張 猛

(山東水總有限公司，山東 濟(jì)南 252000)

1 概 況

南水北調(diào)東線工程是從江蘇省揚(yáng)州市的江都水利樞紐向山東及河北等地供水，是國家級跨省界區(qū)域工程，其中，濟(jì)南—引黃濟(jì)青段工程是東線膠東輸水干線工程中重要的一部分。在改線施工中共建設(shè)了兩座調(diào)蓄型水庫，一座是雙王城水庫，另一座是東湖水庫，這兩座水庫的建設(shè)主要是為了保障水源在整個(gè)運(yùn)輸過程中的安全，并且能夠提高供水保證程度。

東湖水庫于2010年建成，該水庫位于濟(jì)南市東北部歷城區(qū)郭店鎮(zhèn)老僧口村東北部白云湖與小清河之間，胡家岸引黃灌區(qū)內(nèi)，距濟(jì)南市區(qū)約30km，屬于圍壩式平原水庫。水庫的占地總面積為8073.56畝。東湖水庫見圖1。

圖1 東湖水庫

1.1 水庫的規(guī)模

根據(jù)東湖水庫引水、供水過程，對東湖水庫進(jìn)行調(diào)節(jié)計(jì)算，經(jīng)多方案比較，確定東湖水庫的設(shè)計(jì)最高蓄水水位為30m，相應(yīng)最大庫容為5377萬m3，死水位為19m，死庫容為678萬m3。水庫年入庫水量為8785萬m3，入庫泵站最大設(shè)計(jì)流量為11.6m3/s，年供水量為8097萬m3。其中：向干線濱州、淄博市年供水量為2347萬m3，干線方向出庫建筑物設(shè)計(jì)流量為22.0m3/s；向濟(jì)南市、章丘市的年供水量分別為4050萬m3、1700萬m3，濟(jì)南、章丘方向出庫涵閘設(shè)計(jì)流量分別為1.29m3/s、0.54m3/s。本工程設(shè)計(jì)水平年為2010年，工業(yè)及城市生活用水供水保證率為95%。

1.2 總體布置情況

東湖水庫采用的是泵站提水充庫，涵閘控制出庫的運(yùn)行方式。水庫西側(cè)為井家排水溝，東側(cè)為四干排水溝，北鄰小清河，南距郭店鎮(zhèn)老僧口、李家碼頭等村莊200～500m，平面形狀近似五邊形?？傮w布置包括圍壩、干渠分水閘及穿小清河倒虹、入庫泵站、入(出)庫涵閘以及放水洞等。

1.3 投資概算

水庫建設(shè)的靜態(tài)總投資為92669.76萬元，其中工程部分靜態(tài)總投資為39872.24萬元，移民環(huán)境部分靜態(tài)總投資為51511.87萬元，供電線路工程靜態(tài)總投資為1285.65萬元。

2 興建東湖水庫的必要性

我國北方資源型缺水嚴(yán)重的地區(qū)有北京、天津、河北、山東等省部分地區(qū)，東湖水庫所在的膠東地區(qū)也是其中之一。該地區(qū)矛盾突出的問題之一就是水資源短缺，并且已經(jīng)成為該地區(qū)經(jīng)濟(jì)增長與社會發(fā)展最嚴(yán)重的制約因素。一直以來都是利用不間斷地引入黃河水來解決當(dāng)?shù)氐乃Y源短缺問題。引黃路線見圖2。

圖2 膠東地區(qū)引黃路線

隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，社會的不斷進(jìn)步，城市建設(shè)越來越完善，很多地區(qū)對水資源的需求不斷增加，造成了水資源供需矛盾日益突出。我國實(shí)施的南水北調(diào)工程跨流域調(diào)水是解決水資源短缺問題的重要手段。根據(jù)膠東地區(qū)的水資源情況和干旱缺水的實(shí)際問題，充分考慮水資源對該地區(qū)各市發(fā)展的影響，結(jié)合東線輸水工程的總體規(guī)劃及配套工程的合理布局，通過東線可以為膠東地區(qū)8個(gè)市的57個(gè)縣、區(qū)、市輸水，可為總面積為5.8萬km2的地區(qū)提供水資源的供水保障。因此，修建東湖水庫的必要性包括以下幾個(gè)方面：

a.東湖水庫的興建可以滿足干線輸水在時(shí)間上對東平湖進(jìn)行調(diào)蓄的要求。東平湖位于黃河下游的滯洪區(qū)，南水北調(diào)東線利用其進(jìn)行調(diào)蓄，是以不影響黃河防洪運(yùn)用為原則的。濟(jì)南—引黃濟(jì)青段下游利用小清河分洪道子槽輸水，小清河是魯中地區(qū)橫跨5個(gè)地級市的一條重要排水河道，汛期的6—9月承擔(dān)著全流域近1萬多km2的防洪除澇任務(wù)。小清河分洪道位于小清河干流的中、下游，與干流金家堰閘、青沙湖共同組成小清河中游洪水調(diào)度的中心樞紐。因此，為避免防洪和輸水產(chǎn)生矛盾，汛期不使用小清河分洪道子槽輸水。但是在這個(gè)時(shí)間段內(nèi)，又出現(xiàn)了引黃濟(jì)青輸水工程，該輸水段為向青島及沿線地區(qū)進(jìn)行冬季的71天輸水過程。所以要在確保71天引黃濟(jì)青工程輸水完成的條件下，同時(shí)利用東線膠東輸水工程向?yàn)H坊市以東的地區(qū)進(jìn)行調(diào)引長江水。

