何傳光，陳俊卿，王光濤

(黃委黃河口水文水資源勘測(cè)局，山東東營 257091)

1 耿井水源工程概況

1.1 耿井水庫概況

耿井水庫位于黃河三角洲中心城市—東營市，是勝利油田和中心城區(qū)主要水源，占地面積3.98km2，蓄水面積3.37km2，屬中型湖泊平原水庫。平均庫底高程4.53m，設(shè)計(jì)水位10.4m，最大蓄水深度6.24m，設(shè)計(jì)庫容2082萬m3，有效庫容1683萬m3。壩內(nèi)壩肩頂高程11.8m，壩外壩肩頂高程11.6m，平均壩高7.22m，壩頂寬7m。1991年9月建成，工程投資5100萬元。

1.2 沉沙池概況

耿井水庫配套沉沙工程包括1號(hào)、2號(hào)兩個(gè)沉沙池。1號(hào)沉沙池占地面積1.53km2，設(shè)計(jì)容積400萬m3，沉沙量222.1萬m3，設(shè)計(jì)淤積高程6.7m，水位7m，使用年限5～6年。1號(hào)沉沙池自1991年投產(chǎn)運(yùn)行，由于20世紀(jì)90年代黃河斷流時(shí)間加長(zhǎng)，因此，不得不在黃河汛期高含沙洪水期間引水入池，因此造成1號(hào)沉沙池嚴(yán)重淤積，至1996年已達(dá)到沉砂池設(shè)計(jì)庫容的70%。2號(hào)沉沙池1999年底建成。設(shè)計(jì)容積400萬m3，沉沙量222.1萬m3，屬湖泊型。沉沙池底高程4.5m，壩頂高程7.5m，蓄水高程6.5m。

2 曹店引黃閘及引水渠運(yùn)用狀況

2.1 曹店引黃閘工程設(shè)計(jì)

曹店引黃閘位于東營區(qū)龍居鄉(xiāng)曹店村附近，為兩聯(lián)四孔鋼筋混凝土箱式涵洞，鋼筋混凝土平板閘門，每孔凈高、寬各為3m，設(shè)計(jì)流量30m3/s，擴(kuò)建后最大引水流量80m3/s。閘前設(shè)計(jì)水位10.24m，閘后設(shè)計(jì)水位9.89m，閘底板高程7.89m。

2.2 引水渠輸水能力

引水渠原設(shè)計(jì)輸水能力為24m3/s，根據(jù)引水需要擴(kuò)增為35m3/s。

3 黃河河口水沙特征變化以及對(duì)引水的影響

3.1 黃河利津水文站水沙特性

黃河以水少沙多而著稱于世。2000～2007年年均入海水、沙量銳減至141.3億m3/年和1.6億t/年，僅為1950～1968年平均值的28%和13%。

1976～2009年(黃河河口流路1976年改道清水溝以來)利津站多年平均徑流量206.98億m3，平均年輸沙量為4.72億t。

3.2 耿井水源1990年運(yùn)用后黃河利津水文站水沙特征

20世紀(jì)90年代以來，河口水沙量發(fā)生較大變化，最明顯的變化就是水沙量減幅較大。河口水沙變化的最大特點(diǎn):

a.來水來沙量減幅大，并且來沙量的減小幅度小于來水量的減小幅度。1990～2000年，利津水文站的年均徑流量為132.4億m3，較多年平均值減少61%;年平均輸沙量為3.56億t，較多年平均值減少58%;年平均流量為419m3/s，僅為多年平均流量的39%。

b.河口水沙量在減幅較大的基礎(chǔ)上，年際上仍然存在較大不均衡性，每年發(fā)生的最大流量也較小，并且持續(xù)天數(shù)少。

c.1999年黃委開始黃河水資源統(tǒng)一調(diào)度，自2002年黃河實(shí)施調(diào)水調(diào)沙以來，河口水沙變化呈現(xiàn)典型的入海水沙集中在調(diào)水調(diào)沙期間內(nèi)排放的水沙分布特征。

