成 雷 ，高玉強(qiáng) ，張庭凱 ，陳偉民 ，高 攀 ，陳 盟 ，楊 波

（1.山東省膠東調(diào)水局東營分局，257300，東營；2.山東省水利勘測設(shè)計(jì)院，250013，濟(jì)南）

一、工程建設(shè)背景

1.膠東調(diào)水工程介紹

山東省膠東調(diào)水工程是一項(xiàng)跨流域、遠(yuǎn)距離的大型調(diào)水工程，是實(shí)現(xiàn)全省水資源優(yōu)化配置、改善當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境、保障膠東地區(qū)生產(chǎn)生活用水的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性、公益性工程，包括引黃濟(jì)青工程和膠東地區(qū)引黃調(diào)水工程。與國家南水北調(diào)東線山東段其他工程共同形成山東省南北貫通、東西互濟(jì)的“T”字形調(diào)水大動(dòng)脈。

引黃濟(jì)青工程從山東省濱州市博興縣打漁張引黃閘引取黃河水，途經(jīng)濱州、東營、濰坊、青島4市10縣（市、區(qū)）至白沙水廠，全長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，開辟輸水明渠250多km，穿越大小河流36條，各類建筑物450余座，設(shè)5級(jí)提水泵站、大型調(diào)蓄水庫和沉沙池各1座。工程建設(shè)之初僅為解決青島市用水緊張問題，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為年輸水70天，年供水1.095億m3。

膠東地區(qū)引黃調(diào)水工程利用原有引黃濟(jì)青輸水線路172 km，新辟輸水線路310 km，新建160 km明渠、150 km管道 (暗渠)，7級(jí)提水泵站、5座大型隧洞、6座大型渡槽、19座倒虹，以及橋、涵、閘等建筑物467座，輸水到煙臺(tái)市門樓水庫和威海市米山水庫，中途還為濰坊市南水北調(diào)雙王城水庫和引黃入白等工程輸水，設(shè)計(jì)年調(diào)水規(guī)模3.83億m3，滿足濰坊、青島、煙臺(tái)、威海等膠東4市用水需求，2013年年底具備通水條件。膠東調(diào)水工程完成以后，實(shí)現(xiàn)了長江水、黃河水和當(dāng)?shù)厮嗨绰?lián)合調(diào)度，截至2017年，膠東調(diào)水工程已累計(jì)引水79.10億m3，累計(jì)配水67.70億m3，為膠東地區(qū)尤其是青島、煙臺(tái)、濰坊、威海4市經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展提供了有力的水資源支撐。

2.膠東地區(qū)干旱情況

自2014年以來，受厄爾尼諾現(xiàn)象等極端天氣事件影響，膠東地區(qū)降水明顯偏少。2017年膠東4市降水較多年平均分別偏少33%、53%、35%、21%，大中型水庫蓄水比同期偏少52%，95座大中型水庫中有30座低于死水位，蓄水量較歷年同期偏少5成多，小型水庫幾乎全部干涸，絕大部分河道斷流，膠東地區(qū)出現(xiàn)嚴(yán)重的資源性水危機(jī)，嚴(yán)重影響了當(dāng)?shù)厝嗣袢罕娚睿萍s了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展。

3.建設(shè)原因

為盡可能提高膠東地區(qū)特別是青島、煙臺(tái)、濰坊、威海4市抗旱應(yīng)急供水能力，根據(jù)省委省政府“能多送一個(gè)流量是一個(gè)流量、能多送一方水是一方水”指示精神，山東省膠東調(diào)水局自2014年10月開始全年不間斷應(yīng)急調(diào)水，小清河子槽水位提高了40～50 cm，達(dá)到 4.74 m，過境流量 32 m3/s,截至2016年年底，累計(jì)調(diào)水18.7億 m3，其中 2016年調(diào)水 10.25億 m3，緩解了膠東地區(qū)嚴(yán)峻的干旱形勢，但在長時(shí)間、高水位、大流量、超負(fù)荷輸水過程中出現(xiàn)了一些新問題：

