引黃濟青調水工程改擴建分析

高漢山，金幫琳

（1.黑龍江省佳木斯市水務局，黑龍江 佳木斯 154002；2.山東省水利勘測設計院，山東 濟南 250013）

1 問題的提出

山東省多年來以占全國1.07%的水資源，灌溉著占全國6.17%的耕地，生產了占全國8.1%的糧食，養育了占全國7.1%的人口，支撐了占全國10.08%的經濟總量。山東水資源短缺、水生態脆弱、水災害威脅三大水問題并存，特別是水資源嚴重匱乏的自然稟賦條件無法改變。全省多年平均降水量為679.5 mm，降水時間主要集中在7，8，9等3個月，降水量占全年的70%多；年際間變化更大，據水文記錄，年降水量最大值為1 154 mm，最小值為416 mm；空間分布由南向北逐漸減少，南部800 mm，中部600 mm，魯北地區400 mm。在水資源總量短缺的情況下，時空分布不均，對水資源利用帶來很大的難度，旱時沒水可以用，汛期水大不能用、不敢用。單就降水量來說，山東省比歐洲有些國家并不少，如英國倫敦四季降雨基本均衡，而山東降水時空分布嚴重不均，許多河流源短流急。全省多年平均年水資源總量為303億m3，人均水資源量為334 m3，不到全國人均占有量的1/6，人均水資源占有量居全國倒數第三，不足世界平均水平的1/25。全省每人每天平均還分不到一立方淡水。遠低于國際公認的維持一個地區經濟社會發展所必需的人均1 000 m3水資源量的臨界值。因此，加快山東省引黃濟青調水工程改擴建，減少區域外調入水量損失，實現水資源優化調度和有效保護，真正落實最嚴格的水資源管理制度，是當前山東省水利工程建設的重中之重。

2 工程現狀

山東省引黃濟青工程是2003年開工建設的山東省膠東調水工程的重要組成部分，正在建設的南水北調東線一期工程，也需要利用引黃濟青工程輸水。該工程是為解決青島城市用水，保證青島市經濟社會可持續發展，兼顧沿線農業用水和人畜飲水的大型跨流域、跨地區、遠距離調水工程。目前該工程僅承擔著向青島市輸送黃河水的任務，當膠東調水工程和南水北調工程建成后，該工程又將擔負著向青島、濰坊、煙臺、威海引江與引黃的任務，年總輸水時間243 d，總供水量 48 600萬 m3。

引黃濟青工程是自黃河打漁張閘引水，途經博興縣、廣饒縣、壽光市、濰坊寒亭區、昌邑市、高密市、平度市、膠州市、即墨市共9個縣（市、區），輸水渠全長252.5 km。該工程的渠首和輸沙渠是利用新建的打漁張引黃閘及濟青工程重建的打漁張一干渠進水閘引水，經沉沙池沉沙后，進入引黃濟青輸水渠渠首閘（通濱閘），經過宋莊、王耨、亭口、棘洪灘四級泵站提水入棘洪灘水庫調蓄，再經22 km暗涵、隧洞至青島市白沙水廠。打漁張引黃閘設計流量120 m3/s，渠首閘設計流量38.5 m3/s，棘洪灘入庫泵站設計流量23.0 m3/s。棘洪灘水庫設計最高蓄水位14.2 m，總庫容1.58億m3，相應水面面積14.5 km2，設計死水位6.5 m，死庫容4 780萬m3，相應水面面積13.66 km2，最大調節庫容1.104億m3，向青島市日供水規模為33.23萬t（凈日供水30萬t）。該工程自1986年開始建設，1989年11月建成通水，至今累計向青島供水近15億m3，年平均供水量6 800萬m3，保證了青島市及沿線縣市經濟社會發展用水，發揮了巨大的經濟效益、社會效益和生態效益，為我國長距離跨流域調水工程的建設和管理提供了寶貴的經驗。特別是1997年山東大旱，以及在2008年確保北京奧運會奧帆賽，提供了可靠的水源保障。

引黃濟青工程經過20余年的運行，已進入整體老化期。輸水渠道、泵站、水閘、水庫、橋梁以及金屬結構、機電設備等均存在安全隱患，給青島市及今后向煙臺、威海、濰坊的供水安全造成較大威脅。經設計逐段復核，分析引黃濟青工程現狀的輸水能力，現狀僅能達到原設計的60%～71%，輸水渠輸水損失量大，該工程現狀已經不能滿足青島供水、膠東調水和南水北調的輸水任務。

3 工程質量檢測與設計

3.1 質量檢測

引黃濟青工程自1989年建成至今已運行20余年，部分渠段襯砌在水位變動區因凍脹而產生破壞，襯砌混凝土板坍塌、裂縫嚴重，雜草叢生，加大了輸水糙率，另外渠道也有不同程度的淤積，制約了渠道的過流能力。在地下水位變化大的渠段及水位高的渠段，襯砌渠坡上的排水設施，因透水管淤堵嚴重，管體周圍未設反濾層；集水箱淤堵嚴重，逆止閥淤堵、老化、失效，排水效果差，排水系統已經失效，不能有效降低渠道外側地下水位，造成揚壓力過大，破壞渠道襯砌。渠坡上最低蓄水位以上采用了聚苯乙烯泡沫板保溫措施，因當初的產品質量較差，至今已基本失去保溫作用。土工防滲膜局部存在破損，各項物理力學指標合格率在80%左右。

