龍江 佳木斯 154002；2.山東省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院，山東 濟(jì)南 250013）

1 問(wèn)題的提出

山東省多年來(lái)以占全國(guó)1.07%的水資源，灌溉著占全國(guó)6.17%的耕地，生產(chǎn)了占全國(guó)8.1%的糧食，養(yǎng)育了占全國(guó)7.1%的人口，支撐了占全國(guó)10.08%的經(jīng)濟(jì)總量。山東水資源短缺、水生態(tài)脆弱、水災(zāi)害威脅三大水問(wèn)題并存，特別是水資源嚴(yán)重匱乏的自然稟賦條件無(wú)法改變。全省多年平均降水量為679.5 mm，降水時(shí)間主要集中在7，8，9等3個(gè)月，降水量占全年的70%多；年際間變化更大，據(jù)水文記錄，年降水量最大值為1 154 mm，最小值為416 mm；空間分布由南向北逐漸減少，南部800 mm，中部600 mm，魯北地區(qū)400 mm。在水資源總量短缺的情況下，時(shí)空分布不均，對(duì)水資源利用帶來(lái)很大的難度，旱時(shí)沒(méi)水可以用，汛期水大不能用、不敢用。單就降水量來(lái)說(shuō)，山東省比歐洲有些國(guó)家并不少，如英國(guó)倫敦四季降雨基本均衡，而山東降水時(shí)空分布嚴(yán)重不均，許多河流源短流急。全省多年平均年水資源總量為303億m3，人均水資源量為334 m3，不到全國(guó)人均占有量的1/6，人均水資源占有量居全國(guó)倒數(shù)第三，不足世界平均水平的1/25。全省每人每天平均還分不到一立方淡水。遠(yuǎn)低于國(guó)際公認(rèn)的維持一個(gè)地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展所必需的人均1 000 m3水資源量的臨界值。因此，加快山東省引黃濟(jì)青調(diào)水工程改擴(kuò)建，減少區(qū)域外調(diào)入水量損失，實(shí)現(xiàn)水資源優(yōu)化調(diào)度和有效保護(hù)，真正落實(shí)最嚴(yán)格的水資源管理制度，是當(dāng)前山東省水利工程建設(shè)的重中之重。

2 工程現(xiàn)狀

山東省引黃濟(jì)青工程是2003年開(kāi)工建設(shè)的山東省膠東調(diào)水工程的重要組成部分，正在建設(shè)的南水北調(diào)東線一期工程，也需要利用引黃濟(jì)青工程輸水。該工程是為解決青島城市用水，保證青島市經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展，兼顧沿線農(nóng)業(yè)用水和人畜飲水的大型跨流域、跨地區(qū)、遠(yuǎn)距離調(diào)水工程。目前該工程僅承擔(dān)著向青島市輸送黃河水的任務(wù)，當(dāng)膠東調(diào)水工程和南水北調(diào)工程建成后，該工程又將擔(dān)負(fù)著向青島、濰坊、煙臺(tái)、威海引江與引黃的任務(wù)，年總輸水時(shí)間243 d，總供水量 48 600萬(wàn) m3。

引黃濟(jì)青工程是自黃河打漁張閘引水，途經(jīng)博興縣、廣饒縣、壽光市、濰坊寒亭區(qū)、昌邑市、高密市、平度市、膠州市、即墨市共9個(gè)縣（市、區(qū)），輸水渠全長(zhǎng)252.5 km。該工程的渠首和輸沙渠是利用新建的打漁張引黃閘及濟(jì)青工程重建的打漁張一干渠進(jìn)水閘引水，經(jīng)沉沙池沉沙后，進(jìn)入引黃濟(jì)青輸水渠渠首閘（通濱閘），經(jīng)過(guò)宋莊、王耨、亭口、棘洪灘四級(jí)泵站提水入棘洪灘水庫(kù)調(diào)蓄，再經(jīng)22 km暗涵、隧洞至青島市白沙水廠。打漁張引黃閘設(shè)計(jì)流量120 m3/s，渠首閘設(shè)計(jì)流量38.5 m3/s，棘洪灘入庫(kù)泵站設(shè)計(jì)流量23.0 m3/s。棘洪灘水庫(kù)設(shè)計(jì)最高蓄水位14.2 m，總庫(kù)容1.58億m3，相應(yīng)水面面積14.5 km2，設(shè)計(jì)死水位6.5 m，死庫(kù)容4 780萬(wàn)m3，相應(yīng)水面面積13.66 km2，最大調(diào)節(jié)庫(kù)容1.104億m3，向青島市日供水規(guī)模為33.23萬(wàn)t（凈日供水30萬(wàn)t）。該工程自1986年開(kāi)始建設(shè)，1989年11月建成通水，至今累計(jì)向青島供水近15億m3，年平均供水量6 800萬(wàn)m3，保證了青島市及沿線縣市經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展用水，發(fā)揮了巨大的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益，為我國(guó)長(zhǎng)距離跨流域調(diào)水工程的建設(shè)和管理提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。特別是1997年山東大旱，以及在2008年確保北京奧運(yùn)會(huì)奧帆賽，提供了可靠的水源保障。

