应急抗旱调水中临时泵站的应用——山东胶东调水小清河子槽处置实践

成 雷 ，高玉强 ，张庭凯 ，陈伟民 ，高 攀 ，陈 盟 ，杨 波

（1.山东省胶东调水局东营分局，257300，东营；2.山东省水利勘测设计院，250013，济南）

一、工程建设背景

1.胶东调水工程介绍

山东省胶东调水工程是一项跨流域、远距离的大型调水工程，是实现全省水资源优化配置、改善当地生态环境、保障胶东地区生产生活用水的基础性、战略性、公益性工程，包括引黄济青工程和胶东地区引黄调水工程。与国家南水北调东线山东段其他工程共同形成山东省南北贯通、东西互济的“T”字形调水大动脉。

引黄济青工程从山东省滨州市博兴县打渔张引黄闸引取黄河水，途经滨州、东营、潍坊、青岛4市10县（市、区）至白沙水厂，全长290 km。工程于1989年11月25日正式建成通水，利用小清河子槽原有分洪河道36 km，开辟输水明渠250多km，穿越大小河流36条，各类建筑物450余座，设5级提水泵站、大型调蓄水库和沉沙池各1座。工程建设之初仅为解决青岛市用水紧张问题，设计标准为年输水70天，年供水1.095亿m3。

胶东地区引黄调水工程利用原有引黄济青输水线路172 km，新辟输水线路310 km，新建160 km明渠、150 km管道 (暗渠)，7级提水泵站、5座大型隧洞、6座大型渡槽、19座倒虹，以及桥、涵、闸等建筑物467座，输水到烟台市门楼水库和威海市米山水库，中途还为潍坊市南水北调双王城水库和引黄入白等工程输水，设计年调水规模3.83亿m3，满足潍坊、青岛、烟台、威海等胶东4市用水需求，2013年年底具备通水条件。胶东调水工程完成以后，实现了长江水、黄河水和当地水多水源联合调度，截至2017年，胶东调水工程已累计引水79.10亿m3，累计配水67.70亿m3，为胶东地区尤其是青岛、烟台、潍坊、威海4市经济社会发展提供了有力的水资源支撑。

2.胶东地区干旱情况

自2014年以来，受厄尔尼诺现象等极端天气事件影响，胶东地区降水明显偏少。2017年胶东4市降水较多年平均分别偏少33%、53%、35%、21%，大中型水库蓄水比同期偏少52%，95座大中型水库中有30座低于死水位，蓄水量较历年同期偏少5成多，小型水库几乎全部干涸，绝大部分河道断流，胶东地区出现严重的资源性水危机，严重影响了当地人民群众生活，制约了当地经济发展。

3.建设原因

为尽可能提高胶东地区特别是青岛、烟台、潍坊、威海4市抗旱应急供水能力，根据省委省政府“能多送一个流量是一个流量、能多送一方水是一方水”指示精神，山东省胶东调水局自2014年10月开始全年不间断应急调水，小清河子槽水位提高了40～50 cm，达到 4.74 m，过境流量 32 m3/s,截至2016年年底，累计调水18.7亿 m3，其中 2016年调水 10.25亿 m3，缓解了胶东地区严峻的干旱形势，但在长时间、高水位、大流量、超负荷输水过程中出现了一些新问题：

①东营市是胜利油田所在地，数十年地下石油开采造成地面沉降。经过对小清河子槽沿线地面高程的跟踪测量，对比1999年和2016年的高程资料发现，小清河子槽平均下沉了50 cm， 在桩号36+000～39+000段，沉降量约1.2 m，局部下沉1.5 m。且子槽两段沉降量小，中间段沉降量大，这样就改变了子槽原设计输水比降，降低了子槽过流能力。同时高水位满渠道输水运行导致部分河水外溢淹没了子槽两岸大面积的农田和林木，造成较大的直接经济损失，当地百姓对此反映较大，容易引发群众问题。

②由于小清河子槽所有权归当地政府，跨小清河子槽输水渠道有10多条胜利油田下属不同单位的高压输油输气管线，直径DN600、DN800不等，现在子槽下沉，水位上涨，使其绝大多数输油输气管线半浸泡在水中，受大水流长期冲刷影响，管道一旦发生泄漏，将造成严重的水污染事故，后果不堪设想。

