膠東調水工程博興輸水河過流能力分析

王治海 卞雙武 舒立華

【摘要】水資源短缺已成為我國許多大中城市經濟發展的瓶頸。上世紀八十年代引黃濟青工程應運而生。自1989年11月25日正式通水以來，逐漸成為青島市供水的主體工程。近幾年來隨著膠東調水工程的建成通水，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，發掘現有工程的潛力，找出影響供水的關鍵因素，本文僅分析博興段河道的過流能力。

【關鍵詞】河道過流能力；現狀分析

中圖分類號 TV91 文獻識別碼A

膠東調水因改擴建工程自去年11月1日（水頭11月12日到達青島）恢復送水，至今年8月8日已連續運行312天，向青島市棘洪灘水庫供水3.53億m3，棘洪灘水庫水位從6.69m上漲到8.25m，水位上升1.56m，存水僅增加2200萬m3，青島市平均日用膠東調水工程的水量110萬m3，水庫還需再純增加8400萬m3才能蓄滿。原設計工程運行76天蓄滿棘洪灘水庫，現在基本是供需平衡，造成水庫長期缺水，基本沒有儲備。造成這種局面的原因很多，主要是，一沿線濰坊、煙臺、威海分水較多，供水對象發生了變化；二沿線河道、建筑物過流能力有限，滿足不了對供水增長的需要，下游河道最多過流35m3 每秒，博興泵船最多只能抽水26～27m3/s。

博興輸水河原設計流量38.5 m3/s，加大流量42.4 m3/s，校核流量50 m3/s，設計水深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4.42Km、底寬18.9m、河道比降1/20000，王家閘至北堤段長13.88Km、底寬14.8m、河道比降1/10000。

本文用水力學公式，根據現有流量、水位、斷面條件算出河道的實地糙率；然后用實地的河道糙率，推算出河道在設計水位、加大水位、校核水位時能通過的流量；考慮到溫度對水流狀態的影響，分別對夏季和冬季進行計算，計算過程用電子表格計算。

因沿線各個節制閘都沒節制，渠道水深變化很小，通濱閘至王家閘段在通濱閘下游300左右選取標準斷面進行計算；王家閘至北堤段，在顧家閘上游附近選取標準斷面進行計算。

冬季輸水情況， 根據2016年2月1日的流量、水位和過水斷面條件計算出通濱至王家閘段，在設計水位、加大水位和校核水位時所能達到的流量于下表：

根據2016年2月1日的流量、水位和過水斷面條件計算出王家閘至北堤段，在設計水位、加大水位和校核水位時所能達到的流量于下表

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

通過以上計算可以看出，渠道的過水能力較原設計有所提高，主要原因是通過大修，渠道的坡和底較原來更光滑了，渠道的糙率降低了造成的。

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

支脈河倒虹的過流能力：支脈河倒虹為二個3×3.5m的涵洞。倒虹的設計落差為0.57m。

根據水頭損失公式： hf=λ·

式中λ為水力摩阻系數

L為管段長

d為管道內徑

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，倒虹的水頭損失是0.07m，則此時達到水頭損失0.57m時的流量為：71.74m3/s。2016年8月13日，流量為24.04m3/s時水頭損失是0.07m，則此時達到水頭損失0.57m時的流量為：68.60m3/s。

通過以上對河道和建筑物的過流能力分析，我們可以得出博興段輸水河的過流能力為：設計流量44.2m3/s、加大流量為48.6m3/s、校核流量為57.8m3/s。