南水北調(diào)梁濟運河及柳長河輸水渠水量損耗分析

姚輝勇，李 敏，范福軍

（1.南水北調(diào)東線山東干線有限責任公司，山東 濟南 250109；2.濟寧市南四湖水利管理局，山東 濟寧 272000）

南水北調(diào)梁濟運河及柳長河段輸水工程，位于南四湖與東平湖之間，基本采用原有河道擴挖進行輸水，建有長溝、鄧樓、八里灣三級提水泵站。梁濟運河段河道自湖口至鄧樓站下，長度為58.252 km，設計流量100 m3/s。渠道采用平底設計，利用原河道加深加寬形成。沿線共有大小支流及取排水口104 處，但排水口節(jié)制閘多數(shù)年久失修、損壞嚴重，無法發(fā)揮水量節(jié)制作用。柳長河段工程全長20.984 km，其中新開挖河段6.587 km，利用柳長河原河道疏浚擴挖14.397 km，輸水流量100 m3/s，渠道采用平底設計，利用原河道加深加寬形成。沿線共有大小支流及排水口48 處，其較大支流有侯莊干溝、館驛干溝。所有支流口涵閘啟閉機、閘門等設備齊全，能夠發(fā)揮水量節(jié)制作用。

1 調(diào)水水量及損耗統(tǒng)計分析

1.1 調(diào)水水量及損耗統(tǒng)計

自2013 年調(diào)水以來，整個調(diào)水過程組織有序，嚴格執(zhí)行調(diào)度指令，確保了工程安全、人員安全、設備運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、計算機監(jiān)控系統(tǒng)正常，主要技術參數(shù)滿足設計和規(guī)范要求，圓滿完成各年度調(diào)水任務。截至2019 年共計調(diào)入上級湖水量為36.67 億m3，調(diào)出上級湖水量為32.67 億m3，調(diào)入東平湖水量為32.72 億m3。根據(jù)2015—2018 年3 個年度調(diào)水期的情況，調(diào)水水量及損耗統(tǒng)計分析見表1、表2、表3。

表1 2015—2016 年度調(diào)水水量及損耗統(tǒng)計分析表 萬m3

表2 2016—2017 年度調(diào)水水量及損耗統(tǒng)計分析表 萬m3

表3 2017—2018 年度調(diào)水水量及損耗統(tǒng)計分析表 萬m3

1.2 不同年度水量損耗原因

1）2015—2016 年度，由于4 月份梁濟運河周圍灌溉引水量較大，致使4 月份水量損耗較其他月份偏大。柳長河由于引黃灌區(qū)灌溉尾水匯入渠道反而水量增多。

2）2016—2017 年度南四湖至東平湖段調(diào)水采取“三級泵站、兩級運行”的運行模式，長溝泵站在2016 年12 月18 日—2017 年3 月18 日之間未開啟，梁濟運河段渠道水量基本無損耗。在3、4 月份由于引黃灌區(qū)春灌尾水匯入到柳長河段渠道內(nèi)，補充了柳長河水量，故該年度水量無損耗。

3）2017—2018 年度南四湖至東平湖段調(diào)水采取“三級泵站、兩級運行”運行模式，長溝泵站未開啟，開啟長溝節(jié)制閘，由鄧樓泵站經(jīng)梁濟運河從上級湖調(diào)水，故梁濟運河段水量基本無損耗。柳長河段調(diào)水初期，引黃灌區(qū)未開啟引水，部分農(nóng)田灌溉從柳長河取水，造成了部分水量損耗。

2 非調(diào)水期水量損耗因素分析

根據(jù)《南水北調(diào)東線一期南四湖—東平湖段輸水與航運結合工程梁濟運河段初步設計報告》，結合工程運行實際及相關資料分析，水量損耗主要原因有蒸發(fā)、滲漏、支流回水、農(nóng)業(yè)灌溉用水等因素。蒸發(fā)不可避免，滲漏量梁濟運河較柳長河大，長溝泵站至鄧樓泵站區(qū)間輸水渠道支流沒有封閉，河道倒漾、倒漾帶來的不可控制的季節(jié)性農(nóng)業(yè)灌溉取水、河道回流使水量損耗較大。

2.1 蒸發(fā)損耗

根據(jù)1966—1999 年梁濟運河后營站大水體蒸發(fā)實測資料，梁濟運河非調(diào)水期（7、8、9 月）水體蒸發(fā)深為287.0 mm。根據(jù)南水北調(diào)工程南四湖至東平湖段河道斷面設計寬度，湖口至長溝泵站段水量蒸發(fā)為66.5 萬m3，長溝泵站至鄧樓泵站段水量蒸發(fā)為63.7 萬m3，柳長河段水量蒸發(fā)為38.7 萬m3。非調(diào)水期總水量蒸發(fā)為168.9 萬m3。

2.2 滲漏損耗

梁濟運河長溝泵站至鄧樓泵站段的滲漏損耗是由自由滲漏、地下水頂托影響、渠道襯砌等共同造成的。根據(jù)工程設計報告分析，非調(diào)水期滲漏水量為508.6 萬m3，損耗量較小。柳長河己采取水泥土防滲措施，滲漏量忽略不計。

2.3 灌溉損耗

現(xiàn)狀各支流累計回水長度為109.45 km，回水區(qū)內(nèi)農(nóng)田灌溉總面積為4.49 萬hm2。根據(jù)多年資料統(tǒng)計，一般年份每萬畝灌溉用水量約為200 萬m3，則年灌溉需用水總量1.35 億m3；一般干旱年份每萬畝灌溉用水量約為300 萬m3，則年灌溉用水總量可達2.03 億m3；嚴重干旱年份，用水量比一般干旱年份還要增加。支流回水段灌溉水量難以控制，加上回水段內(nèi)的水量滲漏、蒸發(fā)嚴重，總損耗水量將會進一步增加。

3 減少水量損耗建議

1）在梁濟運河部分較大支流口增設節(jié)制閘，既能控制調(diào)水量的損耗，又能減少水質(zhì)惡化隱患。在渠道右側支流上設置防倒漾閘或橡膠壩，擋水高度高于設計調(diào)水水位，減少支流的回水。

2）在客觀條件允許的情況下，協(xié)調(diào)相關部門盡量提高上級湖水位，以實現(xiàn)“三級泵站、兩級運行”的模式，減少梁濟運河段輸水渠道水量損耗。

3）建立全省調(diào)度模擬系統(tǒng)和調(diào)度系統(tǒng)大數(shù)據(jù)庫，準確、及時的掌握相關流域機構及地方的氣象、水文等信息，滿足實時、動態(tài)調(diào)度要求。在局部降雨量較大，支流來水較多時，及時調(diào)整泵站調(diào)水量，減少水量損耗，降低調(diào)水成本。