膠州市膠河調水工程可行性分析

黃宗章 姜善恩 遲俊蘭

(膠州市水利局，山東膠州 266300)

膠州市地處膠東半島西南部，膠州灣西北畔，水資源的匱乏已嚴重制約了膠州市社會經(jīng)濟的發(fā)展。實施膠河調水工程，即通過在膠河建立閘壩，攔蓄膠河地表徑流，通過引水渠道，依靠自然地形，使膠河水源自西向東輸送，增大山洲水庫向膠州城區(qū)的供水能力，緩解城區(qū)供水壓力。因此，實施膠河調水工程迫在眉睫。

1 項目建設必要性

按照《膠州市水資源總體規(guī)劃》統(tǒng)計成果，膠州市現(xiàn)狀年水庫供水50%保證率情況下，供水量大于需水量，余水2185.7×104m3;供水75%和95%保證率時，分別缺水2641.4×104m3、4759.6×104m3;在干旱和半干旱年份總體缺水較大。以膠州城區(qū)為單元進行需水預測，至2020年城市需水4688×104m3，2025年需水量8640×104m3。按照現(xiàn)有水源地供水能力預測分別缺水2588×104m3和6540×104m3，缺水率分別為123%和311%。隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，至2020年和2025年，按照現(xiàn)狀工程的供水能力，缺口將繼續(xù)增大。

山洲水庫位于膠州市洋河中上游，控制流域面積68km2，水庫于1958年8月建成攔水，是一座兼有灌溉、防洪、城市供水、水產(chǎn)養(yǎng)殖等多種經(jīng)營效益的中型水庫。水庫興利水位41.8m，對應庫容1400萬m3，允許最高水位44.3m，總庫容2400萬m3。山洲水庫是膠州市主要供水水源地，目前供水能力為2.0×104m3/d，膠河調水工程目的為充分利用膠河水源，向山洲水庫調水，調水工程完工后可日引水5×104m3，其中2×104m3/d可供城市用水，余下水量可解決當?shù)丶把赝竟まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活、生態(tài)用水，增加山洲水庫向膠州城區(qū)的供水能力，使山洲水庫的供水能力達到4.0×104m3/d。

2 供水水源狀況

2.1 膠河功能定位

膠河河長100km，流域面積608km2，在膠州境內河長24.2km。河流主要特征是上游河床斷面寬，下游河床斷面窄，上游山丘區(qū)比降陡，河床一般寬200m，下游山區(qū)比降緩，河道狹小，一般寬60m。

根據(jù)青島市人民政府頒發(fā)的《青島市生活飲用水地表水保護區(qū)劃》的劃定，膠河功能定位為生活飲用水水源，起始河段自青島市黃島區(qū)六汪鎮(zhèn)魯山至濰坊高密市王吳水庫全線，河段長度41.4km，保護區(qū)級別為二級，水質控制標準為《地表水環(huán)境質量標準》Ⅲ類。

2.2 膠河水質狀況

青島市水環(huán)境監(jiān)測中心對城市飲用水地表水源地每年3次取樣進行水質監(jiān)測，膠河布置2個監(jiān)測斷面，分別是柏鄉(xiāng)、鋪集，從歷次水質資料分析，膠河水質狀況良好，符合Ⅲ類水標準。青島水環(huán)境監(jiān)測中心對汛期水質進行取樣，柏鄉(xiāng)斷面和鋪集斷面水質均為Ⅲ類。

3 山洲水庫可供水量計算

3.1 現(xiàn)狀山洲水庫可供水量計算

現(xiàn)狀山洲水庫可引水量是指山洲水庫自身來水面積下，地表徑流經(jīng)過水庫調節(jié)的設計供水量。以山洲水庫控制流域面積的來水系列進行水庫調節(jié)計算，求得不同保證率的年可供水量。成果見表1。

