青州市弥河闸重建必要性及规模分析论证
时间：2023-06-01 12:45:31 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
姬伟，光辉，张凯，尹心悦
（1.中国水利水电第十二工程局有限公司，浙江 杭州 310004；
2.中水淮河规划设计研究有限公司，安徽 合肥 230601；
3.南昌工程学院，江西 南昌 330099）
青州市地处山东半岛中部，为山东省潍坊市代管县级市，是古“九州”之一。全市总面积1 564 km2，分属弥河、小清河两大水系，过境河流有弥河、淄河两条。
弥河位于山东半岛中部，东邻白浪河、西靠小清河，发源于沂山北麓，自南向北流经潍坊市的临朐、青州、寿光、滨海开发区4个县（市、区），于寿光和滨海开发区分别注入渤海莱州湾［1］。弥河流域面积4 008 km2，其中干流长度193 km，流域面积3 319 km2。弥河流域南高北低，地形较为复杂，胶济铁路以南多为山丘区，坡度较大；
以北为平原洼地，坡度较缓。流域内建有大型水库1座（冶源水库）、中型水库5座、小型水库157座，大中型拦河闸坝12座［2］。冶源水库位于弥河干流，控制流域面积786 km2，总库容1.69亿m3，兴利库容8 371万m3，是1座结合防洪、灌溉、发电等综合利用的大（2）型水库。
青州市弥河闸位于弥河镇东南河村北侧的弥河干流上，控制流域面积1 662.2 km2，该闸主要作用是蓄水灌溉，1971年建成蓄水，2013年进行重建。原设计防洪标准20年一遇，设计泄洪流量2 990 m3/s，相应闸上水位80.08 m、闸下水位74.83 m；
闸上正常蓄水位79.0 m。闸上游左岸建有灌溉引水闸及引水干渠，引水闸为3孔，单孔1.5 m×3.0 m（宽×高），闸底板高程76.7 m，设计引水流量5 m3/s；
引水干渠长27.1 km，设计灌溉面积5.4万亩（1亩=1/15 hm2）。据统计，青州市弥河闸自1971年建成蓄水以来，闸上游灌溉引水闸多年平均自流引弥河水量达2 000万m3。
2019年8 月，受9号台风“利奇马”影响，8月10—12日，潍坊市普降暴雨、大暴雨，局部特大暴雨，弥河流域平均降雨量达392.6 mm，暴雨洪水期间青州市弥河闸垮塌，弥河下游多处决口［3］。据齐鲁网报道，至2019年8月11日12时，经测算，青州市弥河闸过闸流量超过3 500 m3/s，大于该闸设计泄洪能力；
受超标准洪水影响，弥河闸于8月11日16时被冲毁，现场未发生人员伤亡。
自中华人民共和国成立以来，潍坊市多渠道筹集资金对弥河进行治理，通过水库、拦蓄水建筑物、险工段岸坡防护以及堤防等工程建设，已初步形成库堤结合、下泄与调控统筹协调的综合防洪减灾体系，流域防洪能力得到较大提高；
加上科学合理调度，能够较好地防御一般性洪水。
2019年大洪灾，弥河的分流河道和丹河部分堤段决口，全流域农田受灾面积13万亩，9.3万名群众撤离，1.8万亩大棚进水，直接经济损失约10亿元。此次大洪灾，弥河沿线各县区部分建筑物、堤防等工程被冲毁，其中青州市境内弥河堤防、护岸护坡及道路的水毁总长度为25.54 km（堤防水毁2.6 km，护岸护坡水毁16.24 km，道路水毁6.7 km），建筑物水毁包括弥河闸、拦河坝、交通桥、漫水桥、排水涵闸等。
针对弥河在2019年洪水中出现的问题，为进一步提升弥河防洪能力，潍坊市水利局组织编制了《潍坊市弥河流域防洪规划（修编）》，并通过潍坊市人民政府批复（潍政复〔2020〕28）。该规划提出：弥河干流近期冶源水库以上段达到20年一遇防洪标准，冶源水库以下段近期达到50年一遇防洪标准；
远期寿光市城区段和滨海经济技术开发区段达到100年一遇防洪标准。规划建设内容主要包括冶源水库增容工程、防洪体系完善工程、2019年水毁工程等，其中明确提出重建青州市弥河闸，建筑物级别为2级，按50年一遇洪水标准设计，100年一遇洪水标准校核。