b.興建東湖水庫進(jìn)行調(diào)蓄是滿足各分水口分水流量和分水量的要求。根據(jù)干線渠首設(shè)計(jì)引水規(guī)模、各分水口需調(diào)長江水量及各市配套工程規(guī)模，自干線末端的威海米山水庫開始，按膠東輸水干線各段引水時(shí)間的調(diào)度要求，逐級向上游對各分水口進(jìn)行水量分配。其中膠東輸水干線東段按膠東地區(qū)引黃調(diào)水設(shè)計(jì)規(guī)模4.8～22.0m3/s均勻向各分水口分水；經(jīng)調(diào)算，向青島市供水按棘洪灘水庫入庫設(shè)計(jì)規(guī)模23.5m3/s計(jì)算，在冬季引黃調(diào)水71天后，需先采用小流量向棘洪灘水庫調(diào)引長江水充庫；中段利用引黃濟(jì)青工程沿線的東營、濰坊各分水口以及西段沿線各分水口，根據(jù)各市現(xiàn)狀調(diào)蓄工程及引水工程現(xiàn)狀，均需要大流量集中供水。

c.東湖水庫的興建可以滿足工程調(diào)度運(yùn)用進(jìn)行調(diào)蓄的要求。近年來從黃河引水的水量呈逐年減少的趨勢，因此，引黃濟(jì)青的天數(shù)也在逐年增加，也就是說，利用中段時(shí)間開展的調(diào)引長江水，不論是在工程調(diào)度的運(yùn)用上還是在引水的時(shí)間上，引江的與引黃的矛盾越來越突出。

d.東湖水庫的興建可以起到提高干線供水保證率的作用。整個(gè)膠東輸水干線全長704km，為了預(yù)防枯水年帶來的水資源短缺及局部渠首段出現(xiàn)水質(zhì)污染和停水故障等突發(fā)事件而造成不能從渠首引水情況，可以利用東湖水庫這樣的調(diào)蓄水庫向下游繼續(xù)供水，保證用水戶的用水需求。

e.東湖水庫的興建可以滿足濟(jì)南、濱州、淄博等沿線城市調(diào)蓄用水的需要。受南水北調(diào)膠東輸水干線輸水時(shí)間及輸水規(guī)模的影響，輸水沿線調(diào)蓄水庫從干渠引水充庫每年只能進(jìn)行一次。根據(jù)膠東輸水干線總體水量調(diào)度方案，濟(jì)南、濱州、淄博3市需調(diào)引長江水總量為30050萬m3，但以上城市配套工程的調(diào)蓄能力不能完全滿足調(diào)蓄長江水的需要，年調(diào)蓄水量僅為22071萬m3，尚有7979萬m3水量需干線建設(shè)調(diào)蓄水庫進(jìn)行調(diào)蓄。

f.可以優(yōu)化濟(jì)南市水資源布局、推動(dòng)生態(tài)環(huán)境建設(shè)。長期以來，濟(jì)南市主要采用開發(fā)利用地下水作為供水水源，隨著濟(jì)南市經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，對水資源的需求量日益增大，水資源的不足已成為制約經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的“瓶頸”。為了解決缺水問題，濟(jì)南市委市政府先后實(shí)施了“引黃保泉”工程和玉清湖、鵲山引黃供水工程，南部臥虎山、錦繡川、狼貓山水庫實(shí)現(xiàn)了向市區(qū)供水。在客水和地表水利用方面，形成了南有臥虎山、錦繡川、狼貓山水庫，北有鵲山水庫，西有玉清湖的供水格局。濟(jì)南東部地區(qū)工業(yè)相對密集，水資源需求量大。目前東郊地區(qū)工礦企業(yè)日開采地下水15萬m3，城市供水系統(tǒng)在東郊地區(qū)日開采地下水18萬m3。由于地下水的長期集中開采，東部地區(qū)巖溶水超采區(qū)已由過去的幾個(gè)漏斗區(qū)擴(kuò)大成一個(gè)大超采區(qū)，面積達(dá)300多km2，漏斗中心地下水埋深達(dá)20m，造成泉水干枯、地面沉陷、污水下滲等一系列環(huán)境問題。根據(jù)有關(guān)部門的研究，東部泉域與市區(qū)泉域?yàn)橄嗷ヂ?lián)系、相互制約的一個(gè)整體，地下水位同升同降。東部地區(qū)地下水的超采，也是影響市區(qū)泉群斷流的重要因素。因此，通過正常引水替換地下水、優(yōu)化水資源布局已經(jīng)迫在眉睫。

