白云水庫工程取用水可靠性與可行性分析

王 帥，孫法圣

（山東省水利勘測設計院，山東 濟南250014）

白云水庫位于濟南市章丘區白云湖鎮與高官寨鎮交界處，小清河以南、胡家岸東干渠以東、白云湖以北。水庫設計最高蓄水位28.32 m，總庫容1 641萬m3，調蓄庫容1 530萬m3，死庫容111萬m3。水庫充庫水源為黃河水和當地地表水繡江河。白云水庫建設任務是通過興建一定規模的調蓄工程充分利用黃河水和章丘區當地地表水，為章丘中心城區、北部十鄉鎮和濟南東部城區的城市部分用水提供水源。

1 區域水資源狀況及開發利用現狀

1.1 基本概況

章丘區主要河流有黃河、小清河、繡江河、杏花河、巨野河，有滯洪區2處，即白云湖和芽莊湖；有中型水庫4座，分別為大站水庫、垛莊水庫、杜張水庫、杏林水庫；有南水北調蓄水庫—東湖水庫1座；有小型水庫38座，塘壩460座，分布在南部和東部山區。全市已形成“南北貫通、東西互濟，庫河相聯、蓄泄兼籌”的水系工程網絡。

1.2 水資源狀況

1）水資源總量。濟南市多年平均水資源總量為17.0億m3，不同頻率20%、50%、75%、95%時的水資源總量分別為22.9億m3、15.9億m3、11.4億m3、6.7億m3。

2）水資源特點。濟南市人均水資源量為239 m3，遠遠低于全國人均水資源量2 300 m3，而按照全球標準人均水資源量低于1 000 m3的地區為極度缺水地區。多年平均降水年內分配的特點表現為汛期集中，季節分配不均勻。多年平均汛期降水量為419～568 mm，汛期四個月的降水占全年的71.9%～76.7%。夏季6～8月降水最多，集中了全年降水量的62.6%～68.3%。降水的年際變化較為劇烈，主要表現為最大與最小年降水量的比值（即極值比）較大，年降水量變差系數較大和年際間豐枯變化頻繁等特點。黃河以南雨量站年降水量極值比一般小于4.0，黃河以北一般大于4.0。平原區年降水量極值比一般比山丘區要大。

1.3 水資源開發利用程度

水資源開發利用程度以當地地表水資源開發率、地下水開采率和水資源綜合開發利用率3個指標來衡量。通過對濟南市水資源分析范圍內多年平均實際供水量分析可知，近5年濟南市水資源分析范圍內當地地表水平均開發利用率為29.2%，地下水開采率為68.5%，水資源綜合開發利用率為52.2%。2015年濟南市當地地表水平均開發利用率為19.0%，地下水開采率為63.1%，水資源綜合開發利用率為43.8%。

2 白云水庫取用水合理性分析

2.1 取水合理性分析

2.1.1 取水過程

1）黃河水：引黃路徑為胡家岸引黃閘（泵站）—東干渠—沉沙條渠—入庫泵站。自胡家岸引黃閘前泵站起至引黃東干渠穿小清河倒虹吸南100 m處新建白云水庫分水閘，該段全長16 km。其中總干渠長2 km，東干渠至入白云水庫分水閘14 km。胡家岸閘前泵站設計引水流量7.26 m3/s，總干渠底寬7 m，深2.47 m，設計引水流量20 m3/s，東干渠底寬2 m，深2.24 m，設計引水流量8 m3/s，考慮水量沿途渠道損失，如庫流量為6.6 m3/s。

2）當地地表水：當地地表水可通過“繡江河—繡江河分洪道—引黃東干渠—新建泵站和管道”。自繡江河始端起，沿繡江河向下至大溝崖攔河閘，向西經分洪道至引黃東干渠，在四干排處新建泵站，通過管道輸水至白云水庫沉沙池，全長33.3 km。其中繡江河始端至大溝崖攔河閘長20 km，分洪道長3.5 km，引黃東干渠段長7 km，新建泵站至白云水庫沉沙池段管道長2.8 km。

2.1.2 供水過程

1）向章丘中心城區、北部十鎮供水。規劃依托新建的白云水庫，在潘王路西側、寧家埠鎮的西北部新建一座地表水廠—白云水廠，黃河水和章丘當地地表水經水庫調蓄后由水庫東南角的出庫泵站送入白云水廠，規劃白云水廠位于水庫以南8 km處。該水廠的總供水規模20萬m3/d，覆蓋中北部的寧家埠等10個鎮（街道），以置換其現狀地下水源。規劃占地面積9 hm2。白云水廠沿潘王路往北敷設一條DN1000的水廠輸水管線，供給各鎮街水廠。白云水廠沿潘王路往南近期規劃敷設兩條DN1200水廠輸水管線至城區加壓站，為主城區供水。

2）向濟南東部城區供水。白云水庫向濟南東部供水依托東湖水庫向濟南東部供水管網和東湖水廠。規劃依托東湖水庫，在歷城區董家鎮謝家屯新建東湖水廠，供水范圍主要為濟南市東繞城高速以東區域，設計規模為30萬m3/d，由水廠鋪設至東部城區的管網正在規劃中。由白云水庫鋪設DN1200管道至東湖水庫濟南供水泵站前池。