①東營市是勝利油田所在地，數(shù)十年地下石油開采造成地面沉降。經(jīng)過對(duì)小清河子槽沿線地面高程的跟蹤測量，對(duì)比1999年和2016年的高程資料發(fā)現(xiàn)，小清河子槽平均下沉了50 cm， 在樁號(hào)36+000～39+000段，沉降量約1.2 m，局部下沉1.5 m。且子槽兩段沉降量小，中間段沉降量大，這樣就改變了子槽原設(shè)計(jì)輸水比降，降低了子槽過流能力。同時(shí)高水位滿渠道輸水運(yùn)行導(dǎo)致部分河水外溢淹沒了子槽兩岸大面積的農(nóng)田和林木，造成較大的直接經(jīng)濟(jì)損失，當(dāng)?shù)匕傩諏?duì)此反映較大，容易引發(fā)群眾問題。

②由于小清河子槽所有權(quán)歸當(dāng)?shù)卣?，跨小清河子槽輸水渠道?0多條勝利油田下屬不同單位的高壓輸油輸氣管線，直徑DN600、DN800不等，現(xiàn)在子槽下沉，水位上漲，使其絕大多數(shù)輸油輸氣管線半浸泡在水中，受大水流長期沖刷影響，管道一旦發(fā)生泄漏，將造成嚴(yán)重的水污染事故，后果不堪設(shè)想。

③小清河子槽輸水渠道已經(jīng)投入運(yùn)行近30年，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為年輸水70天，現(xiàn)在全年高水位運(yùn)行，使其子槽渠道兩岸堤防土質(zhì)含水量大，出現(xiàn)多處滲漏，雖然采取措施進(jìn)行加固處理，但是依然存在極大的安全隱患。

解決上述淹地、工程安全隱患等問題成了當(dāng)務(wù)之急。山東省膠東調(diào)水局多次邀請(qǐng)省水利勘測設(shè)計(jì)院有關(guān)專家實(shí)地調(diào)研論證，并廣泛聽取工程一線調(diào)度運(yùn)行人員意見，集思廣益，最終決定利用現(xiàn)有引黃濟(jì)青干渠，輸水線路不變，在小清河子槽輸水段末端增設(shè)1處臨時(shí)泵站提水（在小清河分洪道子槽下節(jié)制閘閘后新建臨時(shí)泵站提水，通過管道輸水入泵站鋼筋混凝土出水池消能后跨過輸水渠左堤再進(jìn)入輸水渠），降低子槽末段水位，增大子槽輸水段水面比降，提高其過流能力，在目前運(yùn)行規(guī)?；A(chǔ)上增加向膠東地區(qū)的供水量。

選擇在小清河分洪道子槽輸水段末端建設(shè)臨時(shí)泵站主要基于以下原因：一是位置適中。小清河分洪道子槽下節(jié)制閘位于打漁張引黃閘和宋莊泵站的中點(diǎn)位置，外調(diào)水源從打漁張引黃閘提水后自西向東自流36 km到達(dá)小清河分洪道子槽下節(jié)制閘處后，水流由此轉(zhuǎn)向南輸送，再經(jīng)35 km到達(dá)引黃濟(jì)青工程首級(jí)泵站——宋莊泵站。二是施工條件好。小清河分洪道子槽下節(jié)制閘后是天然河道，河道寬闊，水位低，稍加改造即可成為臨時(shí)泵站合適的進(jìn)水池，同時(shí)利用現(xiàn)有節(jié)制閘作為臨時(shí)泵站進(jìn)水水位控制閘，子槽下節(jié)制閘往南到小清河倒虹有長度為500 m的輸水干渠，可作為天然的臨時(shí)泵站出水池。三是小清河分洪道子槽下節(jié)制閘后進(jìn)行臨時(shí)泵站建設(shè)，泵站施工期間不影響原有輸水渠道的正常輸水。

二、施工組織與建設(shè)

1.泵站總體布置

臨時(shí)泵站采用鋼制平臺(tái)安裝潛水軸流泵形式。在引黃濟(jì)青小清河分洪道子槽節(jié)制閘后消力池內(nèi)搭建鋼制平臺(tái)，安裝水泵井筒，潛水軸流泵吊裝在井筒內(nèi)，泵站出水鋼管自平臺(tái)向西南穿過南堤至引黃濟(jì)青渠道東側(cè)混凝土出水池內(nèi)，節(jié)制閘后消力池內(nèi)出水鋼管由鋼制支架支撐，南堤至出水池之間管道敷設(shè)在回填土上，回填土填至管道中心線高程，出水池內(nèi)管道出口設(shè)浮箱拍門。

2.泵站設(shè)計(jì)參數(shù)

