張 錚

（山東海洋集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)南 250002）

引言

小清河地處山東省腹地，發(fā)源于山東省濟(jì)南市，途徑五市十八縣（區(qū)），在羊口以東注入渤海萊州灣，全長(zhǎng)237 km，流域面積約1.5萬平方千米，是一條具有泄洪、排澇、灌溉、供水、航運(yùn)等多功能綜合利用的河道。近年來，國(guó)家對(duì)內(nèi)河水運(yùn)發(fā)展十分重視，《山東省內(nèi)河航道與港口布局規(guī)劃》中將小清河作為我省內(nèi)河“一縱三橫”水運(yùn)主通道之一。隨后，山東省政府批復(fù)了《小清河流域生態(tài)環(huán)境綜合治理規(guī)劃方案》，計(jì)劃將小清河打造成一條集防洪、生態(tài)、航運(yùn)、景觀旅游、文化于一體的黃金水道。

1 復(fù)航工程的建設(shè)必要性

小清河橫跨濟(jì)南、濱州、淄博、東營(yíng)、濰坊五市，溝通“黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)”“山東半島藍(lán)色經(jīng)濟(jì)區(qū)”兩大戰(zhàn)略區(qū)和省會(huì)城市群經(jīng)濟(jì)圈，是全省政治、經(jīng)濟(jì)、科技、文化發(fā)展的重要地區(qū)，在全省國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中具有舉足輕重的地位。流域地區(qū)經(jīng)濟(jì)增速大大高于全省平均水平，是我省經(jīng)濟(jì)發(fā)展最具活力、潛力的地區(qū)。為促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展，小清河沿線各市均加大了招商引資力度，便利的運(yùn)輸條件是吸引投資的基礎(chǔ)，但小清河現(xiàn)有條件難以滿足沿線相關(guān)企業(yè)及區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。

清河復(fù)航工程的建設(shè)是《小清河流域生態(tài)環(huán)境綜合治理規(guī)劃方案》的重要組成部分，復(fù)航工程的建設(shè)可以顯著地改善流域內(nèi)的交通運(yùn)輸結(jié)構(gòu)和生態(tài)環(huán)境，大大減輕區(qū)域內(nèi)公路、鐵路運(yùn)輸壓力，減少CO2排放量，降低能耗，節(jié)約土地。

小清河的復(fù)航可以在省內(nèi)構(gòu)建起一條運(yùn)量大、投資省、運(yùn)輸成本低、占地少、污染小的水上運(yùn)輸黃金通道，滿足沿線大宗貨物運(yùn)輸需求，大大減輕區(qū)域交通運(yùn)輸壓力，發(fā)揮各種運(yùn)輸方式的比較優(yōu)勢(shì)和組合效益，有利于優(yōu)化交通運(yùn)輸結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)變交通發(fā)展方式，降低社會(huì)綜合物流成本，促進(jìn)山東省現(xiàn)代綜合運(yùn)輸體系的建立和完善。

2 通航標(biāo)準(zhǔn)的確定

航道建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的確定主要取決于兩個(gè)方面：一是根據(jù)腹地經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)交通運(yùn)輸?shù)囊螅锤鶕?jù)貨運(yùn)量、船型及運(yùn)輸船隊(duì)等方面的因素來確定；二是根據(jù)河道的自然條件、航道現(xiàn)狀和航道水源、水量的大小，通過整治工程可達(dá)到的航道尺度。

小清河沿線工業(yè)企業(yè)發(fā)展迅速，適合水路運(yùn)輸?shù)奈镔Y增長(zhǎng)迅速，預(yù)計(jì)到2030年通過水路運(yùn)輸?shù)呢浳锪繉⑦_(dá)到4 020萬噸。根據(jù)實(shí)地調(diào)查及相關(guān)調(diào)研資料，小清河自1966年渠化整治后，由于水利部門的維護(hù)，河道現(xiàn)狀基本保持不變，通過對(duì)航道進(jìn)行拓寬浚深可以達(dá)到Ⅲ級(jí)航道標(biāo)準(zhǔn)，另外根據(jù)《小清河干流綜合治理工程可行性研究報(bào)告》，綜合治理后小清河全線洪水設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)不低于50 a一遇，重要交通設(shè)施將不受洪水威脅；沿線共有5級(jí)樞紐、36座跨河橋梁、37道輸水輸油管線及11道倒虹吸等跨河建筑物需通過改擴(kuò)建或拆除新建等工程措施來達(dá)到Ⅲ級(jí)航道要求。

