引黃濟(jì)青沉沙池運(yùn)行管理與泥沙處理

王均喬，鮑 芳，侯燕欽

（膠東調(diào)水局濱州分局，山東 濱州 256600）

引黃濟(jì)青工程是從1989年通水至今已安全運(yùn)行20多年，為青島市及工程沿線經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展提供了可靠的水源保證。而引黃濟(jì)青沉沙池已嚴(yán)重老化，但隨著黃河來水量減少，還要承擔(dān)向膠東地區(qū)供水的任務(wù)，濟(jì)青渠首引水能否滿足需要，是面臨的一個(gè)重大課題，需要對(duì)引黃濟(jì)青沉沙池運(yùn)行管理、泥沙處理進(jìn)行總結(jié)研究，并提出相應(yīng)對(duì)策。

1 引黃濟(jì)青工程沉沙池概況

引黃濟(jì)青工程采用條渠形沉沙池。設(shè)計(jì)總沉沙面積36 km2，設(shè)9個(gè)條渠分期使用，每條使用4～5年，總共可用40年。第一期修建2號(hào)條渠，為避免遷村困難，且有利于今后新村建設(shè)，2號(hào)條渠進(jìn)口段進(jìn)行調(diào)整，改由第一條渠進(jìn)水。第一期工程修建第二、三兩隔堤，長度分別為5 930 m與6 530 m。為減輕與防止周邊土地的洇堿，沿兩條隔堤的外側(cè)分別開挖截滲溝。

2 沉沙池運(yùn)行管理

2.1 工程管理

1）為防止隔堤堤坡沖刷，沉沙池隔堤土方工程完工后及時(shí)在外坡、堤腳處植樹綠化，坡面及堤肩種植草皮。2）沉沙池水面寬闊，風(fēng)浪對(duì)南圍堤臨水坡有較大的淘刷，1989年向青島引水結(jié)束后，對(duì)淘刷堤坡進(jìn)行加固維修，采用開階法補(bǔ)坡，坡腳漿砌石齒墻，坡面用混凝土預(yù)制板襯砌。3）成立專業(yè)養(yǎng)護(hù)隊(duì)伍，明確管理養(yǎng)護(hù)范圍、標(biāo)準(zhǔn)，定期檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)修復(fù)。

2.2 調(diào)度運(yùn)行

沉沙池承擔(dān)濟(jì)青、沿途、渠首博興縣工農(nóng)業(yè)用水的沉沙任務(wù)，運(yùn)行中遵循以濟(jì)青引水為主、其他用水為輔的原則。有專門人員及時(shí)了解黃河水位、流量等情況，引黃濟(jì)青省局根據(jù)青島用水量和黃河水情，編制引水調(diào)度方案。引水期間，濱州分局調(diào)度中心設(shè)在渠首所，采取領(lǐng)導(dǎo)帶班制度，主要技術(shù)人員24 h輪流值班，根據(jù)省局調(diào)度中心指令，精心調(diào)度，及時(shí)解決突發(fā)問題。一線護(hù)堤人員巡回檢查，以防大壩滲透毀壞。閘站人員每2 h觀測(cè)1次水位，及時(shí)掌握沉沙池水情，確保安全運(yùn)行。

2.3 沉沙池沖淤觀測(cè)

為觀測(cè)隔堤沉降和條渠內(nèi)泥沙淤積情況，1989年9月沉沙池隔堤土方工程完工后，惠民地區(qū)（現(xiàn)濱州市）水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院測(cè)量隊(duì)沿條渠左右兩隔堤埋設(shè)對(duì)應(yīng)固定樁，左側(cè)埋設(shè)35個(gè)，右側(cè)埋設(shè)33個(gè)，并對(duì)完工后的沉沙池進(jìn)行縱、橫斷面測(cè)量。每個(gè)引水年度結(jié)束后，組織專業(yè)測(cè)量隊(duì)對(duì)沉沙池進(jìn)行縱、橫斷面測(cè)量，繪制橫斷面圖和平面圖，總結(jié)淤積規(guī)律。

