膠東調(diào)水工程保障供水安全的實(shí)踐

張 燁，魏 松，馬吉剛

（山東省調(diào)水工程運(yùn)行維護(hù)中心，250100，濟(jì)南）

一、工程概況

為解決經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展與水資源緊缺的矛盾，自20世紀(jì)80年代起，山東省相繼興建了引黃濟(jì)青、膠東地區(qū)引黃調(diào)水工程，合稱膠東調(diào)水工程，由山東省調(diào)水工程運(yùn)行維護(hù)中心（以下簡稱省調(diào)水中心）統(tǒng)一管理。膠東調(diào)水工程與南水北調(diào)東線一期工程共同組成山東省 “T”字形骨干水網(wǎng)，設(shè)計每年運(yùn)行243 d，向膠東地區(qū)青島、煙臺、威海、濰坊輸送黃河水、長江水4.86億m3，在保障膠東地區(qū)供水安全、改善當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展等方面發(fā)揮了巨大作用。

引黃濟(jì)青工程于1989年11月25日建成通水。工程自黃河打漁張引水閘至青島市白沙水廠全長290 km，主要為輸水明渠。渠首建有沉沙池1座，占地3.6 km2，沿線建有4座泵站，總裝機(jī)容量19 160 kW，各種倒虹吸、涵閘、渡槽、橋梁等建筑物近500座。工程設(shè)計向青島日供水30萬t，年供水1.095億m3，在優(yōu)先滿足青島用水前提下，還可向沿線供水6 400萬m3。

膠東地區(qū)引黃調(diào)水工程主體工程于2013年12月建設(shè)完成。該工程前段利用引黃濟(jì)青162 km，后段新辟輸水線路310 km向煙臺、威海供水，其中輸水明渠160 km，輸水管道、暗渠及隧洞150 km。全線共設(shè)9級提水泵站、5座輸水隧洞、6座大型渡槽，其他水閘、倒虹吸、橋梁等建筑物461座。工程設(shè)計年供黃河水量1.43億m3，其中煙臺市0.965億m3，威海市0.365億m3，青島（平度）市 0.1 億 m3。

二、膠東4市嚴(yán)重旱情及蓄水狀況

膠東調(diào)水工程的主要供水目標(biāo)是青島、煙臺、濰坊、威海4市（以下簡稱膠東4市）。膠東4市國內(nèi)生產(chǎn)總值約占全省的40%以上，是山東經(jīng)濟(jì)發(fā)展的龍頭和引擎。隨著經(jīng)濟(jì)社會快速發(fā)展和城市人口不斷聚集，水資源供需矛盾日趨突出，水的問題已成為制約膠東地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要瓶頸，并隨著氣候環(huán)境變化和經(jīng)濟(jì)規(guī)模擴(kuò)大呈現(xiàn)日益加劇的態(tài)勢。特別是受厄爾尼諾等極端天氣事件影響，2014年以來膠東4市進(jìn)入連續(xù)枯水期，降水持續(xù)偏少，當(dāng)?shù)厮磭?yán)重不足，呈現(xiàn)出旱情持續(xù)時間長、工程蓄水嚴(yán)重不足、供水缺口大等特點(diǎn)，膠東4市城鄉(xiāng)用水危機(jī)日益告急，嚴(yán)重威脅山東優(yōu)質(zhì)資源最富集地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會健康可持續(xù)發(fā)展。

2014—2017年，膠東地區(qū)連續(xù)4年降水明顯偏少，其中2014年偏少9%～32%，2015年偏少 21%～41%，2016年偏少 6%～32%，2017年偏少12%～55%。特別是汛期膠東4市基本沒有形成入庫徑流，城市供水水源嚴(yán)重不足，城市供水缺口之大、持續(xù)時間之長、程度之深、范圍之廣、情勢之急是自1951年有全省氣象記錄以來所未遇見的。

2014年以來，膠東4市65座大中型水庫蓄水較歷年同期嚴(yán)重偏少，其中35座大中型供水水庫基本干涸或低于死水位，為建庫50多年以來出現(xiàn)唯一一次干涸無水的現(xiàn)象。所有小型水庫、主要河道河段基本干涸，城市供水水源極為匱乏、供水遭遇極其嚴(yán)重危機(jī)。