引黃濟(jì)青工程經(jīng)過(guò)20余年的運(yùn)行，已進(jìn)入整體老化期。輸水渠道、泵站、水閘、水庫(kù)、橋梁以及金屬結(jié)構(gòu)、機(jī)電設(shè)備等均存在安全隱患，給青島市及今后向煙臺(tái)、威海、濰坊的供水安全造成較大威脅。經(jīng)設(shè)計(jì)逐段復(fù)核，分析引黃濟(jì)青工程現(xiàn)狀的輸水能力，現(xiàn)狀僅能達(dá)到原設(shè)計(jì)的60%～71%，輸水渠輸水損失量大，該工程現(xiàn)狀已經(jīng)不能滿足青島供水、膠東調(diào)水和南水北調(diào)的輸水任務(wù)。

3 工程質(zhì)量檢測(cè)與設(shè)計(jì)

3.1 質(zhì)量檢測(cè)

引黃濟(jì)青工程自1989年建成至今已運(yùn)行20余年，部分渠段襯砌在水位變動(dòng)區(qū)因凍脹而產(chǎn)生破壞，襯砌混凝土板坍塌、裂縫嚴(yán)重，雜草叢生，加大了輸水糙率，另外渠道也有不同程度的淤積，制約了渠道的過(guò)流能力。在地下水位變化大的渠段及水位高的渠段，襯砌渠坡上的排水設(shè)施，因透水管淤堵嚴(yán)重，管體周圍未設(shè)反濾層；集水箱淤堵嚴(yán)重，逆止閥淤堵、老化、失效，排水效果差，排水系統(tǒng)已經(jīng)失效，不能有效降低渠道外側(cè)地下水位，造成揚(yáng)壓力過(guò)大，破壞渠道襯砌。渠坡上最低蓄水位以上采用了聚苯乙烯泡沫板保溫措施，因當(dāng)初的產(chǎn)品質(zhì)量較差，至今已基本失去保溫作用。土工防滲膜局部存在破損，各項(xiàng)物理力學(xué)指標(biāo)合格率在80%左右。

輸水渠混凝土板抗凍性、抗壓強(qiáng)度不能滿足技術(shù)規(guī)范要求。輸水渠混凝土板抗壓強(qiáng)度有52.34%達(dá)到C18（200號(hào)）抗壓強(qiáng)度，有0.78%達(dá)到C30抗壓強(qiáng)度；抗凍性有16%達(dá)到F100，均未達(dá)到F150。土工膜縱、橫向抗拉強(qiáng)度合格率為83.3%；縱向斷裂伸長(zhǎng)率合格率為33.3%，橫向斷裂伸長(zhǎng)率合格率為50%；縱、橫向抗撕裂強(qiáng)度合格率為100%。聚苯乙烯保溫板各項(xiàng)物理力學(xué)指標(biāo)均不滿足技術(shù)規(guī)范要求。渠道邊坡排水系統(tǒng)淤堵嚴(yán)重，所有檢測(cè)部位排水系統(tǒng)失效。部分渠段邊坡內(nèi)部已形成空洞、坍陷，表明渠道邊坡內(nèi)部淺層存在掏蝕現(xiàn)象，造成混凝土板隆起、坍塌。

