浮體式移動泵船應急引水工程的應用及推廣

【摘要】黃河的調水調沙實驗獲得成功，使得下游主河槽過流能力得到進一步恢復，這對提高下游河道過流能力減輕“二級懸河”加劇勢，是十分有利的。但黃河河底由于沖刷而降低，相應水位降低，這對我們膠東調水工程的引水造成了極大的困難，在這種情況下，建固定式泵站投資大、工期長、施工困難的條件下，應優先考慮浮體式泵船。它具有較大的靈活性和適應性，沒有復雜的水下建筑結構，施工周期短、收效快，投資少。移動泵船引水工程的運行，給我們在應急抗旱和防汛工作中提供了成功經驗，有效地解決了膠東調水工程正常運行問題，其成果在同類引黃調水工程中有推廣價值。

【關鍵詞】水情分析；泵船；應用及推廣

引言：

山東省膠東調水工程是引黃河水，跨流域遠距離調送到黃海之濱的膠東地區，以接濟該地區淡水資源嚴重不足的一項宏偉的“造福于人民的工程”，是“七五”期間完成的重點建設項目。其渠首引水利用黃河下游的打漁張引黃閘引水，經過沉沙池后，經輸水河送往膠東地區。由于黃河多次調水調沙，使得主河槽全線沖刷，黃河河底由于沖刷而降低，相應的流量的水位亦降低，從而給膠東調水工程造成了極大的困難。又因自2014年以來，山東平均降雨比往年同期偏少近6成，青島及工程沿線干旱嚴重，多地區出現人畜飲水困難，2014年7月份，渠首引黃閘處黃河水位偏低（打漁張前黃河水位10.5米），引水流量偏少（膠東調水進水閘引水流量10m3/s左右），渠首引水形勢異常嚴峻。2014年8月省局黨委科學決策，實施浮體式移動泵船應急引水工程，同年10月10日建成運行，經2014—2015年度調水運行檢驗，該工程發揮了巨大作用。為全面總結浮體式移動泵船應急引水工程的成功經驗，如何在移動泵船引水和新建渠首泵站建設沖突的情況下，科學決策移動泵船的移址與調水運行，充分發揮了移動泵船引水在新建渠首泵站建成前的搶引水作用。

1、泵船引水的必要性

1.1 黃河調水調沙基本情況

黃河防總自2002年首次調水調沙原型實驗獲得成功后，到2010年調水調沙12次，實現了小浪底下游900km的河道全線沖刷，提高了過流能力，使黃河主河槽沖涮泥沙7.12億噸，加小浪底水庫下泄泥沙送入大海，河槽的過流能力從試驗前1800m3/s提高到3000m3/s，黃河部門的資料顯示：通過調水調沙，山東段河底沖深0.9～3.4m，打漁張引黃閘前（膠東調水引黃閘）河底沖深1.5m以上，使得調水調沙前相同流量的水位降低1m以上。改變了膠東調水工程的引水條件，造成了引水困難。

1.2 黃河水情分析

2014年汛期，黃河流域的降雨將比常年偏少，黃河流量比往年偏少很多。從水利部網站和山東黃河河務局網站獲知，8月6日，小浪底水庫庫存水量7.07億立米，不到去年同期的1/2；小浪底下泄流量在300m3/s左右，利津入海流量小于100 m3/s。并且地處黃河上游的河南省遭遇63年來最旱的一個汛期，河南全省近35%的小型水庫基本干枯，50%以上的中小河流基本斷流，呈現出嚴重的水文干旱。由此推測，今后一個時期河南的引黃水量將會比往年加大，即使黃河流域近期出現足夠的有效降雨，山東段的黃河水情短時期內也不會有明顯好轉，嚴峻的引水形勢擺在了我們的面前。

1.3 青島用水需求

2014年入夏以來，由于降雨量偏少造成青島當地水庫蓄水量嚴重不足，其中最大的產芝水庫庫容為2億多，蓄水僅8000多萬方。因此，青島使用棘洪灘水庫的水量激增。7月上旬、中旬，棘洪灘水庫總出庫量分別達到日均68萬方、72萬方，創歷史最高。2014年8月7日，棘洪灘水庫水位9.28米，距離夏季水質安全水位8.5米還有0.78米，可利用水量僅為1100萬方。