輸水渠混凝土板抗凍性、抗壓強度不能滿足技術規范要求。輸水渠混凝土板抗壓強度有52.34%達到C18（200號）抗壓強度，有0.78%達到C30抗壓強度；抗凍性有16%達到F100，均未達到F150。土工膜縱、橫向抗拉強度合格率為83.3%；縱向斷裂伸長率合格率為33.3%，橫向斷裂伸長率合格率為50%；縱、橫向抗撕裂強度合格率為100%。聚苯乙烯保溫板各項物理力學指標均不滿足技術規范要求。渠道邊坡排水系統淤堵嚴重，所有檢測部位排水系統失效。部分渠段邊坡內部已形成空洞、坍陷，表明渠道邊坡內部淺層存在掏蝕現象，造成混凝土板隆起、坍塌。

根據相關規范和現場檢測結果分析，引黃濟青工程經過20余年的運行，已進入整體老化期，部分工程已接近設計使用年限，耐久性損傷較為嚴重，存在較大的安全隱患。彌河閘等8座閘的閘門及啟閉機等金屬結構設備達到報廢標準。引黃濟青進水閘等53座閘閘門面板、主梁、邊梁、支臂等主要構件發生銹損，需要更換的構件數達到30%以上，符合閘門報廢條件。啟閉機主要承重構件發生腐蝕，螺紋牙磨損、折斷，螺桿銹蝕嚴重。53座閘的金屬結構設備設施中有77.36%達到報廢標準，應報廢。三新生產橋等38座橋梁技術狀況類別經評定為四類和五類橋梁，其中四類橋梁10座，占26%；五類橋梁28座，占74%。宋莊等4座泵站運用指標達不到設計標準，設備存在一定損壞，需要對主要設備進行大修、更新改造后，才能保證安全運行。樁號為41+144～135+545、225+446～242+726渠段，地下水硫酸根離子含量高，對襯砌混凝土板具有腐蝕作用。樁號105+953～118+394、246+804～248+571、250+986～252+543 輸水渠堤防，依據相關規范，部分堤防沉降變形，堤防頂寬度、堤防頂高程已不滿足設計要求；部分堤段堤外取土坑較大，堤外坡沖刷破壞嚴重，已危及到堤防邊坡的安全穩定，需要采取堤防加固技術措施。引黃濟青輸水工程處于偏僻的郊區，而管理機關設在縣城或市內，需互相聯系的點多且分散，1990年底，引黃濟青管理局建立了自己的通信專網。現有的通信專網還算不上調度運行管理系統，僅能進行簡單的語音通信及數據傳輸，自動化程度低，遠遠達不到實現自動化的調度運行管理模式。該工程點多、線長、面廣，工程調度運行管理任務繁重，技術復雜，對管理水平要求高。而現有通信設施陳舊，已超過使用壽命，均屬淘汰落后產品，廠家已停產相關配件，無法維修，既有通信與自動化設備設施遠遠滿足不了大型長距離調水工程的調度運行要求。

因此，引黃濟青工程應采取必要的除險加固措施，才能滿足青島供水、膠東調水和南水北調的輸水任務。

3.2 工程設計

引黃濟青工程是實現山東省水資源優化調度的紐帶，加快完善該工程改擴建，減少區域外調入水量損失，對落實最嚴格的水資源管理制度具有重要意義，是當前山東省水利工程建設的重中之重。2010年受山東省膠東調水局委托，承擔完成了《山東省引黃濟青改擴建工程可行性研究報告》，2011年4月通過了水利部規劃設計總院審查。該工程主體建筑工程量為：土方開挖196.86萬m3；土方填筑125.15萬m3；拆除砌石、混凝土等34.18萬m3；漿砌石4.53萬m3；混凝土澆筑44.92萬m3；鋼筋制安4 334 t；水泥攪拌樁截滲墻33.27萬m2；保溫板鋪設489.67萬m2。主要材料用量為：水泥20.43萬t（其中抗硫酸鹽水泥11.36萬t）；鋼筋 4 621 t；汽油 468 t；柴油 1 967 t；砂子 40.91 萬 m3；碎石34.68萬m3；塊石2.06萬m3。主要工日數量為：343.30萬工日。該工程總投資為11.76億元，其中工程部分靜態投資11.60億元，水保及環境保護投資0.16億元。

4 結語

水是經濟社會和人類發展所必須的基礎性自然資源和戰略性經濟資源，是生態環境的控制性因素。實行最嚴格的水資源管理制度，是促進水資源可持續利用、轉變經濟發展方式、實現科學發展的重大舉措和根本保障。實行水資源的統籌配置必須有工程體系作支撐，不僅供水要有供水工程，解決時間分布不均要靠蓄水工程，而解決空間分布不均則要靠跨區域調水工程。

［1］別大鵬，等.泵站設計規范［M］.中國計劃出版社，2011：18，45-46.

［2］金幫琳.引黃濟青改建工程橋梁安全鑒定質量檢測分析［M］.水利技術監督，2010：30-33，54.