2.4 沉沙池泥沙分析

每個(gè)引水年度結(jié)束后，在沉沙池上中下游取土樣，分析淤積物顆粒組成。1992年沉沙池沉積泥沙的顆粒組成，中值粒徑上游為0.032 mm，中游為0.097 mm，下游為0.011 mm。通過每年泥沙沉積分布分析，了解上下游淤土性質(zhì)，用以指導(dǎo)泥沙處理方案的制定。

3 泥沙處理

從1989年11月正式向青島市送水，截止到1993年6月，經(jīng)過4個(gè)引水年度的運(yùn)行，2號(hào)沉沙池沉積泥沙530萬m3，上游段（張寨橋以上段）平均高程達(dá)到11.0 m（黃海高程，下同）以上，中游段（張寨橋—?jiǎng)⑼鯓蛑g）高程在11.0～10.0 m之間，沉沙池自流沉沙功能幾乎全部喪失。原設(shè)計(jì)進(jìn)水閘后修建打漁張引水泵站，自流沉沙功能喪失后采用揚(yáng)水沉沙，由于資金不足等原因，揚(yáng)水泵站一直處于緩建狀態(tài)。鑒于此種情況，在泥沙處理方式上，產(chǎn)生了不同于原設(shè)計(jì)揚(yáng)水沉沙的另一種觀點(diǎn)——以挖待沉方案。1993年5月，引黃濟(jì)青省局、濱州分局、博興管理處有關(guān)技術(shù)人員組成清淤工作組，從1993年開始，連續(xù)3年采用泥漿泵在沉沙條渠內(nèi)清淤，棄土沿隔堤堆放在條渠內(nèi)兩側(cè)，3年共清淤263.55萬m3。這一方案開發(fā)了2號(hào)沉沙條渠的沉沙能力，確保了引黃濟(jì)青工程的正常運(yùn)行。但這一方式減小了沉沙面積71.85萬m2，占沉沙池上、中游沉沙面積的1/3，不宜再繼續(xù)擴(kuò)大棄淤場(chǎng)地，否則，沉沙面積減小，沉沙能力降低，不僅影響沉沙效果，也給今后清淤帶來困難。

為了確保引黃濟(jì)青工程的正常運(yùn)行，使沉沙池的開發(fā)運(yùn)用逐步走向良性循環(huán)的道路，在總結(jié)自身泥沙處理經(jīng)驗(yàn)及借鑒其他引黃灌區(qū)成功經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，1996年又提出了“化整為零、臨時(shí)占用、合理補(bǔ)償、實(shí)時(shí)還耕”的新思路。根據(jù)這一思路，進(jìn)行了大量調(diào)查研究、現(xiàn)場(chǎng)勘察、分析計(jì)算工作，提出了“引黃濟(jì)青工程沉沙池清淤規(guī)劃草案”，對(duì)今后10年的泥沙處理提出了規(guī)劃意見。清淤規(guī)劃草案選擇了7塊條形棄淤場(chǎng)，這些場(chǎng)地在隔堤外側(cè)，平行隔堤布置，垂直隔堤方向200 m左右，面積為150萬m2，基本可滿足10年使用。并對(duì)1996年開始的第一期挖泥船清淤進(jìn)行了具體安排，經(jīng)與當(dāng)?shù)卣畢f(xié)商，選擇2號(hào)條渠兩隔堤外側(cè)耕種條件差的荒堿低洼地，進(jìn)行淤改，使薄地變良田。根據(jù)淤積現(xiàn)狀，先啟用3塊堤外棄淤場(chǎng)。對(duì)內(nèi)堤棄淤場(chǎng)未達(dá)到棄淤高程部分，仍以泥漿泵作業(yè)，堤外棄淤場(chǎng)采用挖泥船作業(yè)。從1996年開始，至1998年底第一期挖泥船清淤完工，挖泥船和泥漿泵3年共清淤346.2萬m3，1999年春天對(duì)3塊堤外租用棄淤場(chǎng)按時(shí)還耕。從1999年開始，又進(jìn)行第二期施工，在上、中、下游堤外又開辟了3塊棄淤場(chǎng)，根據(jù)排距遠(yuǎn)近分別采用挖泥船和泥漿泵作業(yè)。1993—2011年底共完成清淤土方量1 114萬m3。充分保證了工程的正常運(yùn)行。