山洲水庫按照4×104m3/d、3×104m3/d的供水能力向膠州市供水，統(tǒng)計計算相應保證率成果。成果見表2。

表1 現(xiàn)狀山洲水庫不同保證率可供水量成果

表2 現(xiàn)狀山洲水庫供水保證率計算成果

3.2 工程實施后山洲水庫可供水量計算

將膠河不同引水流量的引水系列，扣除渠道損失后和山洲水庫以上流域的來水系列相加，作為山洲水庫來水系列，調算山洲水庫的不同保證率的可供水量。成果見表3。

表3 工程實施后山洲水庫(加膠河引水)不同保證率可供水量成果

山洲水庫按照4×104m3/d的供水能力向膠州市供水，統(tǒng)計計算膠河引水工程后的相應保證率成果。成果見表4。

表4 山洲水庫供水保證率計算成果

3.3 成果比對

3.3.1 膠河可引水量比對

對不同引水流量的可引水量進行分析比較，引水流量為5m3/s為最優(yōu)，保證率75%、95%及多年平均可引水量分別為580.18×104m3/d、85.4×104m3、1218×104m3，當引水流量繼續(xù)加大時，由于受來水影響，保證率75%、95%時，可引水量不再增加。比對成果見表5。

表5 不同引水流量各設計頻率可引水量比對

3.3.2 山洲水庫可供水量比對

將山洲水庫不引水和引水情況下(引水流量5.0m3/s)的可供水量進行比對，保證率為75%和95%時，年分別增加供水為931×104m3和411×104m3，增加幅度86%和59%。比對成果見表6。

表6 山洲水庫不同保證率可供水量比對

按照5m3/s的引水規(guī)模，將渠首攔河閘的蓄水與山洲水庫的蓄水聯(lián)合調算，求得山洲水庫P=95%時的日供水量為3.35×104m3，膠河引水工程完成后增加的供水量為1.45×104m3/d。

3.3.3 山洲水庫供水量保證率比對

按照山洲水庫4×104m3/d、3×104m3/d的供水能力向膠州市供水，比對引水前后保證率變化。山洲水庫以3×104m3/d向膠州供水，供水保證率只有75%，引水工程建成后，供水保證率將超過95%，山洲水庫以4×104m3/d向膠州供水供水保證率只有55%;引水工程建成后，供水保證率將提高到90%;保證率的提高比較明顯。比對成果見表7。

表7 水庫供水保證率計算比對

通過上述計算和成果比對，膠河調水工程能夠加強山洲水庫的供水能力和供水保證率，引水流量以5.0m3/s為最優(yōu)，多年平均可引水量1218×104m3，來水頻率75%和95%情況下可引水量分別為580×104m3、85.4 ×104m3。

膠河以5.0m3/s的流量向山洲水庫引水，增加了山洲水庫的供水能力，在供水保證率95%情況下，水庫的供水能力將達到3.35×104m3/d，比工程實施前增加1.45×104m3/d;工程實施后，山洲水庫以4.0×104m3/d的供水量向膠州城區(qū)供水，保證率將由55%提高到90%，滿足城市供水保證率要求。

4 工程方案比選

4.1 工程等別和標準

膠河調水工程設計引水流量為5.0m3/s，依據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標準》有關規(guī)定，確定工程等別為Ⅳ等，規(guī)模為小(1)型，主要建筑物級別為4級。

根據(jù)工程級別，參照河道治理標準確定膠河干流攔河閘壩設計防洪標準為20年一遇設計，50年一遇校核，設計過閘洪峰流量580m3/s，校核過閘洪峰流量780m3/s。

4.2 工程選址

按照工程性質分為攔河閘樞紐工程和輸水線路工程。

攔河閘工程選址有兩個方案:方案一在諸張公路現(xiàn)張家屯攔河閘位置;方案二在良鄉(xiāng)村后修建攔河閘。方案一:張家屯攔河閘庫容較小，如果加大攔蓄庫容，將淹沒上游諸城境內的土地，方案二:位置可以修建庫容比較大的攔河閘，還可以與上游的張家屯閘聯(lián)合使用，所以選擇方案二，即以膠河張家屯橋為河道測量起始樁號0+000，向下游延伸，攔河閘工程對應樁號為2+400。

