青州市彌河閘重建必要性及規(guī)模分析論證

姬偉，光輝，張凱，尹心悅

（1.中國水利水電第十二工程局有限公司，浙江 杭州 310004；2.中水淮河規(guī)劃設(shè)計研究有限公司，安徽 合肥 230601；3.南昌工程學(xué)院，江西 南昌 330099）

1 工程概況

青州市地處山東半島中部，為山東省濰坊市代管縣級市，是古“九州”之一。全市總面積1 564 km2，分屬彌河、小清河兩大水系，過境河流有彌河、淄河兩條。

彌河位于山東半島中部，東鄰白浪河、西靠小清河，發(fā)源于沂山北麓，自南向北流經(jīng)濰坊市的臨朐、青州、壽光、濱海開發(fā)區(qū)4個縣（市、區(qū)），于壽光和濱海開發(fā)區(qū)分別注入渤海萊州灣［1］。彌河流域面積4 008 km2，其中干流長度193 km，流域面積3 319 km2。彌河流域南高北低，地形較為復(fù)雜，膠濟鐵路以南多為山丘區(qū)，坡度較大；以北為平原洼地，坡度較緩。流域內(nèi)建有大型水庫1座（冶源水庫）、中型水庫5座、小型水庫157座，大中型攔河閘壩12座［2］。冶源水庫位于彌河干流，控制流域面積786 km2，總庫容1.69億m3，興利庫容8 371萬m3，是1座結(jié)合防洪、灌溉、發(fā)電等綜合利用的大（2）型水庫。

青州市彌河閘位于彌河鎮(zhèn)東南河村北側(cè)的彌河干流上，控制流域面積1 662.2 km2，該閘主要作用是蓄水灌溉，1971年建成蓄水，2013年進行重建。原設(shè)計防洪標準20年一遇，設(shè)計泄洪流量2 990 m3/s，相應(yīng)閘上水位80.08 m、閘下水位74.83 m；閘上正常蓄水位79.0 m。閘上游左岸建有灌溉引水閘及引水干渠，引水閘為3孔，單孔1.5 m×3.0 m（寬×高），閘底板高程76.7 m，設(shè)計引水流量5 m3/s；引水干渠長27.1 km，設(shè)計灌溉面積5.4萬畝（1畝=1/15 hm2）。據(jù)統(tǒng)計，青州市彌河閘自1971年建成蓄水以來，閘上游灌溉引水閘多年平均自流引彌河水量達2 000萬m3。

2019年8 月，受9號臺風(fēng)“利奇馬”影響，8月10—12日，濰坊市普降暴雨、大暴雨，局部特大暴雨，彌河流域平均降雨量達392.6 mm，暴雨洪水期間青州市彌河閘垮塌，彌河下游多處決口［3］。據(jù)齊魯網(wǎng)報道，至2019年8月11日12時，經(jīng)測算，青州市彌河閘過閘流量超過3 500 m3/s，大于該閘設(shè)計泄洪能力；受超標準洪水影響，彌河閘于8月11日16時被沖毀，現(xiàn)場未發(fā)生人員傷亡。

2 流域治理規(guī)劃

自中華人民共和國成立以來，濰坊市多渠道籌集資金對彌河進行治理，通過水庫、攔蓄水建筑物、險工段岸坡防護以及堤防等工程建設(shè)，已初步形成庫堤結(jié)合、下泄與調(diào)控統(tǒng)籌協(xié)調(diào)的綜合防洪減災(zāi)體系，流域防洪能力得到較大提高；加上科學(xué)合理調(diào)度，能夠較好地防御一般性洪水。

2019年大洪災(zāi)，彌河的分流河道和丹河部分堤段決口，全流域農(nóng)田受災(zāi)面積13萬畝，9.3萬名群眾撤離，1.8萬畝大棚進水，直接經(jīng)濟損失約10億元。此次大洪災(zāi)，彌河沿線各縣區(qū)部分建筑物、堤防等工程被沖毀，其中青州市境內(nèi)彌河堤防、護岸護坡及道路的水毀總長度為25.54 km（堤防水毀2.6 km，護岸護坡水毀16.24 km，道路水毀6.7 km），建筑物水毀包括彌河閘、攔河壩、交通橋、漫水橋、排水涵閘等。

