济南、章丘地区水资源调蓄效果探讨

张 猛

(山东水总有限公司，山东 济南 252000)

1 概 况

南水北调东线工程是从江苏省扬州市的江都水利枢纽向山东及河北等地供水，是国家级跨省界区域工程，其中，济南—引黄济青段工程是东线胶东输水干线工程中重要的一部分。在改线施工中共建设了两座调蓄型水库，一座是双王城水库，另一座是东湖水库，这两座水库的建设主要是为了保障水源在整个运输过程中的安全，并且能够提高供水保证程度。

东湖水库于2010年建成，该水库位于济南市东北部历城区郭店镇老僧口村东北部白云湖与小清河之间，胡家岸引黄灌区内，距济南市区约30km，属于围坝式平原水库。水库的占地总面积为8073.56亩。东湖水库见图1。

图1 东湖水库

1.1 水库的规模

根据东湖水库引水、供水过程，对东湖水库进行调节计算，经多方案比较，确定东湖水库的设计最高蓄水水位为30m，相应最大库容为5377万m3，死水位为19m，死库容为678万m3。水库年入库水量为8785万m3，入库泵站最大设计流量为11.6m3/s，年供水量为8097万m3。其中：向干线滨州、淄博市年供水量为2347万m3，干线方向出库建筑物设计流量为22.0m3/s；向济南市、章丘市的年供水量分别为4050万m3、1700万m3，济南、章丘方向出库涵闸设计流量分别为1.29m3/s、0.54m3/s。本工程设计水平年为2010年，工业及城市生活用水供水保证率为95%。

1.2 总体布置情况

东湖水库采用的是泵站提水充库，涵闸控制出库的运行方式。水库西侧为井家排水沟，东侧为四干排水沟，北邻小清河，南距郭店镇老僧口、李家码头等村庄200～500m，平面形状近似五边形。总体布置包括围坝、干渠分水闸及穿小清河倒虹、入库泵站、入(出)库涵闸以及放水洞等。

1.3 投资概算

水库建设的静态总投资为92669.76万元，其中工程部分静态总投资为39872.24万元，移民环境部分静态总投资为51511.87万元，供电线路工程静态总投资为1285.65万元。

2 兴建东湖水库的必要性

我国北方资源型缺水严重的地区有北京、天津、河北、山东等省部分地区，东湖水库所在的胶东地区也是其中之一。该地区矛盾突出的问题之一就是水资源短缺，并且已经成为该地区经济增长与社会发展最严重的制约因素。一直以来都是利用不间断地引入黄河水来解决当地的水资源短缺问题。引黄路线见图2。

图2 胶东地区引黄路线

随着我国经济的不断发展，社会的不断进步，城市建设越来越完善，很多地区对水资源的需求不断增加，造成了水资源供需矛盾日益突出。我国实施的南水北调工程跨流域调水是解决水资源短缺问题的重要手段。根据胶东地区的水资源情况和干旱缺水的实际问题，充分考虑水资源对该地区各市发展的影响，结合东线输水工程的总体规划及配套工程的合理布局，通过东线可以为胶东地区8个市的57个县、区、市输水，可为总面积为5.8万km2的地区提供水资源的供水保障。因此，修建东湖水库的必要性包括以下几个方面：

a.东湖水库的兴建可以满足干线输水在时间上对东平湖进行调蓄的要求。东平湖位于黄河下游的滞洪区，南水北调东线利用其进行调蓄，是以不影响黄河防洪运用为原则的。济南—引黄济青段下游利用小清河分洪道子槽输水，小清河是鲁中地区横跨5个地级市的一条重要排水河道，汛期的6—9月承担着全流域近1万多km2的防洪除涝任务。小清河分洪道位于小清河干流的中、下游，与干流金家堰闸、青沙湖共同组成小清河中游洪水调度的中心枢纽。因此，为避免防洪和输水产生矛盾，汛期不使用小清河分洪道子槽输水。但是在这个时间段内，又出现了引黄济青输水工程，该输水段为向青岛及沿线地区进行冬季的71天输水过程。所以要在确保71天引黄济青工程输水完成的条件下，同时利用东线胶东输水工程向潍坊市以东的地区进行调引长江水。

b.兴建东湖水库进行调蓄是满足各分水口分水流量和分水量的要求。根据干线渠首设计引水规模、各分水口需调长江水量及各市配套工程规模，自干线末端的威海米山水库开始，按胶东输水干线各段引水时间的调度要求，逐级向上游对各分水口进行水量分配。其中胶东输水干线东段按胶东地区引黄调水设计规模4.8～22.0m3/s均匀向各分水口分水；经调算，向青岛市供水按棘洪滩水库入库设计规模23.5m3/s计算，在冬季引黄调水71天后，需先采用小流量向棘洪滩水库调引长江水充库；中段利用引黄济青工程沿线的东营、潍坊各分水口以及西段沿线各分水口，根据各市现状调蓄工程及引水工程现状，均需要大流量集中供水。

c.东湖水库的兴建可以满足工程调度运用进行调蓄的要求。近年来从黄河引水的水量呈逐年减少的趋势，因此，引黄济青的天数也在逐年增加，也就是说，利用中段时间开展的调引长江水，不论是在工程调度的运用上还是在引水的时间上，引江的与引黄的矛盾越来越突出。

