影響引黃濟青工程輸水效率的相關因素和優化策略探析

郭嘉寶

水利工程運行過程中，輸水工程效率對工程運行具有重要影響，因此在工程運行過程中應當加強輸水工程管理與優化，促進工程運行達到良好效率。本文以引黃濟青工程為例進行研究，分析影響工程輸水效率的因素。該工程通過長期運行之后，輸水效率有所降低，應當對此進行分析，并提出相應的解決對策，提升引黃濟青工程的運行效益。

一、工程概況

引黃濟青工程是將黃河水引入青島的一項工程，為青島市的居民生活與發展提供了重要的工業用水與農業用水，輸水能力控制的重要渠道之一是東營轄段24km 小清河子槽。底寬8m，邊坡系數3.0，設計流量為200m3/s。工程調水運行過程中，運用下節制閘壅高子槽水位，2017年工程中建設臨時泵站，從小清河子槽抽水，提升了工程量。

2017年該工程運行中建設了臨時泵站，東營段小清河子槽在多項水利工程建設過程中均發揮了重要作用，包括膠東地區引黃調水工程、引黃濟青工程、南水北調東線一期工程，屬于共用渠段，在工程中的水運價值較為顯著。

二、引黃濟青工程輸水效率相關因素

1.地面沉降

2017年測量小清河子槽沿線高程，與2000年資料對比可見，小清河子槽地面下沉0.52m。不同輸水樁號具有不同沉降量，其中36+000～39+000 段出現大約1.3m 地面沉降現象，局部下沉達到1.6m，30+000～42+000 輸水河樁號段達到0.8～1.2m 地面沉降量，沉降數值較大。輸水河出現整體下沉現象，沉降量最大的河段位于中間位置，沉降量較小點為輸水河的兩端位置，這種較大的沉降量改變了原有的子槽設計比降，降低了子槽原有的過流能力。

2.橋梁阻水

在子槽河中建設了多個生產橋，以便當地居民的交通往來。橋梁的建設產生了一定的阻水現象，影響了河流的正常運行。部分生產橋經過長期運行下，較為破舊，地勢較為低矮，汛期水位較高，甚至可能完全被淹沒，對河流的正常運行產生一定的阻礙作用，降低了子槽過流能力。引黃濟青工程完成后修建了一些橋梁，一般采用水中筑島方式，施工完成后未徹底清理筑島土方，出現較為明顯的圍堰阻水現象。

3.子槽淤積

引黃濟青工程經過長期運行后，在小清河子槽中出現了一定程度的淤積現象。隨著工程的運行，工程調水量不斷增加，水中也出現了砂礫。尤其是渠首沉沙條渠，在多年運行后，沉沙條渠有效寬度與建成初期相比不斷減少，在子槽中出現了大量泥沙沉積的現象。通過相關運算可知，子槽淤泥量大約200 萬m3，淤泥深度1.5m 左右，對工程正常輸水造成了不良影響，降低了子槽過流能力。

4.工程調度方式不豐富

水利工程輸水效率必然受到工程調度方式的影響，但是目前引黃濟青工程運行中輸水調度方式較為單一，輸水線路較長，在調引黃河水與長江水的過程中存在分水與匯水不足的現象。同時，工程運行中存在多座建筑物、經過多個分水口，在調度過程中，運行水位受到各分水口分水流量增減的影響，這就要求運用靈活的輸水方式。

例如在東營段，在采用自流模式運行條件下，與預備河倒虹進口水位與小清河子槽之間存在0.9～1.05m 的水位變動。但是在設計時，采用了統一的0.9m 數值，與實際情況存在誤差。在水頭差較大的情況下，會降低下游渠道水位值，對壽光段宋莊泵站的正常運行產生不利影響，降低了其前池水位，對工程的正常輸水造成不良影響。

三、引黃濟青工程輸水優化策略

針對目前該工程運行過程中輸水效率上存在的問題，可以采用工程輸水方式解決。

1.改造子槽

應結合目前子槽的實際運行情況，對其采取一定的改造措施，使之符合子槽的實際運行需求，并與其地形地貌特征有效結合。為此可以采用多種工程措施，包括防滲、挖排水溝、筑堤、加擋水墻等，從而將目前子槽段工程改造為具有子堤的河道。同時，修建過程中應考慮到工程沿線的防滲效果以及子堤安全等因素。

水利工程良好運行以及子槽輸水能力提升的重要保障與途徑之一，即是加強筑堤工程的改造。由于工程量較大，水利工程投資也較大，需要對相關居民進行妥善安置。

2.新建泵站

新建泵站是解決工程輸水問題的重要方式之一。2017年3月，小清河子槽下節制閘建設了調水臨時泵站工程，有效緩解膠東青煙威濰等城市的用水緊張問題。工程建設過程中，運用了900QZ.85 型潛水軸流泵，單機流量2.4m3/s，轉速480r/min，配套功率160kW，揚程為4.5m。泵站總裝機容量為3680kW，有23 臺水泵，設計流量為36m3/s，總裝機流量為48m3/s。

泵站運行之后顯著提升了該地輸水能力，有效解決了大流量輸水問題，避免高水位影響農田作物的生長。但是在該系統運行過程中小清河子槽依然存在沉降較為嚴重的現象，并未徹底解決農田種植中的鹽堿漬澇情況。

在下節制閘位置新建泵站，通過提水輸水方式增加工程輸水量，這對提升工程輸水效率具有重要作用，能夠顯著降低子槽運行水位。在泵站出水池擋水堰處建設節制閘，有效利用泵站與節制閘，從而在低于30m3/s 的小流量以及低于40m3/s 的低水位運行條件下采用自流輸水方式。在較大的水流運行情況下，采用泵站提水運行方式，有效節省工程運行成本，泵站檢修維護也較為便捷。但是在建設和運行過程中應考慮農田排水問題以及無子堤段防滲問題。

3.優化水利調度運行方式

在水利工程中，為了確保渠道安全高效運行，應當針對工程運行采取合理有效的調度運行方式，以此提升輸水效率，減少水位波動現象。引黃濟青工程運行時也應結合工程運行數據，對數據進行系統化分析，從而制定最優化的運行方案。工程改擴建后相關因素也產生了一定的影響，包括水力要素、明渠中的水力運行邊界條件，顯著增強了過流能力。為此應當結合工程實際運行情況，積極優化工程實際的調度方案，對閘站運行方式進行有效協調控制與管理，促進泵站的良好運行。

隨著該工程改擴建相關項目的實施，工程2016年與2017年的運行數據顯示，2016年渠道糙率設計值為0.025，2017年糙率數據為0.016，比設計值更小。按照工程原有水力條件與設計糙率可知，在3.0m 水深時，能夠達到36m3/s；按照2017年數據，在3.0m 設計水深時，工程實際過流量為9.2m3/s。可見在擴流之后，在原有流量不變的情況下，為符合過流要求，可以將原有3.0m 設計水深降低至2.7m，減少0.3m。

四、結語

引黃濟青工程的建設為膠東地區發展提供了必要的水資源支持。該地區水資源供需矛盾較為嚴重，人均水資源量是全國人均水平的20%，對當地社會經濟的發展造成了不利影響。引黃濟青工程運行過程中，克服制約工程輸水的相關影響因素，通過改造子槽、新建泵站、優化水利調度運行方式等相關措施，有效提升了輸水流量，取得了良好的運行效益■