輸水線路自攔河閘右岸至山洲水庫大壩左側，按照地形走勢，分為兩個線路方案:方案一采用暗渠和壓力管組合，利用自然地理高差，輸水自流至山洲水庫;方案二采用暗渠、隧洞和壓力管組合，與方案一相比該方案由于隧洞穿越丘陵地區(qū)，線路較短。

4.3 方案比選

本工程共分兩個方案，取水口相同，輸水線路不同。方案一:取水口位置位于膠河良鄉(xiāng)村后，河道測量樁號2+400斷面處，取水口底高程61.00m，引水線路總長19341m，采用暗渠和有壓管結合輸水。方案二:取水口位置與方案一相同，取水口底高程61.00m，引水線路總長16375m，采用暗渠、隧洞、有壓管結合輸水。

相同點:方案一和方案二相比，共同點在于取水口樞紐工程相同。

不同點:方案一與方案二相比輸水線路較長，開挖土方較多，工程投資較大;方案二需開挖一段隧道。

優(yōu)缺點:方案一渠道距離長，施工相對簡單，投資大;方案二渠道距離短，隧道施工相對難度較大，投資較小。

根據(jù)兩個方案對比，方案二總體工程投資較小，雖然隧道施工相對有一定難度，但目前的技術條件完全能夠解決，應該作為優(yōu)選方案。

5 經(jīng)濟評價

本工程任務為引取膠河可水至山洲水庫，并分水至里岔、張應兩鎮(zhèn)發(fā)展高效農(nóng)業(yè)，工程建成后山洲水庫可向膠州城區(qū)年增加供水528萬m3，并在來水頻率P=75%時向沿途鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水300萬m3，供水效益計算采用分攤系數(shù)法計算，經(jīng)濟凈現(xiàn)值:is=7%，ENPV=3825.17萬元;經(jīng)濟內部收益率:EIRR=9.730%;經(jīng)濟效益費用比為:1.288。

該項工程經(jīng)濟內部收益率大于社會折現(xiàn)率7%，經(jīng)濟凈現(xiàn)值大于零，經(jīng)濟效益費用比大于1.0，表明該項工程在經(jīng)濟上是合理的。

6 結論及建議

6.1 結論

膠河調水工程目的在于充分利用膠州市境內的水資源，自膠河調取地表徑流輸送至山洲水庫，增加山洲水庫的供水能力。同時，可以供給沿途的里岔、張應兩處鄉(xiāng)鎮(zhèn)需水。解決膠州水資源緊缺的矛盾，為膠州市的經(jīng)濟發(fā)展提供水量支持。工程建設將增加膠州城區(qū)的供水保證率，在P=95%的情況下，增加供水能力528×104m3，工程將山洲水庫向膠州城區(qū)按每天4×104m3供水的保證率由55%提高到90%，同時在P=75%的情況下還可為沿途鄉(xiāng)鎮(zhèn)提供300萬m3的水量用于鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水和發(fā)展高效農(nóng)業(yè)，效益顯著，工程建設非常必要。

6.2 建議

膠州屬嚴重的缺水地區(qū)，水資源極度匱乏，現(xiàn)狀年缺水4759.6萬m3。同時，由于膠州市特殊的地理位置，可以興建開發(fā)利用水資源工程的地點不多，為盡快緩解膠州市的缺水狀況，該工程應盡快實施，提出以下建議:

a.水質保護:膠河調水工程最終供水目標為膠州市區(qū)用水，要求膠河取水口水質達到生活飲用水水源地標準，因此，應加強取水斷面以上區(qū)域水環(huán)境保護。

b.工程管理:本工程輸水線路較長，工程管件較多，應加強線路巡查和設備維護、維修，保證工程安全、高效運行。

c.水量調配:為了充分發(fā)揮調水效益，山洲水庫向膠州市區(qū)供水應合理調度，在汛期來臨前預留充分庫容，增加攔蓄量。