針對彌河在2019年洪水中出現(xiàn)的問題，為進一步提升彌河防洪能力，濰坊市水利局組織編制了《濰坊市彌河流域防洪規(guī)劃（修編）》，并通過濰坊市人民政府批復(fù)（濰政復(fù)〔2020〕28）。該規(guī)劃提出：彌河干流近期冶源水庫以上段達到20年一遇防洪標準，冶源水庫以下段近期達到50年一遇防洪標準；遠期壽光市城區(qū)段和濱海經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)段達到100年一遇防洪標準。規(guī)劃建設(shè)內(nèi)容主要包括冶源水庫增容工程、防洪體系完善工程、2019年水毀工程等，其中明確提出重建青州市彌河閘，建筑物級別為2級，按50年一遇洪水標準設(shè)計，100年一遇洪水標準校核。

3 工程重建必要性分析

彌河徑流是青州市主要的地表水資源，但徑流量年際豐枯變化大、年內(nèi)隨季節(jié)變化劇烈。經(jīng)分析計算，彌河閘上多年平均來水量為1.22億m3，頻率25%的豐水年來水量為1.69億m3，頻率50%的平水年來水量為0.8億m3，頻率75%的枯水年來水量為0.3億m3?？梢钥闯?，頻率75%的枯水年來水量占多年平均來水量的24.6%，僅是頻率25%的豐水年來水量的17.8%。全年徑流量的70%～80%又集中在汛期，一般汛期來水量大、下泄快、持續(xù)時間短，非汛期則來水量少、水位低、持續(xù)時間長，枯水季節(jié)甚至經(jīng)常斷流。彌河閘自建成以來，通過調(diào)蓄彌河徑流和抬高枯水期閘上河道水位，產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)環(huán)境效益。2019年由于受第9號臺風(fēng)“利奇馬”影響，彌河閘被超標準洪水沖毀，重建是很有必要的。

3.1 是利用彌河水資源和促進經(jīng)濟社會發(fā)展的需要

青州市多年平均降水量650 mm，降水年際變化大、年內(nèi)分配極不均勻，且境內(nèi)大部分土地為低山丘陵崗地，保水性差、蒸發(fā)量大，旱災(zāi)較頻繁，春旱最為常見，一般1～2年一遇，短期的伏旱一般3～5年一遇，秋旱2～3年一遇。據(jù)不完全統(tǒng)計，青州市在2010—2011年、2013—2015年、2016年均發(fā)生了較嚴重旱情。例如，據(jù)經(jīng)濟日報2011年2月25日報道，自2010年10月份以來，青州市降水量僅為47 mm，抗旱形勢十分嚴峻；目前整個青州市45%的小麥都受到了影響，截至2月10日，青州農(nóng)信社已累計發(fā)放抗旱救災(zāi)貸款1.8億元。自2013年8月到2015年5月共22個月降水量660 mm，僅相當于常年1年的降水量，青州市部分麥田和彌河河底因干旱開裂。據(jù)濰坊市民政局2016年統(tǒng)計，截至2016年6月30日，2016年旱災(zāi)造成青州市、昌邑市、昌樂縣等3縣（市）49.91萬人受災(zāi)，農(nóng)作物受災(zāi)面積3.6萬hm2，其中絕收面積1萬hm2，直接經(jīng)濟損失2.65億元。