根據(jù)相關(guān)規(guī)范和現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果分析，引黃濟(jì)青工程經(jīng)過(guò)20余年的運(yùn)行，已進(jìn)入整體老化期，部分工程已接近設(shè)計(jì)使用年限，耐久性損傷較為嚴(yán)重，存在較大的安全隱患。彌河閘等8座閘的閘門及啟閉機(jī)等金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備達(dá)到報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)。引黃濟(jì)青進(jìn)水閘等53座閘閘門面板、主梁、邊梁、支臂等主要構(gòu)件發(fā)生銹損，需要更換的構(gòu)件數(shù)達(dá)到30%以上，符合閘門報(bào)廢條件。啟閉機(jī)主要承重構(gòu)件發(fā)生腐蝕，螺紋牙磨損、折斷，螺桿銹蝕嚴(yán)重。53座閘的金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備設(shè)施中有77.36%達(dá)到報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)報(bào)廢。三新生產(chǎn)橋等38座橋梁技術(shù)狀況類別經(jīng)評(píng)定為四類和五類橋梁，其中四類橋梁10座，占26%；五類橋梁28座，占74%。宋莊等4座泵站運(yùn)用指標(biāo)達(dá)不到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)備存在一定損壞，需要對(duì)主要設(shè)備進(jìn)行大修、更新改造后，才能保證安全運(yùn)行。樁號(hào)為41+144～135+545、225+446～242+726渠段，地下水硫酸根離子含量高，對(duì)襯砌混凝土板具有腐蝕作用。樁號(hào)105+953～118+394、246+804～248+571、250+986～252+543 輸水渠堤防，依據(jù)相關(guān)規(guī)范，部分堤防沉降變形，堤防頂寬度、堤防頂高程已不滿足設(shè)計(jì)要求；部分堤段堤外取土坑較大，堤外坡沖刷破壞嚴(yán)重，已危及到堤防邊坡的安全穩(wěn)定，需要采取堤防加固技術(shù)措施。引黃濟(jì)青輸水工程處于偏僻的郊區(qū)，而管理機(jī)關(guān)設(shè)在縣城或市內(nèi)，需互相聯(lián)系的點(diǎn)多且分散，1990年底，引黃濟(jì)青管理局建立了自己的通信專網(wǎng)?，F(xiàn)有的通信專網(wǎng)還算不上調(diào)度運(yùn)行管理系統(tǒng)，僅能進(jìn)行簡(jiǎn)單的語(yǔ)音通信及數(shù)據(jù)傳輸，自動(dòng)化程度低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的調(diào)度運(yùn)行管理模式。該工程點(diǎn)多、線長(zhǎng)、面廣，工程調(diào)度運(yùn)行管理任務(wù)繁重，技術(shù)復(fù)雜，對(duì)管理水平要求高。而現(xiàn)有通信設(shè)施陳舊，已超過(guò)使用壽命，均屬淘汰落后產(chǎn)品，廠家已停產(chǎn)相關(guān)配件，無(wú)法維修，既有通信與自動(dòng)化設(shè)備設(shè)施遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了大型長(zhǎng)距離調(diào)水工程的調(diào)度運(yùn)行要求。

因此，引黃濟(jì)青工程應(yīng)采取必要的除險(xiǎn)加固措施，才能滿足青島供水、膠東調(diào)水和南水北調(diào)的輸水任務(wù)。

3.2 工程設(shè)計(jì)

引黃濟(jì)青工程是實(shí)現(xiàn)山東省水資源優(yōu)化調(diào)度的紐帶，加快完善該工程改擴(kuò)建，減少區(qū)域外調(diào)入水量損失，對(duì)落實(shí)最嚴(yán)格的水資源管理制度具有重要意義，是當(dāng)前山東省水利工程建設(shè)的重中之重。2010年受山東省膠東調(diào)水局委托，承擔(dān)完成了《山東省引黃濟(jì)青改擴(kuò)建工程可行性研究報(bào)告》，2011年4月通過(guò)了水利部規(guī)劃設(shè)計(jì)總院審查。該工程主體建筑工程量為：土方開(kāi)挖196.86萬(wàn)m3；土方填筑125.15萬(wàn)m3；拆除砌石、混凝土等34.18萬(wàn)m3；漿砌石4.53萬(wàn)m3；混凝土澆筑44.92萬(wàn)m3；鋼筋制安4 334 t；水泥攪拌樁截滲墻33.27萬(wàn)m2；保溫板鋪設(shè)489.67萬(wàn)m2。主要材料用量為：水泥20.43萬(wàn)t（其中抗硫酸鹽水泥11.36萬(wàn)t）；鋼筋 4 621 t；汽油 468 t；柴油 1 967 t；砂子 40.91 萬(wàn) m3；碎石34.68萬(wàn)m3；塊石2.06萬(wàn)m3。主要工日數(shù)量為：343.30萬(wàn)工日。該工程總投資為11.76億元，其中工程部分靜態(tài)投資11.60億元，水保及環(huán)境保護(hù)投資0.16億元。

4 結(jié)語(yǔ)

水是經(jīng)濟(jì)社會(huì)和人類發(fā)展所必須的基礎(chǔ)性自然資源和戰(zhàn)略性經(jīng)濟(jì)資源，是生態(tài)環(huán)境的控制性因素。實(shí)行最嚴(yán)格的水資源管理制度，是促進(jìn)水資源可持續(xù)利用、轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式、實(shí)現(xiàn)科學(xué)發(fā)展的重大舉措和根本保障。實(shí)行水資源的統(tǒng)籌配置必須有工程體系作支撐，不僅供水要有供水工程，解決時(shí)間分布不均要靠蓄水工程，而解決空間分布不均則要靠跨區(qū)域調(diào)水工程。

［1］別大鵬，等.泵站設(shè)計(jì)規(guī)范［M］.中國(guó)計(jì)劃出版社，2011：18，45-46.

［2］金幫琳.引黃濟(jì)青改建工程橋梁安全鑒定質(zhì)量檢測(cè)分析［M］.水利技術(shù)監(jiān)督，2010：30-33，54.