③小清河子槽输水渠道已经投入运行近30年，设计标准为年输水70天，现在全年高水位运行，使其子槽渠道两岸堤防土质含水量大，出现多处渗漏，虽然采取措施进行加固处理，但是依然存在极大的安全隐患。

解决上述淹地、工程安全隐患等问题成了当务之急。山东省胶东调水局多次邀请省水利勘测设计院有关专家实地调研论证，并广泛听取工程一线调度运行人员意见，集思广益，最终决定利用现有引黄济青干渠，输水线路不变，在小清河子槽输水段末端增设1处临时泵站提水（在小清河分洪道子槽下节制闸闸后新建临时泵站提水，通过管道输水入泵站钢筋混凝土出水池消能后跨过输水渠左堤再进入输水渠），降低子槽末段水位，增大子槽输水段水面比降，提高其过流能力，在目前运行规模基础上增加向胶东地区的供水量。

选择在小清河分洪道子槽输水段末端建设临时泵站主要基于以下原因：一是位置适中。小清河分洪道子槽下节制闸位于打渔张引黄闸和宋庄泵站的中点位置，外调水源从打渔张引黄闸提水后自西向东自流36 km到达小清河分洪道子槽下节制闸处后，水流由此转向南输送，再经35 km到达引黄济青工程首级泵站——宋庄泵站。二是施工条件好。小清河分洪道子槽下节制闸后是天然河道，河道宽阔，水位低，稍加改造即可成为临时泵站合适的进水池，同时利用现有节制闸作为临时泵站进水水位控制闸，子槽下节制闸往南到小清河倒虹有长度为500 m的输水干渠，可作为天然的临时泵站出水池。三是小清河分洪道子槽下节制闸后进行临时泵站建设，泵站施工期间不影响原有输水渠道的正常输水。

二、施工组织与建设

1.泵站总体布置

临时泵站采用钢制平台安装潜水轴流泵形式。在引黄济青小清河分洪道子槽节制闸后消力池内搭建钢制平台，安装水泵井筒，潜水轴流泵吊装在井筒内，泵站出水钢管自平台向西南穿过南堤至引黄济青渠道东侧混凝土出水池内，节制闸后消力池内出水钢管由钢制支架支撑，南堤至出水池之间管道敷设在回填土上，回填土填至管道中心线高程，出水池内管道出口设浮箱拍门。

2.泵站设计参数

渠道设计流量36 m3/s，校核流量39.6 m3/s，泵站设计流量40m3/s。潜水泵站装机流量留有5%～10%的裕量，考虑本工程的重要性，泵站装机流量按15%的裕量即46m3/s设计。进水池设计最低水位3.00m，出水池设计水位6.00 m，水泵出水管采用DN1200钢管，出口设浮箱拍门，长度 95.00～171.00 m，管路水头损失1.5 m，泵站扬程4.50 m。

3.水泵选型及布置

泵站采用900QZ-85型潜水轴流泵，转速480 r/min，单机流量2.4 m3/s，设计扬程4.5 m，配套功率160 kW，共26台机组，其中泵站安装23台，另3台备用机组不安装，泵站总装机容量3 680 kW。为满足运行流量要求，2台机组通过变频器调速运行。小清河子槽节制闸后出水池内钢制平台分两排布置井筒式潜水轴流泵23台，机组间距4.5 m，前后两排错位布置，后排距离围堰混凝土墙7.0 m。平台高程4.00 m，进水池底板高程-0.45 m，出水管中心高程5.00 m，出水管与井筒及出水池连接处均用双球体可曲挠橡胶接头连接。潜水轴流泵井筒固定在钢制平台上，水泵机组吊装在井筒内，水泵机组与井筒自耦连接，水泵机组重量4.5 t，井筒重量3.5 t，水泵机组安装采用汽车吊。当某水泵机组故障时，通过临时调运汽车吊将故障机组从井筒内吊出，将备用机组吊入井筒，完成故障与备用机组的调换。

4.钢结构泵平台设计

钢结构平台为钢结构焊接件，主体材料为型钢H钢。泵平台尺寸55.0 m×10.5 m，泵亭台高度 4.45 m，底部用地脚螺栓与底板混凝土连接。泵出水管每隔12 m设置钢柱基础平台，共3排。底部用地脚螺栓与底板混凝土连接。