d.东湖水库的兴建可以起到提高干线供水保证率的作用。整个胶东输水干线全长704km，为了预防枯水年带来的水资源短缺及局部渠首段出现水质污染和停水故障等突发事件而造成不能从渠首引水情况，可以利用东湖水库这样的调蓄水库向下游继续供水，保证用水户的用水需求。

e.东湖水库的兴建可以满足济南、滨州、淄博等沿线城市调蓄用水的需要。受南水北调胶东输水干线输水时间及输水规模的影响，输水沿线调蓄水库从干渠引水充库每年只能进行一次。根据胶东输水干线总体水量调度方案，济南、滨州、淄博3市需调引长江水总量为30050万m3，但以上城市配套工程的调蓄能力不能完全满足调蓄长江水的需要，年调蓄水量仅为22071万m3，尚有7979万m3水量需干线建设调蓄水库进行调蓄。

f.可以优化济南市水资源布局、推动生态环境建设。长期以来，济南市主要采用开发利用地下水作为供水水源，随着济南市经济社会的发展，对水资源的需求量日益增大，水资源的不足已成为制约经济社会发展的“瓶颈”。为了解决缺水问题，济南市委市政府先后实施了“引黄保泉”工程和玉清湖、鹊山引黄供水工程，南部卧虎山、锦绣川、狼猫山水库实现了向市区供水。在客水和地表水利用方面，形成了南有卧虎山、锦绣川、狼猫山水库，北有鹊山水库，西有玉清湖的供水格局。济南东部地区工业相对密集，水资源需求量大。目前东郊地区工矿企业日开采地下水15万m3，城市供水系统在东郊地区日开采地下水18万m3。由于地下水的长期集中开采，东部地区岩溶水超采区已由过去的几个漏斗区扩大成一个大超采区，面积达300多km2，漏斗中心地下水埋深达20m，造成泉水干枯、地面沉陷、污水下渗等一系列环境问题。根据有关部门的研究，东部泉域与市区泉域为相互联系、相互制约的一个整体，地下水位同升同降。东部地区地下水的超采，也是影响市区泉群断流的重要因素。因此，通过正常引水替换地下水、优化水资源布局已经迫在眉睫。

3 水库的调蓄设计及实际调蓄情况

3.1 设计调蓄水量

根据文中提到的水量分配原则，东平湖渠首引水流量为50m3/s时(10—12月加大流量输水)，利用10月至次年5月的非汛期调水，最长引水243天，可满足胶东供水区95%保证率的需求。东湖水库调蓄水量见表1。

表1 东湖水库调蓄水量情况分析 单位：万m3

3.2 水库实际调蓄情况

引江水情况(补水)：2018年和2019年根据当地的实际需要，均引入了长江水，其引水情况见表2和表3。2018年、2019年向章丘等地的供水情况见表4、表5。

表2 2018年东湖水库引江水情况

表3 2018—2019年东湖水库引江水情况

表4 2017—2018年东湖水库供水情况

表5 2018—2019年东湖水库供水情况

由表2～表5可以看出，东湖水库2018年、2019年补水与供水是成正比的，完全满足了兴建东湖水库所起到的调蓄作用。

4 效果分析

根据东湖水库兴建的必要性前提和实际调蓄效果，该水库的兴建达到了建设目的，其实际效果有以下几方面：

a.因为该地区的引水有71天的引黄济青输水限制，所以在这段时期的长江水无法通过引黄济青工程继续向潍坊以东地区输送，整个胶东输水干线的引水时间也因此分成了两段：ⓐ胶东输水干线西段沿线的济南章丘地区及淄博多市需充分利用中段引黄济青工程引黄的71天时间调引长江水；ⓑ向东营、潍坊、青岛、烟台、威海5个市在中段非引黄的时期调引长江水。在时间上南水北调的东线工程与济南章丘地区的输水沿线实现了时间上的相吻合，东湖水库还保存了在胶东干线中段停止输水时的相应水量；并且可以按照渠首引水的规模进行满负荷大流量的输水，既能确保东平湖和小清河在汛期的防洪调度运用，又缩短了东平湖实际的调蓄时间。

b.从2018年、2019年的水库补水和供水情况上看，完全满足了当时的设计要求。首先东湖水库设计的调蓄能力是合理的，其次东湖水库所调蓄的水量能够满足当地的实际需求。其中，胶东输水干线东段按济南市章丘地区沿线引黄调水设计规模4.8～22.0m3/s均匀向各分水口分水，满足了大流量集中供水的需求。

c.从工程的长期调度运用方面考虑，东湖水库的建设起到了在胶东输水干线西段的调蓄作用，满足了工程调度运用的要求。

d.东湖水库的建成解决了在南水北调中段引黄济青段全长142km线路无调蓄水库的问题。

e.东湖水库的建设对供水区城市用水起到了调蓄作用，延长了供水时间，有效地解决了供水区水资源严重不足的问题，实现了水资源的可持续利用，为供水区经济社会的发展提供了有利保障。

f.东湖水库的建设，减轻了济南市东部地区的地下水超采状况，同时优化了济南市水资源开发利用布局，实现了供水保泉，推动了当地生态建设的良性发展。

5 结 语

本文对东湖水库兴建的必要性和水库调蓄的合理性进行分析探讨。结果表明，在跨流域长距离的调水过程中，通过兴建调蓄水库可以很好地解决输水沿途不能及时补充水资源的问题，同时保证了正常的输水进度，起到了合理分配及时补充的重要作用。本研究成果可为类似地区兴建调蓄型水库提供经验。