綜合對(duì)運(yùn)輸需求及航道現(xiàn)狀等因素的分析，考慮小清河復(fù)航工程的技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)合理性，并與現(xiàn)行《山東省內(nèi)河航道與港口布局規(guī)劃》（2012年4月）相符合，確定小清河復(fù)航工程為內(nèi)河Ⅲ級(jí)航道。

3 復(fù)航工程起終點(diǎn)的選擇

小清河航道規(guī)劃起點(diǎn)為濟(jì)南濟(jì)青高速公路橋下，而濟(jì)青高速橋至主城港區(qū)區(qū)段內(nèi)有青銀高速公路橋、遙墻大橋、機(jī)場(chǎng)高速公路橋等多座橋梁跨過小清河，并且這段航道曲折、彎道較多，橋梁和航道改造極為困難，工程投資較大，且通航里程增加不多。綜合考慮小清河濟(jì)南段沿線港口布局規(guī)劃及濟(jì)南市城市總體規(guī)劃情況，復(fù)航起點(diǎn)確定為濟(jì)南市荷花路跨小清河橋下200 m處（遷建柴莊節(jié)制閘處），終點(diǎn)為壽光羊口港，擬建航道全長(zhǎng)169.2 km。

4 設(shè)計(jì)通航水位的確定

小清河濟(jì)南復(fù)航起點(diǎn)至王道閘段為受徑流影響明顯的內(nèi)河航道，王道閘至羊口段為受潮汐影響明顯的感潮段航道，設(shè)計(jì)通航水位要分段分情況進(jìn)行分析。

4.1 設(shè)計(jì)最高通航水位

4.1.1 金家堰至王道閘段

小清河濟(jì)南至王道閘段航道為受徑流影響明顯的內(nèi)河航道，為經(jīng)渠化的人工運(yùn)河，適用于《內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)》（GBJ0139—2014）中第6.3.1條關(guān)于設(shè)閘運(yùn)河的規(guī)定。綜合考慮小清河行洪、排澇的主要功能和河道、灘地高程等因素，本段航道設(shè)計(jì)最高通航水位采用5 a一遇除澇水位。

4.1.2 王道閘至羊口港段

王道閘至羊口港河段同時(shí)受到徑流和潮流的作用，所以在計(jì)算該河段的設(shè)計(jì)最高通航水位時(shí)，需綜合考慮洪水位和潮位的影響。

小清河流域?qū)冱S河沖積平原地貌單元，該處風(fēng)暴潮屬溫帶風(fēng)暴潮，具有明顯的季節(jié)性變化，冬半年發(fā)生的次數(shù)遠(yuǎn)多于夏半年，尤其秋冬及冬春交替時(shí)節(jié)發(fā)生最為頻繁。潮洪相遇時(shí)歷時(shí)很短，發(fā)生最大洪水洪峰時(shí)與風(fēng)暴潮相遇的概率很小，而且發(fā)生洪水以及風(fēng)暴潮期間小清河處于停航狀態(tài)，因此本段航道設(shè)計(jì)最高通航水位取值，王道閘閘下取5 a一遇除澇水位4.27 m，羊口港處設(shè)計(jì)最高通航水位取高潮累積頻率為5%的潮位2.71 m（剔除風(fēng)暴潮影響因素）。

4.2 設(shè)計(jì)最低通航水位

根據(jù)本航道梯級(jí)方案以及各梯級(jí)特征水位，考慮渠化河段采用設(shè)計(jì)最低水位銜接和上下游渠段水位的合理銜接的原則，綜合河道底高程、灘地高程、正常擋水位、航道開挖工程量以及對(duì)沿線水利設(shè)施的影響等因素分段確定本段航道的最低通航水位。

4.2.1 金家堰至王道閘段

本段航道內(nèi)有兩個(gè)梯級(jí)，分別為金家橋船閘和王道船閘，其中金家堰至金家橋區(qū)間段內(nèi)設(shè)有岔河水文站。根據(jù)岔河水文站1983—2010年水位資料繪制日平均水位綜合歷時(shí)曲線，見圖1。根據(jù)曲線，求得綜合歷時(shí)保證率為98%的低水位為3.68 m。根據(jù)規(guī)范相應(yīng)要求，金家堰至金家橋區(qū)間段內(nèi)最低通航水位確定為3.7 m。