3.3 2002年后黃河調(diào)水調(diào)沙對(duì)河口水沙變化的影響

全年14%～50%的水量和20%～50%以上的泥沙量，集中在較短的調(diào)水調(diào)沙期間輸入渤海。

3.4 黃河小浪底水庫調(diào)水調(diào)沙運(yùn)用方式對(duì)河口引水的影響

黃河實(shí)施了調(diào)水調(diào)沙，對(duì)于減小黃河下游河道淤積抬高趨勢(shì)、增加平灘流量、塑造良性河床起到顯著作用。

黃河調(diào)水調(diào)沙后黃河下游河道各站同流量水位均不同程度地下降，平灘流量均不同程度地增大，斷面過流能力大幅度提高，塑造良性河床的同時(shí)，對(duì)黃河下游引水產(chǎn)生了重要影響。但同流量水位的降低也標(biāo)志著引水水位的降低，因此，過去自流引水的涵閘，不得不實(shí)行泵站提水。

4 沉沙池可使用年限分析

4.1 耿井水庫進(jìn)水渠在小浪底水庫兩種不同輸沙模式下的含沙量參數(shù)

4.1.1 在黃河自然排沙條件下含沙量參數(shù)的確定

1991～2002年黃河屬于自然水沙特征，取利津水文站1990年7月～2002年6月平均含沙量作為耿井水源自然條件下引水含沙量參數(shù)。引水期避開主汛期(7～9月)統(tǒng)計(jì)計(jì)算，多年平均含沙量為5.53kg/m3;全年平均含沙量為12.10kg/m3。在黃河自然排沙條件下，含沙量參數(shù)采用引水期避開主汛期，多年平均含沙量參數(shù)5.53kg/m3。

4.1.2 黃河小浪底水庫調(diào)水調(diào)沙攔沙運(yùn)用條件下含沙量參數(shù)的確定

黃河小浪底水庫自2002年6月開始調(diào)水調(diào)沙運(yùn)行，引水期避開主汛期(7～9月)統(tǒng)計(jì)計(jì)算，多年平均含沙量為3.03kg/m3;全年平均含沙量為4.61kg/m3。在黃河小浪底水庫調(diào)水調(diào)沙攔沙運(yùn)用條件下含沙量參數(shù)采用引水期避開主汛期，多年平均含沙量為3.03kg/m3。

4.2 黃河泥沙幺重參數(shù)的選取

泥沙淤積物容重影響因素主要與泥沙中值粒徑有關(guān)，但干濕飽和度和水流動(dòng)力等外部環(huán)境也影響泥沙容重，沉沙池泥沙容重與黃河河道、海洋環(huán)境存在差異。

綜合分析黃河河道與渤海調(diào)查數(shù)據(jù)，考慮到引水渠為自流引水，懸沙的顆粒泥沙粒徑較細(xì)，沉砂池泥沙淤積物容重參數(shù)選取1.57t/m3(黃委水科院提供)。

4.3 沉沙池使用年限實(shí)際數(shù)據(jù)驗(yàn)證

1號(hào)沉沙池1991年投入使用，1991～1997年耿井水庫共進(jìn)水4.36億m3，含沙量參數(shù)取避開主汛期參數(shù)5.53kg/m3，則計(jì)算泥沙量為153.40萬m3，占設(shè)計(jì)值的69%。與原沉沙池實(shí)際淤積情況完全相同。

4.4 小浪底水庫不同輸沙模式對(duì)沉沙池使用年限的影響

4.4.1 黃河小浪底水庫調(diào)水調(diào)沙攔沙運(yùn)用輸沙模式對(duì)沉沙池使用年限的影響

a.耿井水庫近期引水目標(biāo)，沉沙池可用年限:按照耿井水庫近期年引水量8000萬m3的目標(biāo)，每年完成引水計(jì)劃的同時(shí)，沉沙池將產(chǎn)生15.3萬m3泥沙，每個(gè)沉沙池使用年限為14.4年。

b.耿井水庫遠(yuǎn)期引水目標(biāo)，沉沙池可用年限:按照耿井水庫遠(yuǎn)期年引水量12000萬m3的目標(biāo)，每年完成引水計(jì)劃的同時(shí)，沉沙池將產(chǎn)生約22.9萬m3泥沙，每個(gè)沉沙池使用年限為9.6年。