弥河径流是青州市主要的地表水资源，但径流量年际丰枯变化大、年内随季节变化剧烈。经分析计算，弥河闸上多年平均来水量为1.22亿m3，频率25%的丰水年来水量为1.69亿m3，频率50%的平水年来水量为0.8亿m3，频率75%的枯水年来水量为0.3亿m3。可以看出，频率75%的枯水年来水量占多年平均来水量的24.6%，仅是频率25%的丰水年来水量的17.8%。全年径流量的70%～80%又集中在汛期，一般汛期来水量大、下泄快、持续时间短，非汛期则来水量少、水位低、持续时间长，枯水季节甚至经常断流。弥河闸自建成以来，通过调蓄弥河径流和抬高枯水期闸上河道水位，产生了显著的经济效益、社会效益和生态环境效益。2019年由于受第9号台风“利奇马”影响，弥河闸被超标准洪水冲毁，重建是很有必要的。
3.1 是利用弥河水资源和促进经济社会发展的需要
青州市多年平均降水量650 mm，降水年际变化大、年内分配极不均匀，且境内大部分土地为低山丘陵岗地，保水性差、蒸发量大，旱灾较频繁，春旱最为常见，一般1～2年一遇，短期的伏旱一般3～5年一遇，秋旱2～3年一遇。据不完全统计，青州市在2010—2011年、2013—2015年、2016年均发生了较严重旱情。例如，据经济日报2011年2月25日报道，自2010年10月份以来，青州市降水量仅为47 mm，抗旱形势十分严峻；
目前整个青州市45%的小麦都受到了影响，截至2月10日，青州农信社已累计发放抗旱救灾贷款1.8亿元。自2013年8月到2015年5月共22个月降水量660 mm，仅相当于常年1年的降水量，青州市部分麦田和弥河河底因干旱开裂。据潍坊市民政局2016年统计，截至2016年6月30日，2016年旱灾造成青州市、昌邑市、昌乐县等3县（市）49.91万人受灾，农作物受灾面积3.6万hm2，其中绝收面积1万hm2，直接经济损失2.65亿元。
目前，青州市多年平均可利用水资源量为2.4亿m3，其中地表水0.9亿m3，地下水1.5亿m3。随着全市工农业生产的全面快速发展，水资源短缺的问题日益突出，每年超采地下水近0.4亿m3，水资源短缺成为制约青州市经济社会持续发展的重要因素。弥河闸自1971年建成蓄水以来，通过调蓄弥河径流和抬高枯水期闸上河道水位，闸上游灌溉引水多年平均自流引弥河水量达0.2亿m3，占青州市多年平均可利用地表水量0.9亿m3的近1/4，对水资源短缺日益问题突出和地表水资源较少的青州市尤为重要。重建该闸，将为青州市利用弥河水资源创造有利条件，对抗旱灌溉、粮食增产、农民增收以及经济社会可持续发展具有重要而深远的意义。
3.2 是有效涵养地下水源和改善生态环境的需要
弥河属山溪性雨洪河道，径流量年际丰枯变化大、年内随季节变化剧烈，汛期集中了全年径流量的70%～80%，而汛期来水量又主要集中在8～9月，加之河道比降大，源短流急，河道内水位、流量过程线随降水变化而迅速涨落；
所以一般汛期来水量大、下泄快、持续时间短；
而非汛期则来水量少、水位低、持续时间长，枯水季节甚至经常断流。受制于地形地貌特点，如不建蓄水工程进行调蓄，不但河道内来水量难以得到有效利用，而且弥河青州段枯水期水位低、水面小，甚至经常干涸断流，造成大量河床裸露，水生态环境较差，水生态系统也遭受严重破坏。经分析计算，弥河闸断面多年平均年径流量为1.22亿m3，频率75%的枯水年来水量占多年平均来水量的24.6%，仅是频率25%的丰水年来水量的17.8%。2015年干旱，弥河青州段部分河段干涸、河底开裂，水生态环境和水生态系统均遭受严重破坏（见图1）。
图1 青州市干裂的弥河河床（中国日报2015年6月）
弥河闸重建后，通过合理调度，对弥河径流进行丰枯调济；
同时抬高枯水期闸上河道水位，在闸上游形成一个蓄水面积132万m2、库容460万m3的河道型水库。不仅为当地充分利用弥河水资源创造了有利条件，也可减少地下水的开采量。同时，对蓄水回水范围内河道沿岸、引水干渠沿线及灌区的地下水源也起到一定的回补作用，可有效涵养地下水源，显著改善河道内生态环境。另外，根据《潍坊市乡村振兴战略规划》，弥河闸也是潍坊市规划打造弥河生态廊道的重要节点控制性工程。因此，为有效涵养地下水源和改善生态环境，迫切需要尽快重建弥河闸。