目前，青州市多年平均可利用水資源量為2.4億m3，其中地表水0.9億m3，地下水1.5億m3。隨著全市工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的全面快速發(fā)展，水資源短缺的問題日益突出，每年超采地下水近0.4億m3，水資源短缺成為制約青州市經(jīng)濟社會持續(xù)發(fā)展的重要因素。彌河閘自1971年建成蓄水以來，通過調(diào)蓄彌河徑流和抬高枯水期閘上河道水位，閘上游灌溉引水多年平均自流引彌河水量達0.2億m3，占青州市多年平均可利用地表水量0.9億m3的近1/4，對水資源短缺日益問題突出和地表水資源較少的青州市尤為重要。重建該閘，將為青州市利用彌河水資源創(chuàng)造有利條件，對抗旱灌溉、糧食增產(chǎn)、農(nóng)民增收以及經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展具有重要而深遠的意義。

3.2 是有效涵養(yǎng)地下水源和改善生態(tài)環(huán)境的需要

彌河屬山溪性雨洪河道，徑流量年際豐枯變化大、年內(nèi)隨季節(jié)變化劇烈，汛期集中了全年徑流量的70%～80%，而汛期來水量又主要集中在8～9月，加之河道比降大，源短流急，河道內(nèi)水位、流量過程線隨降水變化而迅速漲落；所以一般汛期來水量大、下泄快、持續(xù)時間短；而非汛期則來水量少、水位低、持續(xù)時間長，枯水季節(jié)甚至經(jīng)常斷流。受制于地形地貌特點，如不建蓄水工程進行調(diào)蓄，不但河道內(nèi)來水量難以得到有效利用，而且彌河青州段枯水期水位低、水面小，甚至經(jīng)常干涸斷流，造成大量河床裸露，水生態(tài)環(huán)境較差，水生態(tài)系統(tǒng)也遭受嚴重破壞。經(jīng)分析計算，彌河閘斷面多年平均年徑流量為1.22億m3，頻率75%的枯水年來水量占多年平均來水量的24.6%，僅是頻率25%的豐水年來水量的17.8%。2015年干旱，彌河青州段部分河段干涸、河底開裂，水生態(tài)環(huán)境和水生態(tài)系統(tǒng)均遭受嚴重破壞（見圖1）。

圖1 青州市干裂的彌河河床（中國日報2015年6月）

彌河閘重建后，通過合理調(diào)度，對彌河徑流進行豐枯調(diào)濟；同時抬高枯水期閘上河道水位，在閘上游形成一個蓄水面積132萬m2、庫容460萬m3的河道型水庫。不僅為當?shù)爻浞掷脧浐铀Y源創(chuàng)造了有利條件，也可減少地下水的開采量。同時，對蓄水回水范圍內(nèi)河道沿岸、引水干渠沿線及灌區(qū)的地下水源也起到一定的回補作用，可有效涵養(yǎng)地下水源，顯著改善河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境。另外，根據(jù)《濰坊市鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略規(guī)劃》，彌河閘也是濰坊市規(guī)劃打造彌河生態(tài)廊道的重要節(jié)點控制性工程。因此，為有效涵養(yǎng)地下水源和改善生態(tài)環(huán)境，迫切需要盡快重建彌河閘。

綜上所述，彌河閘自建成以來，通過調(diào)蓄彌河徑流和抬高枯水期閘上河道水位，產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)環(huán)境效益。該閘作為區(qū)域水資源配置體系和彌河生態(tài)廊道建設(shè)的重要控制性工程，對青州市利用彌河水資源、有效涵養(yǎng)地下水源、改善生態(tài)環(huán)境以及經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展具有重要而深遠的意義。重建彌河閘，不僅是《濰坊市彌河防洪規(guī)劃報告（修編）》的明確要求，也是當?shù)卣腿罕姷膹娏以竿?/p>

4 工程規(guī)模分析

4.1 設(shè)計及校核洪水標準

本次擬重建的彌河閘位于彌河干流冶源水庫以下河段，其設(shè)計洪水標準應(yīng)與所在河段規(guī)劃治理標準相適應(yīng)和協(xié)調(diào)，即按50年一遇防洪標準進行設(shè)計。同時，考慮該閘作為彌河干流的控制性工程，具有特殊的重要性，為保證工程泄洪安全，初步擬定以100年一遇洪水作為校核條件。根據(jù)彌河閘的重要性和兩岸防洪標準，按照《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL 252—2017）進行復(fù)核，確定彌河閘的永久性主要筑物級別為2級，設(shè)計洪水標準采用50年一遇，校核洪水標準采用100年一遇，與《濰坊市彌河流域防洪規(guī)劃（修編）》的要求也是一致的。

