濟南、章丘地區水資源調蓄效果探討

張 猛

(山東水總有限公司，山東 濟南 252000)

1 概 況

南水北調東線工程是從江蘇省揚州市的江都水利樞紐向山東及河北等地供水，是國家級跨省界區域工程，其中，濟南—引黃濟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了兩座調蓄型水庫，一座是雙王城水庫，另一座是東湖水庫，這兩座水庫的建設主要是為了保障水源在整個運輸過程中的安全，并且能夠提高供水保證程度。

東湖水庫于2010年建成，該水庫位于濟南市東北部歷城區郭店鎮老僧口村東北部白云湖與小清河之間，胡家岸引黃灌區內，距濟南市區約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 水庫的規模

根據東湖水庫引水、供水過程，對東湖水庫進行調節計算，經多方案比較，確定東湖水庫的設計最高蓄水水位為30m，相應最大庫容為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，入庫泵站最大設計流量為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計流量為22.0m3/s；向濟南市、章丘市的年供水量分別為4050萬m3、1700萬m3，濟南、章丘方向出庫涵閘設計流量分別為1.29m3/s、0.54m3/s。本工程設計水平年為2010年，工業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，涵閘控制出庫的運行方式。水庫西側為井家排水溝，東側為四干排水溝，北鄰小清河，南距郭店鎮老僧口、李家碼頭等村莊200～500m，平面形狀近似五邊形。總體布置包括圍壩、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

水庫建設的靜態總投資為92669.76萬元，其中工程部分靜態總投資為39872.24萬元，移民環境部分靜態總投資為51511.87萬元，供電線路工程靜態總投資為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重的地區有北京、天津、河北、山東等省部分地區，東湖水庫所在的膠東地區也是其中之一。該地區矛盾突出的問題之一就是水資源短缺，并且已經成為該地區經濟增長與社會發展最嚴重的制約因素。一直以來都是利用不間斷地引入黃河水來解決當地的水資源短缺問題。引黃路線見圖2。

圖2 膠東地區引黃路線

隨著我國經濟的不斷發展，社會的不斷進步，城市建設越來越完善，很多地區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。我國實施的南水北調工程跨流域調水是解決水資源短缺問題的重要手段。根據膠東地區的水資源情況和干旱缺水的實際問題，充分考慮水資源對該地區各市發展的影響，結合東線輸水工程的總體規劃及配套工程的合理布局，通過東線可以為膠東地區8個市的57個縣、區、市輸水，可為總面積為5.8萬km2的地區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方面：

a.東湖水庫的興建可以滿足干線輸水在時間上對東平湖進行調蓄的要求。東平湖位于黃河下游的滯洪區，南水北調東線利用其進行調蓄，是以不影響黃河防洪運用為原則的。濟南—引黃濟青段下游利用小清河分洪道子槽輸水，小清河是魯中地區橫跨5個地級市的一條重要排水河道，汛期的6—9月承擔著全流域近1萬多km2的防洪除澇任務。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度的中心樞紐。因此，為避免防洪和輸水產生矛盾，汛期不使用小清河分洪道子槽輸水。但是在這個時間段內，又出現了引黃濟青輸水工程，該輸水段為向青島及沿線地區進行冬季的71天輸水過程。所以要在確保71天引黃濟青工程輸水完成的條件下，同時利用東線膠東輸水工程向濰坊市以東的地區進行調引長江水。