渠道設(shè)計(jì)流量36 m3/s，校核流量39.6 m3/s，泵站設(shè)計(jì)流量40m3/s。潛水泵站裝機(jī)流量留有5%～10%的裕量，考慮本工程的重要性，泵站裝機(jī)流量按15%的裕量即46m3/s設(shè)計(jì)。進(jìn)水池設(shè)計(jì)最低水位3.00m，出水池設(shè)計(jì)水位6.00 m，水泵出水管采用DN1200鋼管，出口設(shè)浮箱拍門，長度 95.00～171.00 m，管路水頭損失1.5 m，泵站揚(yáng)程4.50 m。

3.水泵選型及布置

泵站采用900QZ-85型潛水軸流泵，轉(zhuǎn)速480 r/min，單機(jī)流量2.4 m3/s，設(shè)計(jì)揚(yáng)程4.5 m，配套功率160 kW，共26臺(tái)機(jī)組，其中泵站安裝23臺(tái)，另3臺(tái)備用機(jī)組不安裝，泵站總裝機(jī)容量3 680 kW。為滿足運(yùn)行流量要求，2臺(tái)機(jī)組通過變頻器調(diào)速運(yùn)行。小清河子槽節(jié)制閘后出水池內(nèi)鋼制平臺(tái)分兩排布置井筒式潛水軸流泵23臺(tái)，機(jī)組間距4.5 m，前后兩排錯(cuò)位布置，后排距離圍堰混凝土墻7.0 m。平臺(tái)高程4.00 m，進(jìn)水池底板高程-0.45 m，出水管中心高程5.00 m，出水管與井筒及出水池連接處均用雙球體可曲撓橡膠接頭連接。潛水軸流泵井筒固定在鋼制平臺(tái)上，水泵機(jī)組吊裝在井筒內(nèi)，水泵機(jī)組與井筒自耦連接，水泵機(jī)組重量4.5 t，井筒重量3.5 t，水泵機(jī)組安裝采用汽車吊。當(dāng)某水泵機(jī)組故障時(shí)，通過臨時(shí)調(diào)運(yùn)汽車吊將故障機(jī)組從井筒內(nèi)吊出，將備用機(jī)組吊入井筒，完成故障與備用機(jī)組的調(diào)換。

4.鋼結(jié)構(gòu)泵平臺(tái)設(shè)計(jì)

鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)為鋼結(jié)構(gòu)焊接件，主體材料為型鋼H鋼。泵平臺(tái)尺寸55.0 m×10.5 m，泵亭臺(tái)高度 4.45 m，底部用地腳螺栓與底板混凝土連接。泵出水管每隔12 m設(shè)置鋼柱基礎(chǔ)平臺(tái)，共3排。底部用地腳螺栓與底板混凝土連接。

5.渠道加高培厚

臨時(shí)泵站提水后通過管道輸水入泵站儲(chǔ)水池消能后進(jìn)入小清河倒虹前500 m輸水渠，出水渠道設(shè)計(jì)水位5.05 m，由于此段渠道內(nèi)水位抬高，流速較大，因此，對(duì)小清河倒虹入口前渠段進(jìn)行加高培厚，渠道兩側(cè)堤防進(jìn)行防滲處理，使其滿足加大流量后的堤頂超高和堤頂寬度的要求。堤頂超高采用2.0 m，堤頂高程為7.05 m。結(jié)合工程現(xiàn)狀運(yùn)行情況，為滿足工程施工管理、檢修的要求，確定該段左堤頂寬度為6 m，右堤頂寬度為7 m，內(nèi)坡為 1∶2.5，外坡為 1∶2.0，土料填筑壓實(shí)度不小于0.95。同時(shí)采用砂袋防護(hù)，其頂高程為6.05 m，砂袋垂直于坡面的厚度為30 cm，砂袋底部及背面鋪設(shè)一層300 g/m2的土工布。

6.鋼板護(hù)坡

臨時(shí)泵站提水后，小清河倒虹前渠道491 m水流絮亂，增加了堤防失穩(wěn)的風(fēng)險(xiǎn)。因此在泵站出水池出口的堤防處增加防沖設(shè)施，在小清河分洪道子槽和引黃濟(jì)青輸水渠交叉處建擋水圍堰，臨時(shí)泵站下游設(shè)擋水堰，擋水堰采用壤土填筑，壓實(shí)密度≮0.95，堰頂寬度 8 m，臨時(shí)坡采用 1∶2，臨水采用150 mm厚C30現(xiàn)澆混凝土板護(hù)坡，護(hù)坡坡腳設(shè)500 mm×800 mm（寬×高）C30現(xiàn)澆混凝土齒墻。