通過以上分析，水庫取水充庫具有相應的配套工程，取水條件優越，且水庫供水具有規劃的配套水廠和供水管網。綜上，白云水庫取水、供水過程是合理的。

2.2 用水合理性分析

1）生活用水水平分析。根據前述分析，濟南市東部城區2020年、2025年綜合生活用水定額分別為166.0 L/（人·d）、164.4 L/（人·d），符合《室外給水設計規范》（GB50013-2014）中二區特大城市日均綜合生活用水定額為150～240 L/人·d的要求。且2020年、2025年城鎮生活用水定額分別為115 L/（人·d）、120.0 L/（人·d），符合山東省節水型社會建設技術指標中規定的120 L/（人·d）的標準，已達到節水型社會標準，用水基本合理。

2）工業用水水平分析。2020年濟南市東部城區萬元工業增加值取水量10.8 m3/萬元，接近山東省節水型社會建設技術指標要求；2025年濟南市東部城區萬元工業增加值取水量9.0 m3/萬元，用水水平較高，已達到山東省節水型社會建設技術指標要求，用水基本合理。

3）澆灑道路及綠地用水水平分析。規劃年濟南市東部城區單位道路面積、綠地面積指標分別為2.0 L/（m2·d）、1.1 L/（m2·d），符合《室外給水設計規范》（GB5003-2006）中澆灑道路用水定額2.0～3.0 L/（m2·d）、澆灑綠地用水定額1.0～3.0 L/（m2·d）的規定。經分析，單位面積道路及綠地用水量指標符合相關規范要求。

4）管網漏損率分析。2020年、2025年濟南市東部城區管網漏損率為11%、10%，符合《室外給水設計規范》（GB5003-2006）中管網漏損率為10%～12%的要求。

5）未預見水量分析。規劃年未預見水量年按前四項水量之和的8%計。根據《室外給水設計規范》（GB5003-2006），未預見水量應根據水量預測時難以預見因素的程度確定，宜采用前四項水量之和的8%～12%。因此，未預見水量滿足相關規范要求。

綜上分析，本項目用水基本合理。

3 白云水庫取用水量分析

白云水庫年供水量5 760萬m3，考慮水庫至水廠之間的管道輸水損失5%，設計供水能力20.0萬m3/d。其中，向章丘中心城區、北部十鎮均勻供水，日供水量14.0萬m3/d，供水時間365 d，供水保證率95%；向濟南市東部城區日供水量1.0萬m3/d，供水時間365 d，供水保證率95%。白云水庫設計取用黃河水5 662萬m3/a，設計引水流量6.6 m3/s，設計年年引水天數99.3 d；設計取用章丘區當地地表水314萬m3/a；設計總充庫水量5 976萬m3/a。按照“以供定需”的思路進行水庫興利調算，成果見表1。

由表1可知：95%保證率下，白云水庫充庫水量5 976萬m3/a，扣除蒸發滲漏量213萬m3/a，總供水量5 763萬m3/a（合15.8萬m3/d），扣除管道輸水損失后可向城市供水15.0萬m3/d。章丘區缺水量14.0萬m3/d可優先滿足，供水天數365 d，供水保證率95%；向濟南東部城區供水1.0萬m3/d，供水天數365 d，供水保證率95%。

表1 章丘區白云水庫興利調節計算成果表

4 取水可靠性與可行性分析

1）根據白云水庫水庫興利調節計算成果，水庫建成后，每年充庫水量為5 976萬m3，考慮水庫與水廠間管道滲漏5%后，水庫可滿足水廠日供水量15萬m3/d的要求。

2）根據當地地表水水源論證成果，來水頻率95%情況下，當地地表水可利用量為314萬m3；根據黃河水水資源論證成果，來水頻率95%情況下胡家岸引黃閘可引水天數為197 d，引黃閘能達到設計引水流量，根據《章丘市胡家岸灌區續建配套與節水改造工程可行性研究報告》胡家岸灌區每年可節約用水1 912萬m3，用于白云水庫充庫；根據附件6和附件7，玉清湖水庫每年轉讓3 750萬m3引黃指標可用于白云水庫充庫。

3）胡家岸灌區有兩個引黃閘，章丘區右岸黃堤65+162處的胡家岸引黃閘和章丘區右岸黃堤73+480處的土城子引黃閘，兩引黃閘相距8.3 km。考慮白云水庫充庫引水距離，并充分利用已有明渠，可研設計中提出從胡家岸閘引水充庫，引水路徑為胡家岸引黃閘（泵站）—東干渠—沉沙條渠—入庫泵站。充庫流量綜合引水工程渠首引水能力、渠道及建筑物過流能力、沿線黃河水的利用等因素確定。胡家岸引黃泵站引水能力為7.26 m3/s，經過沿途渠道水損失后，至沉沙池流量為6.9 m3/s，至入庫泵站量為6.6 m3/s。因此，黃河水充庫流量確定為6.6 m3/s。

4）通過水質檢測，引黃水和當地地表水水質均滿足《地表水環境質量標準基本項目標準限值》Ⅲ類標準。水質符合城市集中式水源地功能要求。

綜合以上分析，白云水庫工程向供水區供水是可行的，水源是可靠的，水量、水質均滿足供水要求。