2017年，青島城市供水的23座大中型水庫（不含棘洪灘）蓄水2 114萬m3，比歷年同期少蓄 17 848萬m3；煙臺城市供水的20座大中型水庫蓄水 5 476 m3（含引黃、引江調(diào)水），較歷年同期少蓄27 713萬m3；濰坊城市供水的9座大中型水庫蓄水5 888萬m3(含引黃、引江調(diào)水 3 519 萬 m3），較歷年同期少蓄20 473萬m3；威海城市供水的13座大中型水庫蓄水4 798萬m3（含引黃、引江調(diào)水），比歷年同期少蓄 7 436 萬 m3。

三、實(shí)施應(yīng)急調(diào)水、確保供水安全的主要舉措

膠東4市為應(yīng)對旱情積極采取自救措施，一是加大資金投入，加快抗旱應(yīng)急水源工程建設(shè)，緊急實(shí)施了一大批庫庫連通、河庫連通、庫區(qū)打井、應(yīng)急水廠及配套管網(wǎng)、達(dá)標(biāo)中水替代等工程，提升供水保障能力。二是及時啟動應(yīng)急供水機(jī)制，通過限量、限時、限產(chǎn)、限行業(yè)、提水價“四限一提”措施，強(qiáng)化節(jié)水限水措施落實(shí)。三是因地制宜、綜合施策，加大海水淡化利用力度，按照“保民生、保重點(diǎn)、壓一般”的原則全面實(shí)行計劃用水等。盡管當(dāng)?shù)胤e極采取各種開源節(jié)流措施，但水資源供需矛盾仍十分突出，城市供水出現(xiàn)危機(jī)，農(nóng)業(yè)用水無法顧及。

為最大程度保障膠東4市供水安全，省調(diào)水中心采取一系列挖潛改造和管理措施，逐步將老舊工程輸水能力恢復(fù)至設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，并以全年持續(xù)運(yùn)行的方式，實(shí)現(xiàn)了保障膠東4市供水安全的目標(biāo)。

1.工程措施

（1）渠首采用泵船引水，引黃能力提高2.5倍

引黃濟(jì)青工程引黃取水為無壩分流自流引水方式，原設(shè)計自流分水比為0.2，在黃河流量為200 m3/s時引水流量為40 m3/s。因近年黃河調(diào)水調(diào)沙造成河床下切1.6 m左右，引水能力嚴(yán)重不足，分水比下降至不足0.1。2014年7月26日開始引水以來，引水流量在10 m3/s左右，無法滿足膠東4市用水需求。為此，省調(diào)水中心多次聘請專家實(shí)地考察，確定采取在渠首安裝移動泵船方法，投資約1 500萬元，3個月完成工程建設(shè)并試運(yùn)行成功，極大提高了引黃能力，使引黃流量可控可調(diào)，在啟用移動泵船后，全部開啟時泵船流量在25～26 m3/s之間，滿足了供水需求。

（2）建設(shè)臨時泵站，提高“卡脖子”渠段過流能力

引黃濟(jì)青工程經(jīng)過近30年的運(yùn)行，部分渠道淤積嚴(yán)重，過流能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，特別是小清河子槽段，屬于天然河道，淤積十分嚴(yán)重，平均淤積1.2 m，此段輸水渠過流能力最差，運(yùn)行水位嚴(yán)重超高，不僅威脅工程安全，而且導(dǎo)致周邊農(nóng)田出現(xiàn)嚴(yán)重的滲水淹地現(xiàn)象，群眾反應(yīng)強(qiáng)烈。

為盡可能提高供水能力，在小清河子槽段輸水渠末端新建臨時泵站提水，提高該段運(yùn)行流速，降低運(yùn)行水位。該工程投資約1.13億元，經(jīng)過3個月建成。臨時泵站調(diào)試完成后運(yùn)行平穩(wěn)安全，在水位不超標(biāo)的情況下，運(yùn)行流量由原來的25 m3/s提高到40 m3/s，有效解決了輸水渠道 “卡脖子”現(xiàn)象，保障了工程以最大流量輸水運(yùn)行。

（3）全線輸水渠道風(fēng)險點(diǎn)加固，確保工程運(yùn)行安全

在完成渠首泵船、子槽臨時泵站建設(shè)的基礎(chǔ)上，對全線工程進(jìn)行影響輸水能力風(fēng)險點(diǎn)排查，投資約1 600萬元，在不停水的前提下，對堤防薄弱的小清河子槽段、粉砂土段、筑方段輸水渠道進(jìn)行應(yīng)急加固，為膠東調(diào)水工程實(shí)施大流量調(diào)引客水打下了堅實(shí)基礎(chǔ)，確保膠東調(diào)水工程運(yùn)行安全及供水安全。

