影響引黃濟(jì)青工程輸水效率的相關(guān)因素和優(yōu)化策略探析

郭嘉寶

水利工程運(yùn)行過(guò)程中，輸水工程效率對(duì)工程運(yùn)行具有重要影響，因此在工程運(yùn)行過(guò)程中應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)輸水工程管理與優(yōu)化，促進(jìn)工程運(yùn)行達(dá)到良好效率。本文以引黃濟(jì)青工程為例進(jìn)行研究，分析影響工程輸水效率的因素。該工程通過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行之后，輸水效率有所降低，應(yīng)當(dāng)對(duì)此進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的解決對(duì)策，提升引黃濟(jì)青工程的運(yùn)行效益。

一、工程概況

引黃濟(jì)青工程是將黃河水引入青島的一項(xiàng)工程，為青島市的居民生活與發(fā)展提供了重要的工業(yè)用水與農(nóng)業(yè)用水，輸水能力控制的重要渠道之一是東營(yíng)轄段24km 小清河子槽。底寬8m，邊坡系數(shù)3.0，設(shè)計(jì)流量為200m3/s。工程調(diào)水運(yùn)行過(guò)程中，運(yùn)用下節(jié)制閘壅高子槽水位，2017年工程中建設(shè)臨時(shí)泵站，從小清河子槽抽水，提升了工程量。

2017年該工程運(yùn)行中建設(shè)了臨時(shí)泵站，東營(yíng)段小清河子槽在多項(xiàng)水利工程建設(shè)過(guò)程中均發(fā)揮了重要作用，包括膠東地區(qū)引黃調(diào)水工程、引黃濟(jì)青工程、南水北調(diào)東線一期工程，屬于共用渠段，在工程中的水運(yùn)價(jià)值較為顯著。

二、引黃濟(jì)青工程輸水效率相關(guān)因素

1.地面沉降

2017年測(cè)量小清河子槽沿線高程，與2000年資料對(duì)比可見(jiàn)，小清河子槽地面下沉0.52m。不同輸水樁號(hào)具有不同沉降量，其中36+000～39+000 段出現(xiàn)大約1.3m 地面沉降現(xiàn)象，局部下沉達(dá)到1.6m，30+000～42+000 輸水河樁號(hào)段達(dá)到0.8～1.2m 地面沉降量，沉降數(shù)值較大。輸水河出現(xiàn)整體下沉現(xiàn)象，沉降量最大的河段位于中間位置，沉降量較小點(diǎn)為輸水河的兩端位置，這種較大的沉降量改變了原有的子槽設(shè)計(jì)比降，降低了子槽原有的過(guò)流能力。

2.橋梁阻水

在子槽河中建設(shè)了多個(gè)生產(chǎn)橋，以便當(dāng)?shù)鼐用竦慕煌ㄍ鶃?lái)。橋梁的建設(shè)產(chǎn)生了一定的阻水現(xiàn)象，影響了河流的正常運(yùn)行。部分生產(chǎn)橋經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行下，較為破舊，地勢(shì)較為低矮，汛期水位較高，甚至可能完全被淹沒(méi)，對(duì)河流的正常運(yùn)行產(chǎn)生一定的阻礙作用，降低了子槽過(guò)流能力。引黃濟(jì)青工程完成后修建了一些橋梁，一般采用水中筑島方式，施工完成后未徹底清理筑島土方，出現(xiàn)較為明顯的圍堰阻水現(xiàn)象。

3.子槽淤積

引黃濟(jì)青工程經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行后，在小清河子槽中出現(xiàn)了一定程度的淤積現(xiàn)象。隨著工程的運(yùn)行，工程調(diào)水量不斷增加，水中也出現(xiàn)了砂礫。尤其是渠首沉沙條渠，在多年運(yùn)行后，沉沙條渠有效寬度與建成初期相比不斷減少，在子槽中出現(xiàn)了大量泥沙沉積的現(xiàn)象。通過(guò)相關(guān)運(yùn)算可知，子槽淤泥量大約200 萬(wàn)m3，淤泥深度1.5m 左右，對(duì)工程正常輸水造成了不良影響，降低了子槽過(guò)流能力。

4.工程調(diào)度方式不豐富

水利工程輸水效率必然受到工程調(diào)度方式的影響，但是目前引黃濟(jì)青工程運(yùn)行中輸水調(diào)度方式較為單一，輸水線路較長(zhǎng)，在調(diào)引黃河水與長(zhǎng)江水的過(guò)程中存在分水與匯水不足的現(xiàn)象。同時(shí)，工程運(yùn)行中存在多座建筑物、經(jīng)過(guò)多個(gè)分水口，在調(diào)度過(guò)程中，運(yùn)行水位受到各分水口分水流量增減的影響，這就要求運(yùn)用靈活的輸水方式。

例如在東營(yíng)段，在采用自流模式運(yùn)行條件下，與預(yù)備河倒虹進(jìn)口水位與小清河子槽之間存在0.9～1.05m 的水位變動(dòng)。但是在設(shè)計(jì)時(shí)，采用了統(tǒng)一的0.9m 數(shù)值，與實(shí)際情況存在誤差。在水頭差較大的情況下，會(huì)降低下游渠道水位值，對(duì)壽光段宋莊泵站的正常運(yùn)行產(chǎn)生不利影響，降低了其前池水位，對(duì)工程的正常輸水造成不良影響。

