影响引黄济青工程输水效率的相关因素和优化策略探析

郭嘉宝

水利工程运行过程中，输水工程效率对工程运行具有重要影响，因此在工程运行过程中应当加强输水工程管理与优化，促进工程运行达到良好效率。本文以引黄济青工程为例进行研究，分析影响工程输水效率的因素。该工程通过长期运行之后，输水效率有所降低，应当对此进行分析，并提出相应的解决对策，提升引黄济青工程的运行效益。

一、工程概况

引黄济青工程是将黄河水引入青岛的一项工程，为青岛市的居民生活与发展提供了重要的工业用水与农业用水，输水能力控制的重要渠道之一是东营辖段24km 小清河子槽。底宽8m，边坡系数3.0，设计流量为200m3/s。工程调水运行过程中，运用下节制闸壅高子槽水位，2017年工程中建设临时泵站，从小清河子槽抽水，提升了工程量。

2017年该工程运行中建设了临时泵站，东营段小清河子槽在多项水利工程建设过程中均发挥了重要作用，包括胶东地区引黄调水工程、引黄济青工程、南水北调东线一期工程，属于共用渠段，在工程中的水运价值较为显著。

二、引黄济青工程输水效率相关因素

1.地面沉降

2017年测量小清河子槽沿线高程，与2000年资料对比可见，小清河子槽地面下沉0.52m。不同输水桩号具有不同沉降量，其中36+000～39+000 段出现大约1.3m 地面沉降现象，局部下沉达到1.6m，30+000～42+000 输水河桩号段达到0.8～1.2m 地面沉降量，沉降数值较大。输水河出现整体下沉现象，沉降量最大的河段位于中间位置，沉降量较小点为输水河的两端位置，这种较大的沉降量改变了原有的子槽设计比降，降低了子槽原有的过流能力。

2.桥梁阻水

在子槽河中建设了多个生产桥，以便当地居民的交通往来。桥梁的建设产生了一定的阻水现象，影响了河流的正常运行。部分生产桥经过长期运行下，较为破旧，地势较为低矮，汛期水位较高，甚至可能完全被淹没，对河流的正常运行产生一定的阻碍作用，降低了子槽过流能力。引黄济青工程完成后修建了一些桥梁，一般采用水中筑岛方式，施工完成后未彻底清理筑岛土方，出现较为明显的围堰阻水现象。

3.子槽淤积

引黄济青工程经过长期运行后，在小清河子槽中出现了一定程度的淤积现象。随着工程的运行，工程调水量不断增加，水中也出现了砂砾。尤其是渠首沉沙条渠，在多年运行后，沉沙条渠有效宽度与建成初期相比不断减少，在子槽中出现了大量泥沙沉积的现象。通过相关运算可知，子槽淤泥量大约200 万m3，淤泥深度1.5m 左右，对工程正常输水造成了不良影响，降低了子槽过流能力。

4.工程调度方式不丰富

水利工程输水效率必然受到工程调度方式的影响，但是目前引黄济青工程运行中输水调度方式较为单一，输水线路较长，在调引黄河水与长江水的过程中存在分水与汇水不足的现象。同时，工程运行中存在多座建筑物、经过多个分水口，在调度过程中，运行水位受到各分水口分水流量增减的影响，这就要求运用灵活的输水方式。

例如在东营段，在采用自流模式运行条件下，与预备河倒虹进口水位与小清河子槽之间存在0.9～1.05m 的水位变动。但是在设计时，采用了统一的0.9m 数值，与实际情况存在误差。在水头差较大的情况下，会降低下游渠道水位值，对寿光段宋庄泵站的正常运行产生不利影响，降低了其前池水位，对工程的正常输水造成不良影响。

三、引黄济青工程输水优化策略

针对目前该工程运行过程中输水效率上存在的问题，可以采用工程输水方式解决。

1.改造子槽

应结合目前子槽的实际运行情况，对其采取一定的改造措施，使之符合子槽的实际运行需求，并与其地形地貌特征有效结合。为此可以采用多种工程措施，包括防渗、挖排水沟、筑堤、加挡水墙等，从而将目前子槽段工程改造为具有子堤的河道。同时，修建过程中应考虑到工程沿线的防渗效果以及子堤安全等因素。

水利工程良好运行以及子槽输水能力提升的重要保障与途径之一，即是加强筑堤工程的改造。由于工程量较大，水利工程投资也较大，需要对相关居民进行妥善安置。

2.新建泵站

新建泵站是解决工程输水问题的重要方式之一。2017年3月，小清河子槽下节制闸建设了调水临时泵站工程，有效缓解胶东青烟威潍等城市的用水紧张问题。工程建设过程中，运用了900QZ.85 型潜水轴流泵，单机流量2.4m3/s，转速480r/min，配套功率160kW，扬程为4.5m。泵站总装机容量为3680kW，有23 台水泵，设计流量为36m3/s，总装机流量为48m3/s。

泵站运行之后显著提升了该地输水能力，有效解决了大流量输水问题，避免高水位影响农田作物的生长。但是在该系统运行过程中小清河子槽依然存在沉降较为严重的现象，并未彻底解决农田种植中的盐碱渍涝情况。

在下节制闸位置新建泵站，通过提水输水方式增加工程输水量，这对提升工程输水效率具有重要作用，能够显著降低子槽运行水位。在泵站出水池挡水堰处建设节制闸，有效利用泵站与节制闸，从而在低于30m3/s 的小流量以及低于40m3/s 的低水位运行条件下采用自流输水方式。在较大的水流运行情况下，采用泵站提水运行方式，有效节省工程运行成本，泵站检修维护也较为便捷。但是在建设和运行过程中应考虑农田排水问题以及无子堤段防渗问题。

3.优化水利调度运行方式

在水利工程中，为了确保渠道安全高效运行，应当针对工程运行采取合理有效的调度运行方式，以此提升输水效率，减少水位波动现象。引黄济青工程运行时也应结合工程运行数据，对数据进行系统化分析，从而制定最优化的运行方案。工程改扩建后相关因素也产生了一定的影响，包括水力要素、明渠中的水力运行边界条件，显著增强了过流能力。为此应当结合工程实际运行情况，积极优化工程实际的调度方案，对闸站运行方式进行有效协调控制与管理，促进泵站的良好运行。

随着该工程改扩建相关项目的实施，工程2016年与2017年的运行数据显示，2016年渠道糙率设计值为0.025，2017年糙率数据为0.016，比设计值更小。按照工程原有水力条件与设计糙率可知，在3.0m 水深时，能够达到36m3/s；按照2017年数据，在3.0m 设计水深时，工程实际过流量为9.2m3/s。可见在扩流之后，在原有流量不变的情况下，为符合过流要求，可以将原有3.0m 设计水深降低至2.7m，减少0.3m。

四、结语

引黄济青工程的建设为胶东地区发展提供了必要的水资源支持。该地区水资源供需矛盾较为严重，人均水资源量是全国人均水平的20%，对当地社会经济的发展造成了不利影响。引黄济青工程运行过程中，克服制约工程输水的相关影响因素，通过改造子槽、新建泵站、优化水利调度运行方式等相关措施，有效提升了输水流量，取得了良好的运行效益■