5.渠道加高培厚

临时泵站提水后通过管道输水入泵站储水池消能后进入小清河倒虹前500 m输水渠，出水渠道设计水位5.05 m，由于此段渠道内水位抬高，流速较大，因此，对小清河倒虹入口前渠段进行加高培厚，渠道两侧堤防进行防渗处理，使其满足加大流量后的堤顶超高和堤顶宽度的要求。堤顶超高采用2.0 m，堤顶高程为7.05 m。结合工程现状运行情况，为满足工程施工管理、检修的要求，确定该段左堤顶宽度为6 m，右堤顶宽度为7 m，内坡为 1∶2.5，外坡为 1∶2.0，土料填筑压实度不小于0.95。同时采用砂袋防护，其顶高程为6.05 m，砂袋垂直于坡面的厚度为30 cm，砂袋底部及背面铺设一层300 g/m2的土工布。

6.钢板护坡

临时泵站提水后，小清河倒虹前渠道491 m水流絮乱，增加了堤防失稳的风险。因此在泵站出水池出口的堤防处增加防冲设施，在小清河分洪道子槽和引黄济青输水渠交叉处建挡水围堰，临时泵站下游设挡水堰，挡水堰采用壤土填筑，压实密度≮0.95，堰顶宽度 8 m，临时坡采用 1∶2，临水采用150 mm厚C30现浇混凝土板护坡，护坡坡脚设500 mm×800 mm（宽×高）C30现浇混凝土齿墙。

为防止出水池的水对干渠的护坡造成破坏，出水池入渠处围堰向下游采用钢板对边坡及底板进行护砌。护砌范围为与出水池引黄济青干渠连接处105 m和上下游共80 m处。钢板护坡共62节，每节3 m，钢板护坡共186 m，其中出水池引黄干渠连接处钢板护坡105 m，钢板护坡（一）35节，其余部分80 m，钢板护坡（二）27节。钢板护坡主体材质为Q235B，钢板底宽度10.6 m。钢板护坡主材采用10 mm厚的钢板，3 m为一节，每节护坡内部设置加强筋，节与节之间采用4个链条吊钩连接，节与节之间底部设橡胶止水。钢板护坡（二）上游起始段与堤岸上的钢管桩相连，以防止护坡滑动。钢管桩设置吊耳，通过链条锁具与钢板护坡（二）相连。

7.电气设施

临时泵站按照二级负荷供电，主备电源由附近缪道变电所引接双回10kV架空线路供电，选用2台容量为4000kVA的干式变压器，10kV侧采用KYN28A型高压配套设备，过电压抑制柜2块，断路器5块，计量柜2块。0.4kV侧采用MNS型低压配套设备，0.4kV母线为单母线分段，临时泵站内所有负荷均由低压母线引接，并采用低压集中补偿。临时泵站区内设有户外电缆井，用于变电站各箱体之间高低压电缆、控制电缆的连接，一级变电站至水泵电机、控制箱之间低压电缆、控制电缆的连接。

三、运行效果

山东省引黄济青（胶东调水）抗旱应急调水小清河子槽临时泵站工程自建成投入运行至今，效果明显。

①临时征地手续相对简便，大量采用钢结构支架和平台，泵体和电气设备的采购可在前期完成，且安装工艺比较成熟，因此，工程自2016年12月31日开始施工，2017年2月28日完工，3月2日进行单机试运行和联合试运行，3月12日开始正式启用输水运行，用时2个月，节约了大量时间。

②投资少，临时泵站使用的钢制结构和泵体可以重复循环利用，且不需要建设水上建筑物，施工成本低。

③临时泵站启动运行以后，小清河子槽水位由最高时4.74 m回落到4.02 m，降低了0.72 m，彻底解决了前期高水位输水造成的小清河子槽两岸农田淹地问题，大大降低了工程堤坝的安全隐患。

④临时泵站输水流量一般保持在 36～37 m3/s，最大流量达到 40 m3/s，流量比以往增加了至少4m3/s，一天可多输水35万m3。2017年全年输送黄河水15377.9172万m3，长江水104 840.26万m3，共计12.02亿m3，10个月的时间比2016年多输送1.77亿m3，极大缓解了胶东地区用水紧张的局面。

[1]马吉刚，张泽玉，王金山，等.山东半岛蓝色经济区调水工程水资源配置浅析[J].中国水利，2012（3）.

[2]仇志峰.胶东地区水资源供需现状及保障能力浅析[J].山东水利，2017（7）.

[3]马吉刚，张伟，傅川.引黄济青工程建设管理发展思考[J].中国水利，2013（20）.