7月中旬，受臺風影響，青島等地形成幾次強降雨，旱情雖有一定程度緩解，但觀察往年青島用水情況，每年8、9月份是青島用水量最多的時期。因8月青島“啤酒節”開幕，屆時外來人員劇增，城市用水量必然增加，因此，棘洪灘水庫必須儲存一定的水量，以備青島不時之需。

1.4 沿途農業抗旱用水需求

2014年6月份以來，山東省降水量比歷年同期偏少近五成，加之持續高溫晴熱天氣，致使農田土壤失墑嚴重，旱情迅速在全省蔓延。其中，濰坊從2014年8月至今遭遇近33年來同期最嚴重干旱，部分地區小麥枯萎，農田干裂。因此，濰坊市向山東防總申請調引黃河水，解決農業抗旱用水，同時要求我局結合向青島送水，為濰坊市解決5100萬方農業抗旱用水的問題。

1.5 流量小、入庫少、影響改擴建

按照當時黃河水情，膠東調水進水閘引水能力僅為10. m3/s左右，扣除近250公里的輸水損失，入庫流量不超過7 m3/s，每日入庫量不到61萬方，比2014年7月份平均每日出庫水量70萬方還要小。如此下去，棘洪灘水庫水位不升反降，為保證青島用水，運行需持續到冬季，與冬季運行連接起來，調水的連續運行導致引黃濟青改擴建工程無時間展開，影響改擴建任務的完成。

1.6 解決以上問題必須啟用移動泵船

為保證青島及工程沿線用水，棘洪灘水庫日入庫量需達到200萬m3，由此推算渠首引水流量約為25 m3/s，到2015年5月底完成引送水任務。給引黃濟青改擴建工程的完成騰出時間，按照當時黃河水情，只有啟用泵船引水才能達到這個目標。

為確保引水閘引水流量25 m3/s，結合泵船組合方式，同時考慮泵型和水泵數量的備用，安裝12臺流量1.6 m3/s、揚程3m的潛水電泵，12臺流量1.0 m3/s、揚程5m的潛水電泵于原打漁張泵站進水池，揚水至輸水低渠并采取相應配套的電源工程、引水渠工程，以滿足引水需要。在黃河水情自流引水為5—15 m3/s的情況下，通過使用泵船揚水加大流速，達到15—25m3/s的引水流量。

2、泵船運行發揮的效益

2.1 引水效益

據統計，移動泵船引水工程自2014年7月26日至2016年6月30日共引水16.7億立方米，滿足了膠東地區及工程沿線的用水需求，保證了當地工農業用水，促進了當地的經濟發展和社會穩定。為山東省引黃濟青改擴建工程順利完成贏得了時間，如果沒有泵船引水工程，以上任務的完成是不可能的。移動泵船引水工程建成的前幾年度，引水過程中都受到黃河水情差而被迫停止引水的情況，2014-2016年度我們根據黃河水情及時變換自流與泵船揚水相結合的調水運行方式，效益發揮到了最大。

2.2 生態效益

移動泵船引水工程的運行，提高了為青島及工程沿線的供水能力，在新建渠首泵站建成以前，滿足青島及工程沿線得用水需求成為了現實，工程沿線用水得到保障，通過及時補充農作物生長的需水量，有效解決了農作物的生長用水缺乏問題。農作物以及其他植物的生長環境得到了有效改善。供水能力的提升，也對工程沿線尤其是沿途高氟區地下水的補給、水質改善、人民生活質量的提高起到積極的作用，產生顯著的生態效益。

3、移動泵船引水的推廣與應用

移動泵船引水工程的運行，給我們在應急抗旱和防汛工作中提供了成功經驗。在因黃河部門調水調沙造成黃河下游引水困難的情況下，采用移動泵船引水模式是值得認真研究的重要課題，在水源水位較低，變幅較大，建固定式泵站投資大、工期長、施工困難的條件下，應優先考慮浮體式泵船。它具有較大的靈活性和適應性，沒有復雜的水下建筑結構，施工周期短、收效快，投資少。