黃河調水調沙對引黃濟青工程的影響及對策

江崇安，崔積家，邵英超

（山東省水利勘測設計院，山東 濟南 250013）

山東省引黃濟青工程是自黃河打漁張閘引水，保證青島市社會經濟可持續發展的大型調水工程。輸水全長252.5km。該工程自1986年開始建設，1989年10月建成通水，至今已運行20余年，累計向青島供水15億m3，發揮了巨大的經濟效益。

目前引黃濟青工程僅承擔向青島市輸送黃河水的任務，膠東調水和南水北調工程建成后，引黃濟青工程又擔負著向青島、濰坊、煙臺及威海引黃與引江的任務。

1 黃河調水調沙對引黃濟青工程的影響

1.1 對黃河下游徑流的影響

黃河小浪底水庫自1999年底建成試運行，為了摸清小浪底水庫建成后調水調沙對黃河下游的影響，利用利津站1990—2009年歷年逐日實測資料進行統計分析，計算成果詳見表1。

根據利津站20年徑流系列計算結果，結合黃河下游來水的實際情況可以得出以下結論：

1）小浪底水庫建成運用后，黃河下游各月份來水趨于均勻，汛期來水受水庫調蓄的影響明顯減少。

從表1可以看出，小浪底水庫建成前利津站1990—1999年平均年來水量為140.7億m3，小浪底建成后2000—2009年平均年來水量為141.0億m3，與建庫前基本相等，但來水量年內分配變化較大，年內分配趨于均勻，汛期來水明顯減少。1990—1999年汛期7—9月份來水量為76.08億m3，占年均來水量的54.1%，2000—2009年汛期 7—9月份來水量為53.7億m3，占年來水量的38.1%，所占比例減小明顯。

2）受調水調沙的影響，小浪底水庫建成后利津站5、6月份來水量大幅度增加。

近年來，小浪底水庫為了解決下游引黃灌溉和汛前騰空庫容，多在5、6月份安排調水調沙，5、6月份利津站來水量由1990—1999年的10.74億m3，增至2000—2009年的27.47億m3，水量增加了2.6倍。

1.2 對黃河下游泥沙的影響

根據利津站1990—2009年歷年逐日實測含沙量資料進行統計分析，計算結果詳見表2。

通過表2計算統計結果可以看出小浪底水庫建成前后黃河下游泥沙變化情況：

1）小浪底水庫建成運用后利津站來沙量的大幅減少，對黃河下游引水非常有利。

利津站1990—1999年平均含沙量為27.7kg/m3，2000—2009年年平均含沙量為9.56kg/m3，年平均含沙量比1990—1999年減少了18.14kg/m3，減小幅度為65.5%。含沙量的大幅度減小，減輕了引黃泥沙淤積負擔，延長了沉沙池使用年限，對下游引水是非常有利的。

2）小浪底水庫建成前來沙量主要集中在汛期，現變為年內分布趨于均勻，年大于20kg/m3天數一般不超過10d。

1.3 黃河下游河槽沖淤變化情況

黃河的沖淤變化比較復雜，由近期10多年的利津站實測資料來看，黃河下游利津段河床是下切的。小浪底水庫運用的初期下切速度較慢，2004年后同流量水位逐年降低非常明顯。為了摸清黃河主槽下切對水位及對打漁張引黃閘可引水流量的影響，根據黃河利津站實測資料，點繪小浪底水庫建成前后歷年的水位流量關系曲線。由曲線可以看出：目前在黃河同流量時，黃河調水調沙前后水位差在1.0m左右，即目前同黃河流量水位比2000年前降低了1.0m左右，這對從打漁張閘引水是不利的。

表1 山東利津站不同年代逐月平均來水量對比表 億m3

表2 利津站不同年代逐月平均含沙量對比表 kg/m3

1.4 黃河調水調沙對引黃濟青工程的影響

1）造成目前引黃濟青工程引水困難。引黃濟青工程自1989年開始引水，到2000年小浪底水庫建成運行共11年，從打漁張閘引黃實測的分流比平均為0.22（詳見表3），略小于引黃濟青原設計時分流比0.25。分流比偏小的主要影響因素是渠首沉沙池，原設計自流沉沙1年，后采用揚水沉沙，因多種原因，渠首泵站沒有實施，沉沙池運行主要靠以挖待沉，清淤不及時就會影響到引黃分流比，但總的來說分流比基本與原設計時相當。