（4）建設(shè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，防范突發(fā)事件

為防范破壞工程、污染水質(zhì)等影響調(diào)水的突發(fā)事件，投資約6 500萬元，自2017年3月起實(shí)施了引黃濟(jì)青工程及膠東地區(qū)引黃調(diào)水工程視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)。視頻監(jiān)視系統(tǒng)采用分布式控制結(jié)構(gòu)，控制分3級：監(jiān)視中心（主備調(diào)）、監(jiān)視分中心（泵站）、閘站（閥站）現(xiàn)地管理站。累計完成16個監(jiān)控中心、126個監(jiān)控點(diǎn)、244臺（套）攝像機(jī)的布設(shè)，實(shí)現(xiàn)了對重點(diǎn)部位、核心區(qū)域的實(shí)時監(jiān)控全覆蓋。該視頻監(jiān)控系統(tǒng)能夠及時發(fā)出預(yù)警，為引水秩序和水質(zhì)安全管理提供重要的技術(shù)支撐。

（5）建設(shè)水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)時掌控水質(zhì)變化

為加強(qiáng)工程水質(zhì)安全保障，投資約900萬元建成水質(zhì)在線自動監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)運(yùn)用計算機(jī)自動控制技術(shù)完成從取樣、預(yù)處理、分析到數(shù)據(jù)處理及存貯步驟，每小時完成一次涵蓋16項(xiàng)常規(guī)指標(biāo)的檢測，基本保證準(zhǔn)確、實(shí)時地反映水質(zhì)狀況。為及時掌握水質(zhì)變化情況，有效應(yīng)對水質(zhì)污染提供了參考依據(jù)，對保障調(diào)水安全具有重要積極意義。

（6）關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)增設(shè)水量計量設(shè)施，提高調(diào)度的準(zhǔn)確性

為進(jìn)一步提高調(diào)度的準(zhǔn)確性，實(shí)時掌握各分水口、市區(qū)邊界和泵站等關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的流量、水量數(shù)據(jù)，投資約240萬元對主要控制節(jié)點(diǎn)安裝超聲波流量計進(jìn)行實(shí)時流量監(jiān)測，同時增加數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳裝置，通過無線網(wǎng)絡(luò)將監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸?shù)绞≌{(diào)水中心，實(shí)時顯示各控制斷面流量，為精準(zhǔn)調(diào)度提供了數(shù)據(jù)支撐。

2.管理措施

（1）積極協(xié)調(diào)落實(shí)引黃、引江水源

2014年以前，引黃濟(jì)青工程引水主水源為黃河水，輔助水源為本省的峽山水庫、大沽河。2014年后全省出現(xiàn)嚴(yán)重干旱，本省水源工程基本全部干涸，2017年2月至年底，黃河取水口打漁張閘按照水利部計劃進(jìn)行除險加固，取水量受限。為保障膠東地區(qū)用水，啟動南水北調(diào)東線工程輸水，從江蘇調(diào)引長江水送入山東境內(nèi)，接入引黃濟(jì)青工程，輸送至膠東4市。2014年年初至2018年年底，共協(xié)調(diào)黃河水量19.65億m3、長江水量20.44億 m3（見表 1）。

表1 2014—2018年協(xié)調(diào)黃河、長江水量

（2）統(tǒng)籌制定運(yùn)行方案，加強(qiáng)運(yùn)行管理

為做好膠東調(diào)水工程與南水北調(diào)東線聯(lián)合運(yùn)行，省調(diào)水中心與南水北調(diào)管理局確定了優(yōu)先完成水利部批復(fù)的長江水量計劃、黃河水為補(bǔ)充的原則，統(tǒng)籌制定了各年度應(yīng)急調(diào)水運(yùn)行方案。運(yùn)行中，一是嚴(yán)格執(zhí)行方案確定的水量分配計劃；做到統(tǒng)一調(diào)度、令行禁止；二是進(jìn)一步落實(shí)運(yùn)行管理責(zé)任，實(shí)行省調(diào)水中心領(lǐng)導(dǎo)分段包干責(zé)任，壓實(shí)省中心、分中心、管理處（站）三級機(jī)構(gòu)工作責(zé)任，責(zé)任落實(shí)到崗、到人；三是嚴(yán)格運(yùn)行值班制度，重點(diǎn)強(qiáng)化值班制度、交接班制度和調(diào)度指令下達(dá)與反饋制度；四是加密工程巡視和水政執(zhí)法監(jiān)管力度，安排專人巡視工程、檢測水質(zhì)，確保調(diào)水安全和水質(zhì)安全。