综上所述，弥河闸自建成以来，通过调蓄弥河径流和抬高枯水期闸上河道水位，产生了显著的经济效益、社会效益和生态环境效益。该闸作为区域水资源配置体系和弥河生态廊道建设的重要控制性工程，对青州市利用弥河水资源、有效涵养地下水源、改善生态环境以及经济社会可持续发展具有重要而深远的意义。重建弥河闸，不仅是《潍坊市弥河防洪规划报告（修编）》的明确要求，也是当地政府和群众的强烈愿望。
4.1 设计及校核洪水标准
本次拟重建的弥河闸位于弥河干流冶源水库以下河段，其设计洪水标准应与所在河段规划治理标准相适应和协调，即按50年一遇防洪标准进行设计。同时，考虑该闸作为弥河干流的控制性工程，具有特殊的重要性，为保证工程泄洪安全，初步拟定以100年一遇洪水作为校核条件。根据弥河闸的重要性和两岸防洪标准，按照《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL 252—2017）进行复核，确定弥河闸的永久性主要筑物级别为2级，设计洪水标准采用50年一遇，校核洪水标准采用100年一遇，与《潍坊市弥河流域防洪规划（修编）》的要求也是一致的。
4.2 设计及校核流量与水位
被2019年超标准洪水冲毁的弥河闸，原设计防洪标准为20年一遇，设计泄洪流量2 990 m3/s，相应闸上水位80.08 m、闸下水位74.83 m，两岸堤防设计堤顶高程超20年一遇设计洪水位2 m。由于该闸历史上是由溢流坝逐步改建而成的，闸上和闸下防洪水位差较大，设计泄洪流量下过闸水位差达5.25 m，也给工程安全带来诸多不利影响。
本次拟重建的弥河闸，设计和校核洪水标准分别采用50年一遇、100年一遇。通过水文分析计算，该闸50年一遇设计流量为5 380 m3/s，100年一遇校核流量为7 500 m3/s。鉴于弥河闸位于丘陵区，结合河道规划断面和推算的水面线，从保证工程防洪安全以及尽量减小闸孔规模、工程投资等方面综合考虑，过闸水位差可比平原区适当加大，闸下50年一遇设计洪水位为74.29 m，过闸水位差采用0.6 m，即闸上设计洪水位为74.89 m；
闸下100年一遇校核洪水位为75.38 m，过闸水位差采用0.8 m，即闸上校核洪水位为76.18 m。可以看出，对于该段规划达到50年一遇防洪标准的河道而言，闸下本次设计洪水位比原设计洪水位低0.54 m；
闸上本次设计洪水位比原设计洪水位低5.19 m，设计过闸水位差本次设计比原设计降低4.65m，对两岸堤防防洪安全和水闸自身安全都是十分有利的。
4.3 正常蓄水位
弥河闸主要作用是蓄水灌溉，原闸上正常蓄水位为79.0 m，闸上游灌溉引水闸底板高程为76.7 m，设计引水流量5 m3/s，设计灌溉面积5.4万亩。
本次重建，闸址初选在原闸轴线下游约0.5 km处，距上游榆林店橡胶坝4.2 km。该段河道设计河底宽195～260 m，设计河底高程66.6～75.4 m，两岸地面高程基本在79.5 m以上。
综合考虑闸上游灌溉引水要求、两岸地面高程等因素，为充分拦蓄弥河径流，并在闸前形成较大的水面，仍维持原正常蓄水位79.0 m不变，蓄水回水至上游榆林店橡胶坝处，回水长度4.2 km，蓄水水面132万m2，蓄水库容460万m3。
闸上正常蓄水位79.0 m，比闸上游堤防原20年一遇设计洪水位80.08 m低1.08 m，故蓄水期间不会降低闸上游两岸已建成堤防的防洪标准。但为了确保汛期该闸和河道的泄洪安全，结合本次闸上50年一遇设计洪水位为74.89 m，考虑在汛前适当降低闸上蓄水位，拟定闸上汛限水位为74.0 m。
弥河闸作为区域水资源配置体系和弥河生态廊道建设的重要控制性工程，对青州市利用弥河水资源、有效涵养地下水源、改善生态环境以及经济社会可持续发展具有重要而深远的意义，重建是十分必要的。重建后，该闸50年一遇设计流量为5 380 m3/s，100年一遇校核流量为7 500 m3/s，正常蓄水位为79.0 m，相应蓄水库容460万m3。
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