3 水庫的調(diào)蓄設(shè)計(jì)及實(shí)際調(diào)蓄情況

3.1 設(shè)計(jì)調(diào)蓄水量

根據(jù)文中提到的水量分配原則，東平湖渠首引水流量為50m3/s時(shí)(10—12月加大流量輸水)，利用10月至次年5月的非汛期調(diào)水，最長引水243天，可滿足膠東供水區(qū)95%保證率的需求。東湖水庫調(diào)蓄水量見表1。

表1 東湖水庫調(diào)蓄水量情況分析 單位：萬m3

3.2 水庫實(shí)際調(diào)蓄情況

引江水情況(補(bǔ)水)：2018年和2019年根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際需要，均引入了長江水，其引水情況見表2和表3。2018年、2019年向章丘等地的供水情況見表4、表5。

表2 2018年東湖水庫引江水情況

表3 2018—2019年東湖水庫引江水情況

表4 2017—2018年東湖水庫供水情況

表5 2018—2019年東湖水庫供水情況

由表2～表5可以看出，東湖水庫2018年、2019年補(bǔ)水與供水是成正比的，完全滿足了興建東湖水庫所起到的調(diào)蓄作用。

4 效果分析

根據(jù)東湖水庫興建的必要性前提和實(shí)際調(diào)蓄效果，該水庫的興建達(dá)到了建設(shè)目的，其實(shí)際效果有以下幾方面：

a.因?yàn)樵摰貐^(qū)的引水有71天的引黃濟(jì)青輸水限制，所以在這段時(shí)期的長江水無法通過引黃濟(jì)青工程繼續(xù)向?yàn)H坊以東地區(qū)輸送，整個(gè)膠東輸水干線的引水時(shí)間也因此分成了兩段：?膠東輸水干線西段沿線的濟(jì)南章丘地區(qū)及淄博多市需充分利用中段引黃濟(jì)青工程引黃的71天時(shí)間調(diào)引長江水；?向東營、濰坊、青島、煙臺、威海5個(gè)市在中段非引黃的時(shí)期調(diào)引長江水。在時(shí)間上南水北調(diào)的東線工程與濟(jì)南章丘地區(qū)的輸水沿線實(shí)現(xiàn)了時(shí)間上的相吻合，東湖水庫還保存了在膠東干線中段停止輸水時(shí)的相應(yīng)水量；并且可以按照渠首引水的規(guī)模進(jìn)行滿負(fù)荷大流量的輸水，既能確保東平湖和小清河在汛期的防洪調(diào)度運(yùn)用，又縮短了東平湖實(shí)際的調(diào)蓄時(shí)間。

b.從2018年、2019年的水庫補(bǔ)水和供水情況上看，完全滿足了當(dāng)時(shí)的設(shè)計(jì)要求。首先東湖水庫設(shè)計(jì)的調(diào)蓄能力是合理的，其次東湖水庫所調(diào)蓄的水量能夠滿足當(dāng)?shù)氐膶?shí)際需求。其中，膠東輸水干線東段按濟(jì)南市章丘地區(qū)沿線引黃調(diào)水設(shè)計(jì)規(guī)模4.8～22.0m3/s均勻向各分水口分水，滿足了大流量集中供水的需求。

c.從工程的長期調(diào)度運(yùn)用方面考慮，東湖水庫的建設(shè)起到了在膠東輸水干線西段的調(diào)蓄作用，滿足了工程調(diào)度運(yùn)用的要求。

d.東湖水庫的建成解決了在南水北調(diào)中段引黃濟(jì)青段全長142km線路無調(diào)蓄水庫的問題。

e.東湖水庫的建設(shè)對供水區(qū)城市用水起到了調(diào)蓄作用，延長了供水時(shí)間，有效地解決了供水區(qū)水資源嚴(yán)重不足的問題，實(shí)現(xiàn)了水資源的可持續(xù)利用，為供水區(qū)經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展提供了有利保障。

f.東湖水庫的建設(shè)，減輕了濟(jì)南市東部地區(qū)的地下水超采狀況，同時(shí)優(yōu)化了濟(jì)南市水資源開發(fā)利用布局，實(shí)現(xiàn)了供水保泉，推動(dòng)了當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)建設(shè)的良性發(fā)展。

5 結(jié) 語

本文對東湖水庫興建的必要性和水庫調(diào)蓄的合理性進(jìn)行分析探討。結(jié)果表明，在跨流域長距離的調(diào)水過程中，通過興建調(diào)蓄水庫可以很好地解決輸水沿途不能及時(shí)補(bǔ)充水資源的問題，同時(shí)保證了正常的輸水進(jìn)度，起到了合理分配及時(shí)補(bǔ)充的重要作用。本研究成果可為類似地區(qū)興建調(diào)蓄型水庫提供經(jīng)驗(yàn)。