為防止出水池的水對(duì)干渠的護(hù)坡造成破壞，出水池入渠處圍堰向下游采用鋼板對(duì)邊坡及底板進(jìn)行護(hù)砌。護(hù)砌范圍為與出水池引黃濟(jì)青干渠連接處105 m和上下游共80 m處。鋼板護(hù)坡共62節(jié)，每節(jié)3 m，鋼板護(hù)坡共186 m，其中出水池引黃干渠連接處鋼板護(hù)坡105 m，鋼板護(hù)坡（一）35節(jié)，其余部分80 m，鋼板護(hù)坡（二）27節(jié)。鋼板護(hù)坡主體材質(zhì)為Q235B，鋼板底寬度10.6 m。鋼板護(hù)坡主材采用10 mm厚的鋼板，3 m為一節(jié)，每節(jié)護(hù)坡內(nèi)部設(shè)置加強(qiáng)筋，節(jié)與節(jié)之間采用4個(gè)鏈條吊鉤連接，節(jié)與節(jié)之間底部設(shè)橡膠止水。鋼板護(hù)坡（二）上游起始段與堤岸上的鋼管樁相連，以防止護(hù)坡滑動(dòng)。鋼管樁設(shè)置吊耳，通過鏈條鎖具與鋼板護(hù)坡（二）相連。

7.電氣設(shè)施

臨時(shí)泵站按照二級(jí)負(fù)荷供電，主備電源由附近繆道變電所引接雙回10kV架空線路供電，選用2臺(tái)容量為4000kVA的干式變壓器，10kV側(cè)采用KYN28A型高壓配套設(shè)備，過電壓抑制柜2塊，斷路器5塊，計(jì)量柜2塊。0.4kV側(cè)采用MNS型低壓配套設(shè)備，0.4kV母線為單母線分段，臨時(shí)泵站內(nèi)所有負(fù)荷均由低壓母線引接，并采用低壓集中補(bǔ)償。臨時(shí)泵站區(qū)內(nèi)設(shè)有戶外電纜井，用于變電站各箱體之間高低壓電纜、控制電纜的連接，一級(jí)變電站至水泵電機(jī)、控制箱之間低壓電纜、控制電纜的連接。

三、運(yùn)行效果

山東省引黃濟(jì)青（膠東調(diào)水）抗旱應(yīng)急調(diào)水小清河子槽臨時(shí)泵站工程自建成投入運(yùn)行至今，效果明顯。

①臨時(shí)征地手續(xù)相對(duì)簡便，大量采用鋼結(jié)構(gòu)支架和平臺(tái)，泵體和電氣設(shè)備的采購可在前期完成，且安裝工藝比較成熟，因此，工程自2016年12月31日開始施工，2017年2月28日完工，3月2日進(jìn)行單機(jī)試運(yùn)行和聯(lián)合試運(yùn)行，3月12日開始正式啟用輸水運(yùn)行，用時(shí)2個(gè)月，節(jié)約了大量時(shí)間。

②投資少，臨時(shí)泵站使用的鋼制結(jié)構(gòu)和泵體可以重復(fù)循環(huán)利用，且不需要建設(shè)水上建筑物，施工成本低。

③臨時(shí)泵站啟動(dòng)運(yùn)行以后，小清河子槽水位由最高時(shí)4.74 m回落到4.02 m，降低了0.72 m，徹底解決了前期高水位輸水造成的小清河子槽兩岸農(nóng)田淹地問題，大大降低了工程堤壩的安全隱患。

④臨時(shí)泵站輸水流量一般保持在 36～37 m3/s，最大流量達(dá)到 40 m3/s，流量比以往增加了至少4m3/s，一天可多輸水35萬m3。2017年全年輸送黃河水15377.9172萬m3，長江水104 840.26萬m3，共計(jì)12.02億m3，10個(gè)月的時(shí)間比2016年多輸送1.77億m3，極大緩解了膠東地區(qū)用水緊張的局面。

[1]馬吉?jiǎng)偅瑥垵捎?，王金山，?山東半島藍(lán)色經(jīng)濟(jì)區(qū)調(diào)水工程水資源配置淺析[J].中國水利，2012（3）.

[2]仇志峰.膠東地區(qū)水資源供需現(xiàn)狀及保障能力淺析[J].山東水利，2017（7）.

[3]馬吉?jiǎng)?，張偉，傅?引黃濟(jì)青工程建設(shè)管理發(fā)展思考[J].中國水利，2013（20）.