4.4.2 若恢復(fù)到黃河自然排沙模式對(duì)沉沙池使用年限的影響

a.耿井水庫近期年引水量，沉沙池可用年限:按照耿井水庫近期年引水量8000萬m3的目標(biāo)，每年完成引水計(jì)劃的同時(shí)，沉沙池將產(chǎn)生約28.2萬m3的泥沙，每個(gè)沉沙池使用年限為7.9年。

b.耿井水庫遠(yuǎn)期年引水量，沉沙池可用年限:按照耿井水庫近期年引水量12000萬m3的目標(biāo)，每年完成引水計(jì)劃的同時(shí)，沉沙池將產(chǎn)生約42.3萬m3的泥沙，則每個(gè)沉沙池使用年限為5.3年。

5 耿井水庫引水量目標(biāo)可行性分析

1987～2001年整個(gè)東營市年平均引黃水量為10.30億m3，其中勝利油田年平均引黃水量3.60億m3左右，因此，非汛期正常年份黃河水資源滿足近期引水量。

考慮東營市與勝利油田遠(yuǎn)期引水目標(biāo)，僅靠非汛期飲水很難保證，必須考慮汛期引水。汛期含沙量大于3.00kg/m3的時(shí)間約1～3個(gè)月，還是可以找到低含沙量引水時(shí)機(jī)。

6 只運(yùn)行1號(hào)沉沙池使用年限論證

采用黃河小浪底水庫調(diào)水調(diào)沙攔沙運(yùn)用輸沙模式僅運(yùn)行1號(hào)沉沙池，實(shí)現(xiàn)耿井水庫近期年引水量目標(biāo)，在全年和非汛期引水，1號(hào)沉沙池使用年限為9.5～14.5年;實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)期年引水量目標(biāo)，1號(hào)沉沙池使用年限為6.4～9.7年。

若恢復(fù)到黃河自然排沙模式下僅運(yùn)行1號(hào)沉沙池，實(shí)現(xiàn)耿井水庫近期年引水量目標(biāo)，在全年和非汛期引水，沉沙池使用年限為3.6～8.0年;實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)期年引水量目標(biāo)，1號(hào)沉沙池使用年限為2.4～5.3年。

7 結(jié)論與建議

7.1 結(jié)論

a.2002年小浪底水庫實(shí)際運(yùn)用以來，至2010年底，小浪底水庫攔沙庫容僅使用了不到1/3，說明今后小浪底水庫在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)仍將處于攔沙運(yùn)用期。

b.根據(jù)2002～2010年利津水文站月平均含沙量計(jì)算，得出小浪底水庫調(diào)水調(diào)沙攔沙運(yùn)用輸沙模式，含沙量參數(shù)采用非汛期多年平均含沙量3.03kg/m3。

c.黃河小浪底水庫調(diào)水調(diào)沙攔沙運(yùn)用輸沙模式，1號(hào)、2號(hào)沉沙池共同運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)耿井水庫近期年引水量目標(biāo)，在全年和非汛期引水，沉沙池使用年限為19～29年;實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)期年引水量目標(biāo)，在全年和非汛期引水，沉沙池使用年限為12.8～19.4年。

若恢復(fù)到黃河自然排沙模式，只運(yùn)行1號(hào)沉沙池，實(shí)現(xiàn)耿井水庫近期年引水量目標(biāo)，在全年和非汛期引水，沉沙池使用年限為3.6～8.0年;實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)期年引水量目標(biāo)，沉沙池使用年限為2.4～5.3年。

d.黃河河口水量在非汛期引水可滿足近期引水目標(biāo)，如果考慮遠(yuǎn)期引水目標(biāo)，則非汛期水量難以保證，需要在汛期低含沙間隙及時(shí)引水。

e.為保證現(xiàn)耿井水庫持續(xù)正常運(yùn)行，須采用1號(hào)、2號(hào)沉沙池交替運(yùn)行管理模式。

7.2 建議

a.全年曹店閘能自流引水的情況下，盡量避開利津水文站高含沙量時(shí)期，含沙量在3.0kg/m3以下盡量引水，5.53kg/m3以下適宜引水，含沙量在10kg/m3以上停止引水，這樣有利于延長(zhǎng)沉沙池使用年限。

b.為便于隨時(shí)掌握引水時(shí)機(jī)，耿井水源調(diào)度部門可根據(jù)利津水文站當(dāng)日8時(shí)水、沙情況，隨時(shí)決策引水調(diào)度?！?/p>