圖1 岔河水文站日平均水位綜合歷時(shí)曲線

小清河金家橋至王道閘段河底比降較緩，原來通航期間未建設(shè)王道節(jié)制閘。1998年建設(shè)的王道節(jié)制閘正常擋水位為4.0 m，閘上灘地高程3.8～4.4 m，設(shè)計(jì)最低通航水位水位應(yīng)低于灘地高程和節(jié)制閘正常擋水位，綜合考慮通航保證率、兩岸農(nóng)田排澇和防鹽堿化要求以及航道開挖工程量，金家橋至王道閘段最低通航水位也取為3.7 m。

4.2.2 王道閘至羊口港段

王道閘至羊口港區(qū)間段受潮汐影響明顯，根據(jù)相應(yīng)規(guī)范要求，受潮汐影響明顯的河段，設(shè)計(jì)最低通航水位應(yīng)采用低潮累積頻率為90%的潮位。根據(jù)羊角溝水文站水位資料繪制低潮水位綜合歷時(shí)曲線，確定該區(qū)間段設(shè)計(jì)最低通航水位為-0.9 m。

5 復(fù)航工程水資源論證

航運(yùn)本身不消耗水量，但需要河道有一定的水量和水深，以保證船只能正常通航。小清河復(fù)航工程水資源論證是在區(qū)域水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀和綜合規(guī)劃的基礎(chǔ)上，根據(jù)取水地點(diǎn)、水工程開發(fā)地點(diǎn)水源的保障程度，兼顧其他用水戶和生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，為建設(shè)項(xiàng)目提供可靠的供水水源。

5.1 水資源概況

小清河流域水系復(fù)雜，支流眾多，一級(jí)支流46條，支流多系山洪河道，比降上陡下緩，暴雨期僅一條支流洪水流量就將給干流造成較大的洪水壓力。全流域河網(wǎng)密度為0.266 km/km2，流域完整系數(shù)為0.290。本流域各河流，除干流常年有水外，各支流均為季節(jié)性河流。小清河干流主要由降雨徑流、地下水和城市排水補(bǔ)給。小清河系季節(jié)性河道，徑流主要來源是汛期降水，6～9月份的河道流量約占全年徑流量的80%～90%。

小清河流域工業(yè)發(fā)達(dá)，主要分布在膠濟(jì)鐵路沿線，濟(jì)南、淄博等沿小清河分布的城市污水除回用部分外，大都排入小清河，因此小清河干流水環(huán)境污染較重，南部山區(qū)工業(yè)較少，水庫(kù)、河流的水質(zhì)較好。

5.2 來水量分析

小清河復(fù)航河段共有唐劉莊、金家閘、岔河、石村4個(gè)水文站，其中岔河水文站位于金家堰閘閘以下3 km，控制流域面積5 114 km2。岔河水文站于1968年設(shè)站觀測(cè)，1971—1982年遷至金家閘觀測(cè)，1982年又遷回岔河水文站原址。在計(jì)算岔河水文站歷年來水量時(shí)，將金家閘站的來水量按面積比法計(jì)算到對(duì)岔河水文站，形成岔河水文站1968—2010年歷年來水量系列。對(duì)岔河水文站1968—2010年年降水量和年來水量系列進(jìn)行頻率分析，理論曲線采用P-III型曲線，經(jīng)適線，求得不同頻率的年降水量和年來水量，見表1。

表1 不同頻率的年降水量和年來水量

小清河復(fù)航河段的最小通航流量，采用水文站實(shí)測(cè)資料分析綜合歷時(shí)保證率95%、98%的流量，作為小清河通航河段的最小通航流量。將岔河水文站的2003—2013年逐日平均流量按最大和最小的差值分級(jí)，將特征值分為若干級(jí)，統(tǒng)計(jì)每個(gè)分級(jí)中特征值的出現(xiàn)次數(shù)。由高到低逐級(jí)累計(jì)出現(xiàn)次數(shù)，進(jìn)行各級(jí)別的保證率（累積頻率）的計(jì)算，繪制日平均流量的歷時(shí)曲線，見圖2。經(jīng)分析小清河岔河水文站設(shè)計(jì)綜合歷時(shí)保證率98%的日平均流量為5.04 m3/s。

圖2 日平均流量的歷時(shí)曲線

結(jié)合其他水文站分析結(jié)果，小清河本流域來水量在綜合歷時(shí)保證率95%、98%時(shí)的最小流量可以滿足的水牛韓船閘、金家堰船閘、金家橋船閘、王道船閘的下泄水量的要求。