4.2 設(shè)計及校核流量與水位

被2019年超標準洪水沖毀的彌河閘，原設(shè)計防洪標準為20年一遇，設(shè)計泄洪流量2 990 m3/s，相應(yīng)閘上水位80.08 m、閘下水位74.83 m，兩岸堤防設(shè)計堤頂高程超20年一遇設(shè)計洪水位2 m。由于該閘歷史上是由溢流壩逐步改建而成的，閘上和閘下防洪水位差較大，設(shè)計泄洪流量下過閘水位差達5.25 m，也給工程安全帶來諸多不利影響。

本次擬重建的彌河閘，設(shè)計和校核洪水標準分別采用50年一遇、100年一遇。通過水文分析計算，該閘50年一遇設(shè)計流量為5 380 m3/s，100年一遇校核流量為7 500 m3/s。鑒于彌河閘位于丘陵區(qū)，結(jié)合河道規(guī)劃斷面和推算的水面線，從保證工程防洪安全以及盡量減小閘孔規(guī)模、工程投資等方面綜合考慮，過閘水位差可比平原區(qū)適當加大，閘下50年一遇設(shè)計洪水位為74.29 m，過閘水位差采用0.6 m，即閘上設(shè)計洪水位為74.89 m；閘下100年一遇校核洪水位為75.38 m，過閘水位差采用0.8 m，即閘上校核洪水位為76.18 m。可以看出，對于該段規(guī)劃達到50年一遇防洪標準的河道而言，閘下本次設(shè)計洪水位比原設(shè)計洪水位低0.54 m；閘上本次設(shè)計洪水位比原設(shè)計洪水位低5.19 m，設(shè)計過閘水位差本次設(shè)計比原設(shè)計降低4.65m，對兩岸堤防防洪安全和水閘自身安全都是十分有利的。

4.3 正常蓄水位

彌河閘主要作用是蓄水灌溉，原閘上正常蓄水位為79.0 m，閘上游灌溉引水閘底板高程為76.7 m，設(shè)計引水流量5 m3/s，設(shè)計灌溉面積5.4萬畝。

本次重建，閘址初選在原閘軸線下游約0.5 km處，距上游榆林店橡膠壩4.2 km。該段河道設(shè)計河底寬195～260 m，設(shè)計河底高程66.6～75.4 m，兩岸地面高程基本在79.5 m以上。

綜合考慮閘上游灌溉引水要求、兩岸地面高程等因素，為充分攔蓄彌河徑流，并在閘前形成較大的水面，仍維持原正常蓄水位79.0 m不變，蓄水回水至上游榆林店橡膠壩處，回水長度4.2 km，蓄水水面132萬m2，蓄水庫容460萬m3。

閘上正常蓄水位79.0 m，比閘上游堤防原20年一遇設(shè)計洪水位80.08 m低1.08 m，故蓄水期間不會降低閘上游兩岸已建成堤防的防洪標準。但為了確保汛期該閘和河道的泄洪安全，結(jié)合本次閘上50年一遇設(shè)計洪水位為74.89 m，考慮在汛前適當降低閘上蓄水位，擬定閘上汛限水位為74.0 m。

5 結(jié)語

彌河閘作為區(qū)域水資源配置體系和彌河生態(tài)廊道建設(shè)的重要控制性工程，對青州市利用彌河水資源、有效涵養(yǎng)地下水源、改善生態(tài)環(huán)境以及經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展具有重要而深遠的意義，重建是十分必要的。重建后，該閘50年一遇設(shè)計流量為5 380 m3/s，100年一遇校核流量為7 500 m3/s，正常蓄水位為79.0 m，相應(yīng)蓄水庫容460萬m3。