為保護(hù)當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境，保證棄淤場(chǎng)地不沙化，對(duì)達(dá)到淤積高程的棄淤場(chǎng)，及時(shí)種植樹木，進(jìn)行綠化，樹間種植苜蓿，搞好水土資源開發(fā)。

4 應(yīng)采取的對(duì)策

引黃濟(jì)青工程從1989年運(yùn)行至2011年，共引黃河水32.78億m3，自2002年起，向青島市每年供水的基本量由3 700萬m3調(diào)增為9 000萬m3，今后還要承擔(dān)向膠東地區(qū)供水的任務(wù)，加上博興縣農(nóng)業(yè)灌溉引水，引水任務(wù)較重。通過測(cè)量沉沙池的現(xiàn)狀為：沉沙池內(nèi)泥沙淤積主要分布在上、中游，約占沉積總量77%。尤其是進(jìn)口處，邊清邊沉，在設(shè)計(jì)水位運(yùn)行時(shí)，過水面積僅為設(shè)計(jì)過水?dāng)嗝娴?0%，主要靠溜溝過水。針對(duì)上述情況，需要對(duì)沉沙池的運(yùn)用進(jìn)行進(jìn)一步的研究。

4.1 修建打漁張泵站

自流沉沙方式現(xiàn)在已不具備大流量引水能力，從提高引水能力的角度來說，必須修建打漁張泵站，恢復(fù)設(shè)計(jì)中的揚(yáng)水沉沙功能，泵站前的輸沙渠距引黃閘只有500多m，可以將此段渠道挖得夠深夠?qū)?，渠底和進(jìn)水閘底板（高程9.0 m）一樣高，形成大比降引水，只要黃河有水就能引進(jìn)來。山東省水利設(shè)計(jì)院已于1991年將打漁張泵站設(shè)計(jì)完畢，泵站碎石樁基礎(chǔ)已做好，電機(jī)、泵件都己齊備，只要修建主體廠房即可，建設(shè)工期短。泵站建成后既可增加搶引水能力，又可延長現(xiàn)用沉沙池的使用壽命。

4.2 新征沉沙池

從長遠(yuǎn)來看，引黃濟(jì)青工程向青島市和膠東地區(qū)供水是長期的，供水量會(huì)不斷增加?，F(xiàn)在使用的2號(hào)沉沙池經(jīng)20多年的運(yùn)行已嚴(yán)重老化，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足引水需要，現(xiàn)在應(yīng)趁膠東調(diào)水工程上馬的大好時(shí)機(jī)，新征1條沉沙池，否則膠東調(diào)水工程即使建成也將無水可調(diào)，起不到應(yīng)有的作用。新征1條沉沙池，可以解決比較長久的泥沙沉積。在新、舊沉沙池運(yùn)用上科學(xué)調(diào)度，充分利用舊沉沙池下游的沉沙功能。在新沉沙池內(nèi)配置幾只挖泥船，將沉積的泥沙輸送到舊沉沙池內(nèi)，淤改后及時(shí)還耕。這樣可以比較長久地解決引黃濟(jì)青工程的泥沙處理問題。

4.3 泵站和沉沙池方案

單獨(dú)修建打漁張泵站，只是提高了搶水能力；只征新沉沙池，僅解決了泥沙沉積問題，且泥沙淤塞沉沙池進(jìn)口，遇到黃河來水少時(shí)，不能搶引黃河水。最佳方案是修建揚(yáng)水泵站和新征1條沉沙池，既可以利用泵站引水，引進(jìn)的泥沙又有地方存放，較好地解決了黃河來水少和沉沙系統(tǒng)老化的矛盾。

4.4 目前應(yīng)急措施

由于目前修建打漁張泵站和新征沉沙池條件還不具備，為了保證工程正常運(yùn)行，必須采取應(yīng)急措施，加大清淤力度，使沉沙池發(fā)揮最大沉沙功能。而受棄淤場(chǎng)地限制，這種方法只是應(yīng)急，而非長遠(yuǎn)之策。