b.興建東湖水庫進行調蓄是滿足各分水口分水流量和分水量的要求。根據干線渠首設計引水規模、各分水口需調長江水量及各市配套工程規模，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間的調度要求，逐級向上游對各分水口進行水量分配。其中膠東輸水干線東段按膠東地區引黃調水設計規模4.8～22.0m3/s均勻向各分水口分水；經調算，向青島市供水按棘洪灘水庫入庫設計規模23.5m3/s計算，在冬季引黃調水71天后，需先采用小流量向棘洪灘水庫調引長江水充庫；中段利用引黃濟青工程沿線的東營、濰坊各分水口以及西段沿線各分水口，根據各市現狀調蓄工程及引水工程現狀，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度運用進行調蓄的要求。近年來從黃河引水的水量呈逐年減少的趨勢，因此，引黃濟青的天數也在逐年增加，也就是說，利用中段時間開展的調引長江水，不論是在工程調度的運用上還是在引水的時間上，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。整個膠東輸水干線全長704km，為了預防枯水年帶來的水資源短缺及局部渠首段出現水質污染和停水故障等突發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蓄水庫向下游繼續供水，保證用水戶的用水需求。

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

f.可以優化濟南市水資源布局、推動生態環境建設。長期以來，濟南市主要采用開發利用地下水作為供水水源，隨著濟南市經濟社會的發展，對水資源的需求量日益增大，水資源的不足已成為制約經濟社會發展的“瓶頸”。為了解決缺水問題，濟南市委市政府先后實施了“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、狼貓山水庫實現了向市區供水。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。濟南東部地區工業相對密集，水資源需求量大。目前東郊地區工礦企業日開采地下水15萬m3，城市供水系統在東郊地區日開采地下水18萬m3。由于地下水的長期集中開采，東部地區巖溶水超采區已由過去的幾個漏斗區擴大成一個大超采區，面積達300多km2，漏斗中心地下水埋深達20m，造成泉水干枯、地面沉陷、污水下滲等一系列環境問題。根據有關部門的研究，東部泉域與市區泉域為相互聯系、相互制約的一個整體，地下水位同升同降。東部地區地下水的超采，也是影響市區泉群斷流的重要因素。因此，通過正常引水替換地下水、優化水資源布局已經迫在眉睫。

3 水庫的調蓄設計及實際調蓄情況

3.1 設計調蓄水量

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

表1 東湖水庫調蓄水量情況分析 單位：萬m3

3.2 水庫實際調蓄情況

引江水情況(補水)：2018年和2019年根據當地的實際需要，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蓄作用。

4 效果分析

根據東湖水庫興建的必要性前提和實際調蓄效果，該水庫的興建達到了建設目的，其實際效果有以下幾方面：

a.因為該地區的引水有71天的引黃濟青輸水限制，所以在這段時期的長江水無法通過引黃濟青工程繼續向濰坊以東地區輸送，整個膠東輸水干線的引水時間也因此分成了兩段：?膠東輸水干線西段沿線的濟南章丘地區及淄博多市需充分利用中段引黃濟青工程引黃的71天時間調引長江水；?向東營、濰坊、青島、煙臺、威海5個市在中段非引黃的時期調引長江水。在時間上南水北調的東線工程與濟南章丘地區的輸水沿線實現了時間上的相吻合，東湖水庫還保存了在膠東干線中段停止輸水時的相應水量；并且可以按照渠首引水的規模進行滿負荷大流量的輸水，既能確保東平湖和小清河在汛期的防洪調度運用，又縮短了東平湖實際的調蓄時間。

b.從2018年、2019年的水庫補水和供水情況上看，完全滿足了當時的設計要求。首先東湖水庫設計的調蓄能力是合理的，其次東湖水庫所調蓄的水量能夠滿足當地的實際需求。其中，膠東輸水干線東段按濟南市章丘地區沿線引黃調水設計規模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.從工程的長期調度運用方面考慮，東湖水庫的建設起到了在膠東輸水干線西段的調蓄作用，滿足了工程調度運用的要求。

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

e.東湖水庫的建設對供水區城市用水起到了調蓄作用，延長了供水時間，有效地解決了供水區水資源嚴重不足的問題，實現了水資源的可持續利用，為供水區經濟社會的發展提供了有利保障。

f.東湖水庫的建設，減輕了濟南市東部地區的地下水超采狀況，同時優化了濟南市水資源開發利用布局，實現了供水保泉，推動了當地生態建設的良性發展。

5 結 語

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