膠東調(diào)水工程博興輸水河過(guò)流能力分析

王治海 卞雙武 舒立華

【摘要】水資源短缺已成為我國(guó)許多大中城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸。上世紀(jì)八十年代引黃濟(jì)青工程應(yīng)運(yùn)而生。自1989年11月25日正式通水以來(lái)，逐漸成為青島市供水的主體工程。近幾年來(lái)隨著膠東調(diào)水工程的建成通水，和濰坊市需水量的加大，顯的工程整體輸水能力不足。為提高供水能力，發(fā)掘現(xiàn)有工程的潛力，找出影響供水的關(guān)鍵因素，本文僅分析博興段河道的過(guò)流能力。

【關(guān)鍵詞】河道過(guò)流能力；現(xiàn)狀分析

中圖分類號(hào) TV91 文獻(xiàn)識(shí)別碼A

膠東調(diào)水因改擴(kuò)建工程自去年11月1日（水頭11月12日到達(dá)青島）恢復(fù)送水，至今年8月8日已連續(xù)運(yùn)行312天，向青島市棘洪灘水庫(kù)供水3.53億m3，棘洪灘水庫(kù)水位從6.69m上漲到8.25m，水位上升1.56m，存水僅增加2200萬(wàn)m3，青島市平均日用膠東調(diào)水工程的水量110萬(wàn)m3，水庫(kù)還需再純?cè)黾?400萬(wàn)m3才能蓄滿。原設(shè)計(jì)工程運(yùn)行76天蓄滿棘洪灘水庫(kù)，現(xiàn)在基本是供需平衡，造成水庫(kù)長(zhǎng)期缺水，基本沒有儲(chǔ)備。造成這種局面的原因很多，主要是，一沿線濰坊、煙臺(tái)、威海分水較多，供水對(duì)象發(fā)生了變化；二沿線河道、建筑物過(guò)流能力有限，滿足不了對(duì)供水增長(zhǎng)的需要，下游河道最多過(guò)流35m3 每秒，博興泵船最多只能抽水26～27m3/s。

博興輸水河原設(shè)計(jì)流量38.5 m3/s，加大流量42.4 m3/s，校核流量50 m3/s，設(shè)計(jì)水深2.5m，加大水深2.64m，校核水深2.91m，邊坡1：2，河道糙率0.020，通濱閘至王家閘段河道長(zhǎng)4.42Km、底寬18.9m、河道比降1/20000，王家閘至北堤段長(zhǎng)13.88Km、底寬14.8m、河道比降1/10000。

本文用水力學(xué)公式，根據(jù)現(xiàn)有流量、水位、斷面條件算出河道的實(shí)地糙率；然后用實(shí)地的河道糙率，推算出河道在設(shè)計(jì)水位、加大水位、校核水位時(shí)能通過(guò)的流量；考慮到溫度對(duì)水流狀態(tài)的影響，分別對(duì)夏季和冬季進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算過(guò)程用電子表格計(jì)算。

因沿線各個(gè)節(jié)制閘都沒節(jié)制，渠道水深變化很小，通濱閘至王家閘段在通濱閘下游300左右選取標(biāo)準(zhǔn)斷面進(jìn)行計(jì)算；王家閘至北堤段，在顧家閘上游附近選取標(biāo)準(zhǔn)斷面進(jìn)行計(jì)算。

冬季輸水情況， 根據(jù)2016年2月1日的流量、水位和過(guò)水?dāng)嗝鏃l件計(jì)算出通濱至王家閘段，在設(shè)計(jì)水位、加大水位和校核水位時(shí)所能達(dá)到的流量于下表：

根據(jù)2016年2月1日的流量、水位和過(guò)水?dāng)嗝鏃l件計(jì)算出王家閘至北堤段，在設(shè)計(jì)水位、加大水位和校核水位時(shí)所能達(dá)到的流量于下表

夏季輸水情況，根據(jù)2016年8月9日的水位、流量和各自的邊界條件分別計(jì)算通濱閘至王家閘和王家閘至北堤閘段的流量于下表：

通過(guò)以上計(jì)算可以看出，渠道的過(guò)水能力較原設(shè)計(jì)有所提高，主要原因是通過(guò)大修，渠道的坡和底較原來(lái)更光滑了，渠道的糙率降低了造成的。

渡槽的過(guò)流能力：北支新河渡槽雖然頂高程比河道頂高程低0.55米，但是在達(dá)到校核水位時(shí)還有0.54m的超高，且渡槽比降大，有降水曲線，因此通過(guò)校核流量沒問題。

支脈河倒虹的過(guò)流能力：支脈河倒虹為二個(gè)3×3.5m的涵洞。倒虹的設(shè)計(jì)落差為0.57m。

根據(jù)水頭損失公式： hf=λ·

式中λ為水力摩阻系數(shù)

L為管段長(zhǎng)

d為管道內(nèi)徑

v為平均流速

g為重力加速度。

從倒虹的水頭損失公式可知，倒虹的邊界條件一定，過(guò)流的水頭損失與流速的平方成正比，即水頭損失與流量的平方成正比。

2016年2月1日，流量為25.14m3/s時(shí)，倒虹的水頭損失是0.07m，則此時(shí)達(dá)到水頭損失0.57m時(shí)的流量為：71.74m3/s。2016年8月13日，流量為24.04m3/s時(shí)水頭損失是0.07m，則此時(shí)達(dá)到水頭損失0.57m時(shí)的流量為：68.60m3/s。

通過(guò)以上對(duì)河道和建筑物的過(guò)流能力分析，我們可以得出博興段輸水河的過(guò)流能力為：設(shè)計(jì)流量44.2m3/s、加大流量為48.6m3/s、校核流量為57.8m3/s。