三、引黃濟(jì)青工程輸水優(yōu)化策略

針對(duì)目前該工程運(yùn)行過(guò)程中輸水效率上存在的問(wèn)題，可以采用工程輸水方式解決。

1.改造子槽

應(yīng)結(jié)合目前子槽的實(shí)際運(yùn)行情況，對(duì)其采取一定的改造措施，使之符合子槽的實(shí)際運(yùn)行需求，并與其地形地貌特征有效結(jié)合。為此可以采用多種工程措施，包括防滲、挖排水溝、筑堤、加擋水墻等，從而將目前子槽段工程改造為具有子堤的河道。同時(shí)，修建過(guò)程中應(yīng)考慮到工程沿線的防滲效果以及子堤安全等因素。

水利工程良好運(yùn)行以及子槽輸水能力提升的重要保障與途徑之一，即是加強(qiáng)筑堤工程的改造。由于工程量較大，水利工程投資也較大，需要對(duì)相關(guān)居民進(jìn)行妥善安置。

2.新建泵站

新建泵站是解決工程輸水問(wèn)題的重要方式之一。2017年3月，小清河子槽下節(jié)制閘建設(shè)了調(diào)水臨時(shí)泵站工程，有效緩解膠東青煙威濰等城市的用水緊張問(wèn)題。工程建設(shè)過(guò)程中，運(yùn)用了900QZ.85 型潛水軸流泵，單機(jī)流量2.4m3/s，轉(zhuǎn)速480r/min，配套功率160kW，揚(yáng)程為4.5m。泵站總裝機(jī)容量為3680kW，有23 臺(tái)水泵，設(shè)計(jì)流量為36m3/s，總裝機(jī)流量為48m3/s。

泵站運(yùn)行之后顯著提升了該地輸水能力，有效解決了大流量輸水問(wèn)題，避免高水位影響農(nóng)田作物的生長(zhǎng)。但是在該系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中小清河子槽依然存在沉降較為嚴(yán)重的現(xiàn)象，并未徹底解決農(nóng)田種植中的鹽堿漬澇情況。

在下節(jié)制閘位置新建泵站，通過(guò)提水輸水方式增加工程輸水量，這對(duì)提升工程輸水效率具有重要作用，能夠顯著降低子槽運(yùn)行水位。在泵站出水池?fù)跛咛幗ㄔO(shè)節(jié)制閘，有效利用泵站與節(jié)制閘，從而在低于30m3/s 的小流量以及低于40m3/s 的低水位運(yùn)行條件下采用自流輸水方式。在較大的水流運(yùn)行情況下，采用泵站提水運(yùn)行方式，有效節(jié)省工程運(yùn)行成本，泵站檢修維護(hù)也較為便捷。但是在建設(shè)和運(yùn)行過(guò)程中應(yīng)考慮農(nóng)田排水問(wèn)題以及無(wú)子堤段防滲問(wèn)題。

3.優(yōu)化水利調(diào)度運(yùn)行方式

在水利工程中，為了確保渠道安全高效運(yùn)行，應(yīng)當(dāng)針對(duì)工程運(yùn)行采取合理有效的調(diào)度運(yùn)行方式，以此提升輸水效率，減少水位波動(dòng)現(xiàn)象。引黃濟(jì)青工程運(yùn)行時(shí)也應(yīng)結(jié)合工程運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)化分析，從而制定最優(yōu)化的運(yùn)行方案。工程改擴(kuò)建后相關(guān)因素也產(chǎn)生了一定的影響，包括水力要素、明渠中的水力運(yùn)行邊界條件，顯著增強(qiáng)了過(guò)流能力。為此應(yīng)當(dāng)結(jié)合工程實(shí)際運(yùn)行情況，積極優(yōu)化工程實(shí)際的調(diào)度方案，對(duì)閘站運(yùn)行方式進(jìn)行有效協(xié)調(diào)控制與管理，促進(jìn)泵站的良好運(yùn)行。

隨著該工程改擴(kuò)建相關(guān)項(xiàng)目的實(shí)施，工程2016年與2017年的運(yùn)行數(shù)據(jù)顯示，2016年渠道糙率設(shè)計(jì)值為0.025，2017年糙率數(shù)據(jù)為0.016，比設(shè)計(jì)值更小。按照工程原有水力條件與設(shè)計(jì)糙率可知，在3.0m 水深時(shí)，能夠達(dá)到36m3/s；按照2017年數(shù)據(jù)，在3.0m 設(shè)計(jì)水深時(shí)，工程實(shí)際過(guò)流量為9.2m3/s?？梢?jiàn)在擴(kuò)流之后，在原有流量不變的情況下，為符合過(guò)流要求，可以將原有3.0m 設(shè)計(jì)水深降低至2.7m，減少0.3m。

四、結(jié)語(yǔ)

引黃濟(jì)青工程的建設(shè)為膠東地區(qū)發(fā)展提供了必要的水資源支持。該地區(qū)水資源供需矛盾較為嚴(yán)重，人均水資源量是全國(guó)人均水平的20%，對(duì)當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展造成了不利影響。引黃濟(jì)青工程運(yùn)行過(guò)程中，克服制約工程輸水的相關(guān)影響因素，通過(guò)改造子槽、新建泵站、優(yōu)化水利調(diào)度運(yùn)行方式等相關(guān)措施，有效提升了輸水流量，取得了良好的運(yùn)行效益■