5.3 補(bǔ)水水源分析

5.3.1 本流域徑流補(bǔ)水

小清河沿線有白云湖、芽莊湖等五大蓄滯洪區(qū)，攔蓄汛期尾水，在小清河干流枯水時(shí)向小清河補(bǔ)水，非汛期可給小清河補(bǔ)水規(guī)模約4.5 m3/s。但遇枯水年，小清河的來水量較少，攔蓄效益不明顯，小清河岔河站多年平均來水量5.647億立方米，頻率80%的年來水量為2.659億立方米，為多年平均來水量的47%，因此遇枯水年可攔蓄水量較少，補(bǔ)水可靠性較差。

5.3.2 城市中水補(bǔ)水

濟(jì)南市污水和沿線淄博市的排污水一直通過小清河排泄，中水是小清河枯季來水重要水源，該水量已包括在實(shí)測(cè)來水量中。

5.3.3 客水補(bǔ)水

玉符河補(bǔ)水方案，是在玉符河下游新建橡膠壩一座，庫(kù)容910萬立方米，根據(jù)玉符河來水量分析計(jì)算結(jié)果，在豐水年和平水年可進(jìn)行補(bǔ)水，遇枯水年則難以補(bǔ)水，玉符河與小清河為相鄰流域，豐枯規(guī)律基本一致，因此，玉符河補(bǔ)水遇枯水年則可靠性較差。

利用引黃河水補(bǔ)水。由于黃河與小清河的豐枯規(guī)律不同步，補(bǔ)水方案源頭補(bǔ)水5 m3/s的工程措施正在實(shí)施，部分工程已經(jīng)完成，遇枯水年補(bǔ)水的可靠性較高。

利用東平湖補(bǔ)水。當(dāng)水庫(kù)引水控制水位為40.0 m、供水規(guī)模為5.0 m3/s，供水保證率可以達(dá)到71.16%，在豐水年和平水年可進(jìn)行補(bǔ)水，遇枯水年則補(bǔ)水保證率不高。

從補(bǔ)水方案可靠性分析，小清河引客水補(bǔ)水的方案可靠性較高，小清河上游補(bǔ)水規(guī)模按5.0 m3/s考慮是可行的。

5.4 取水影響分析

本航道航運(yùn)不消耗水量，航道正常運(yùn)行期間，需要航道有一定的水深，船只過船閘時(shí)船閘運(yùn)行需要下泄部分水量，2020年單個(gè)船閘年最大下泄水量為5 474萬立方米，以此推測(cè)2030年單個(gè)船閘年最大下泄水量為9 982萬立方米，此水量下游可繼續(xù)利用。

枯季徑流主要靠城市中水、地下泉水及灌溉尾水補(bǔ)給，城市中水主要是小清河沿線濟(jì)南、淄博、濱州等城市經(jīng)處理后的生活污水、工業(yè)用水等。目前小清河流域內(nèi)共有24座城鎮(zhèn)污水處理廠，污水處理規(guī)模為174萬噸/d，其中僅位于小清河中上游的濟(jì)南、淄博兩市污水處理能力就達(dá)到141萬噸/d，2010年兩市實(shí)際處理污水45 489萬噸，折合流量14.6 m3/s。由于城市污水主要來源于生活污水和工業(yè)用水，故排水量年內(nèi)分配比較均勻，且大部分中水均排入小清河。而小清河航運(yùn)用水最多只需要5.02 m3/s的流量。因此，小清河航道來水量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于航運(yùn)用水量，能夠滿足規(guī)劃水平年的的航運(yùn)用水，復(fù)航工程對(duì)區(qū)域水資源影響較小。

6 結(jié)語(yǔ)

小清河復(fù)航順應(yīng)國(guó)家經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式轉(zhuǎn)型的趨勢(shì)，完全符合“低碳經(jīng)濟(jì)”“綠色經(jīng)濟(jì)”可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，對(duì)于節(jié)約能源、土地、改善生態(tài)環(huán)境都將起到積極作用。在“藍(lán)黃”兩大國(guó)家戰(zhàn)略和省會(huì)城市群經(jīng)濟(jì)圈建設(shè)的號(hào)召下，小清河復(fù)航工程必將優(yōu)化山東省內(nèi)交通運(yùn)輸結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)變交通發(fā)展方式、完善綜合交通運(yùn)輸體系，帶動(dòng)周邊地區(qū)經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展。