表3 引黃濟青工程運行以后實測逐年平均分流比

2000年小浪底水庫建成運用后至2009年，引黃濟青工程實測分流比平均為0.14，僅有引黃濟青工程原設計的56%，并且呈遞減趨勢，給引水帶來了困難。特別是2010至2011年度，引黃濟青工程引水最為困難，打漁張閘自2010年12月10號開閘引水至2011年4月15日，渠首引水流量一直在6～20m3/s，相應黃河來水流量為100～300m3/s，引黃分流比小于0.1，僅達到原設計時的24%，由于黃河河底的下切造成了黃河有水引不出的被動局面。引水困難直接造成了供水危機，嚴重影響到青島市的供水安全，已引起省市等各級領導的高度關注。據了解山東省啟動了抗旱應急預案，準備在黃河打漁張閘前配備20m3/s的抽水泵船，應急解決向青島供水及打漁張灌區農業灌溉問題。

2）現有引黃條件下保證率95%時向膠東引黃水量不足。目前膠東調水工程已具備通水的條件，在長江水沒有到來以前，膠東主要城市供水只能依靠引黃。向膠東引黃的時間按照膠東調水工程立項時的時間安排，據分析保證率95%時，從黃河只能引入22923萬m3，比膠東調水立項時同時段可引進水量整整減少了10577萬m3。目前所引水量只能滿足青島市的用水需求，向煙臺和威海的供水嚴重不足。

2013年后，引黃濟青工程還將承擔向濰坊、青島、煙臺和威海輸送江水的任務。根據南水北調東線一期工程調水時間的安排，向青島輸送黃河水的時間為11月中旬至翌年的1月中旬，據分析引黃水量只能達到14385萬m3，小于青島市的引水指標，向青島引黃水量不能滿足青島市的水量需求。

2 解決引黃濟青渠首引水量不足的對策

2.1 重建引黃濟青渠首進水閘

1）打漁張引黃閘概況。打漁張引黃閘位于濱州市博興縣王旺莊險工段下游的黃河右岸，河道屬彎曲型，樁號為183+650。打漁張引黃閘現有前后2座閘，即老閘和新閘，相距50m。老閘在前，于1956年10月建成，共12孔，每孔凈寬4m，閘孔總凈寬48m，閘底板高程8.1m。新閘于1981年建成，閘孔凈寬6m，共6孔，閘孔總凈寬36m，閘底板高程9.1m，胸墻底高程12.1m，設計引水流量120m3/s，加大流量180m3/s。

2）引黃濟青渠首進水閘概況。打漁張引黃閘后，目前共有5座分水閘：總干渠進水閘、稻改干進水閘、老一干進水閘、三合干進水閘和引黃濟青渠首進水閘。其中濟青進水閘位于打漁張引黃閘下游右岸150m處，由北向南側向分水，設計流量41m3/s，單孔凈寬6m，共3孔，總凈寬18m，設計閘底板高程9.0m。

3）水閘過流能力復核。按照黃河調水調沙后的水位，即引黃濟青渠首進水閘水位10.8m，驗算打漁張引黃閘及引黃濟青進水閘的過流能力。

依據《水閘設計規范》（SL265—2001）有關公式，經復核打漁張引黃閘的過流能力為64m3/s，雖然小于原閘的設計引水流量120m3/s，但打漁張閘后其他4座分水閘冬季不引水灌溉，故能夠滿足引黃濟青引水的要求。經計算引黃濟青渠首進水閘設計條件下的過流能力為30.6m3/s，小于引黃濟青設計流量。

4）重建引黃濟青進水閘。因引黃濟青工程進水閘水位由原設計11.8m下降到了10.8m，導致過閘流量不足，黃河有水引不出來，故需拆除重建，降低閘底板高程，以提高引水能力。

2.2 興建渠首泵站揚水沉沙

根據現有引黃濟青工程總體布局、打漁張泵站規模、運行特點和利用要求，考慮打漁張引水渠渠首地形、地質、水源、樞紐布置、對外交通、占地、施工及管理等因素，經綜合經濟技術比較，認為在打漁張原站址處新建泵站比較適宜。新建泵站后，重點解決了以下主要問題：

1）引黃濟青目前引水量不足的問題。經分析，新建泵站、降低進水閘閘底板高程后，只要黃河來水大于100m3/s，引黃濟青工程就能按設計規模引水，引水量能夠滿足青島市及向膠東其他城市引黃要求。

2）泵站提水后利用高渠輸水，加大了沉沙容積，延長了沉沙池使用壽命，避免了年年清淤的局面，便于工程管理。在引黃濟青工程建設時，由于當初柴油和人工費用較低，沉沙池采用以挖待沉的方式運行較經濟。但目前，按現行價格測算，揚水沉沙單方水成本僅增加1.5分，要比以挖待沉方案年均節省運行費626萬元。