（3）實(shí)行“水量流量”雙控機(jī)制和“增減掛鉤”制度

為進(jìn)一步減少輸水非正常損失，確保各地市能夠按計劃接收水，省調(diào)水中心研究制定了“水量、流量”雙控機(jī)制、水量損失“增減掛鉤”制度。按照市區(qū)邊界流量計數(shù)值，核定各地市配水額度及流量損失，堅持用數(shù)據(jù)分析做支撐，確保各項(xiàng)數(shù)據(jù)客觀準(zhǔn)確，確保膠東4市用水需求協(xié)調(diào)一致。

（4）加強(qiáng)與地方部門聯(lián)動，全力維護(hù)輸水安全

為進(jìn)一步保障輸水安全有序，省調(diào)水中心各分中心與當(dāng)?shù)毓膊块T合作成立聯(lián)合執(zhí)法辦公室，聯(lián)合進(jìn)行工程巡查，依法打擊、制止破壞工程、污染水質(zhì)、擾亂輸水秩序的行為，盡最大努力維護(hù)輸水安全。

（5）完善應(yīng)急預(yù)案體系，提高應(yīng)急調(diào)度和應(yīng)急處置能力

為全力保障工程運(yùn)行安全，有效應(yīng)對泵站停電、暴雨等突發(fā)事件，2017年夏季，省調(diào)水中心制定了《山東省膠東調(diào)水工程抗夏旱應(yīng)急調(diào)水泵站故障停機(jī)應(yīng)急調(diào)度預(yù)案》，并依據(jù)此預(yù)案，成功實(shí)施了王耨泵站全站停電2 h，僅局部停水，工程全線輸水不間斷的典型案例。在此預(yù)案基礎(chǔ)上，省調(diào)水中心修訂整合了原有多項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案，形成了《山東省膠東調(diào)水工程調(diào)水突發(fā)事件應(yīng)急預(yù)案（試行）》，并在工程一線進(jìn)行了現(xiàn)場演練，重點(diǎn)強(qiáng)化和改進(jìn)了調(diào)度指令的下達(dá)、反饋流程，細(xì)化了應(yīng)急處置程序和措施，進(jìn)一步提高了應(yīng)對突發(fā)事件的應(yīng)急調(diào)度能力和應(yīng)急處置能力，對調(diào)水運(yùn)行的安全性、可靠性起到了促進(jìn)作用。

四、供水成效

2014年7月至2018年8月，膠東調(diào)水工程累計引水37.17億m3，其中黃河水18.10億m3，長江水19.07億m3；累計向膠東4市供水30.17億m3，其中青島17.38億m3、濰坊8.91億m3、煙臺2.03億m3、威海1.85億m3。近5年調(diào)引水量大大超過引黃濟(jì)青工程通水至2014年25年運(yùn)行輸水總量。5年來，膠東4市用水需求滿足率分別為青島99%、濰坊79.26%、煙臺82.21%、威海92.43%。

據(jù)不完全統(tǒng)計，5年來膠東4市總體外調(diào)水依賴程度約81.5%，其中青島市外調(diào)水依賴程度約95%，煙臺市外調(diào)水依賴程度約72%，濰坊市外調(diào)水依賴程度約68.6%，威海市外調(diào)水依賴程度約80%。

膠東調(diào)水工程持續(xù)5年應(yīng)急調(diào)水，極大緩解了膠東4市用水緊張局勢，保障了該地區(qū)用水安全，對當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展和社會穩(wěn)定起到了重要支撐作用，得到省委省政府肯定，收到青島市、威海市感謝信。對實(shí)施最嚴(yán)格的水資源管理制度、減輕當(dāng)?shù)厮Y源過度開采狀況、防止海水內(nèi)灌和地下水漏斗形成、保護(hù)水生態(tài)環(huán)境、建設(shè)生態(tài)文明城市具有重大意義。今后，膠東調(diào)水工程將逐步實(shí)施工程改擴(kuò)建并建設(shè)自動化調(diào)度系統(tǒng)，進(jìn)一步提升調(diào)度技術(shù)水平和運(yùn)行可靠性，為受水區(qū)的用水安全提供更加堅強(qiáng)有力的保障。