德州市南水北调调蓄工程规模研究

2012-07-18李洪亮王建华付志国董现玲

中国水利 2012年14期

李洪亮，王建华，付志国，董现玲

（1.山东省德州市李家岸灌区管理局，251500，德州；2.山东省德州市水利局水利科学研究所，253014，德州）

一、供水区基本情况

南水北调山东省德州市受水区为夏津、武城、德城、陵县、平原、宁津、乐陵、庆云等 8 个县（市、区），土地面积6 939 km2，占全市总土地的67%；耕地面积 36万 hm2，占全市耕地总面积的67.19%；人口395.15万人，占全市总人口的70%，其中非农业人口118.64万人，城市化率仅为30%，农业人口276.51万人；工业总产值1 554.06亿元，占全市工业总产值的71.5%；粮食总产量326.18万t，占全市粮食总产量的59.05%；年人均收入7 195.7元，为全市人均收入的103.62%；地区生产总值为850.53亿元，占全市地区生产总值的71.9%。

工程区现有丁庄、丁东、庆云（严务）、小店、勾盘河、宁津、夏津、相家河、杨安镇等9座平原水库，总库容17520万m3，年供水能力31279万m3。

现状供水区城市生活和工业供水水源主要是地下水和水库黄河水。德城区和宁津县黄河水占一半以上，庆云县黄河水只供城市生活，工业用水还是依靠地下水，平原县黄河水只供部分城市生活，其他县市均采用地下水水源。

二、供水区水资源供需预测及需调水量分析成果

1.水资源供需平衡分析

根据经济发展预测进行供水区水资源平衡分析，成果如表1。

2.需调水量分析

上述水资源平衡分析中供水量中引调江水量为 2010年 2.0亿m3，2020年 2.0亿 m3，2030年为 2.5亿 m3。因此德州市的江水分配水量基本是合理的。根据平衡分析，对各分水口水量进行了水量调整，成果见表2。

表1 供水区各水平年多年平均三次平衡成果表

根据2008年、2009年统计资料，对供水区各县（市、区）的缺水量进行了复核，各县（市、区）的分水量基本符合实际。分水口水量中大屯水库分水口是合理的，其他两个分水口水量没有考虑水量损失，需其他水源补充，因此，在工程规划中采用黄河水补充。

三、调蓄工程概述

1.兴建调蓄工程的必要性

根据《南水北调工程实施意见》，南水北调东线第一期供水时段是每年10月、11月和来年4月、5月共4个月。而城市工业生活用水却是持续不间断供水，只有兴建一定库容的调蓄水库，才能保证江水供水目标的实现。

2.工程规划总体布局

夏津单元：自分水口分水后，利用六五河引水至水库前，新建入库泵站侧向引水入白马湖水库，出库泵站位于北库区东坝段南端，后接供水管道，沿308国道供水至水厂。

大屯单元：自分水口分水后，利用主干线上的大屯水库蓄水，新建出库泵站，经切换间后分别通过管道向武城县水厂、德城区三水厂供水。

旧城河单元：由分水闸分水后，经堤上旧城河入马颊河，通过马颊河仙人桥、安庄拦河闸及马才拦河闸节制，利用小庄沟引水入新鬲津河水库，由供水管道向陵县水厂供水；通过马洪干沟引水入龙门水库，由供水管道向平原县水厂供水；利用马颊河故道—宁陵输水渠引水入大柳水库，由供水管道向宁津县水厂供水。通过马颊河南杜拦河闸节制，新建泵站提水入红云水库，由供水管道向乐陵市水厂供水；通过马颊河大道王拦河闸节制，利用东西宗调节闸和德惠新河引水入南侯水库，由供水管道向庆云县水厂供水。

四、南水北调调蓄计算

计算调蓄规模首先根据方案比选确定的水库库址，确定供水线路。然后按照供水方案拟定供水目标和水量，根据来用水情况，通过水库调节计算确定调蓄规模。

1.计算原则

①大屯水库不与引黄灌溉交叉，白马湖、龙门、红云、大柳等水库引水线路虽和引黄灌溉引水线路交叉，但对农业灌溉用水影响不大，通过论证供水方案可不考虑农业用水，而新鬲津河、南侯水库工程阻断了农业灌溉用水线路，需考虑农业用水方案。

②来水过程按照南水北调东线来水情况，根据国家南水北调供水方案，南水北调工程的引水时间，每年10月、11月和来年 4月、5月共 4个月，引水天数为122天。

③水库调蓄采取引江水与引黄水和当地径流相机充库的调蓄方式。

④引江水主要为供水区城镇生活和工业供水。其他充库水在优先保证城镇供水的同时，相机供给农业用水。

⑤引水期主要为江水供水期及汛末径流拦蓄可利用期和引黄有效保证期。

⑥以引江水为主要调蓄目标，以规划调蓄工程为基础，结合本次规划调蓄工程建设进行调蓄计算。

⑦引江水量输水损失供水区统一考虑确定为10%。供水仍按各县市需水量分配量，损失水量用当地水资源补充，调蓄计算时，用当地水资源补充，满足供水区不同水平年用水需求。

2.调蓄特性关系

工程规划7座水库：夏津白马湖水库、武城大屯水库、陵县新鬲津河水库、宁津大柳水库、乐陵红云水库、庆云南侯水库。根据测量计算绘制各水库的“水位—面积—库容”关系图表。

3.水量损失

（1）蒸发损失

水库蒸发损失计算参照德州市1957年降水、蒸发资料进行，以陆上水面蒸发量为基数换算为水库水面蒸发量，蒸发取最大1968年1389.2mm，减去多年平均年水面降水量。成果见表3。

图1 德州市南水北调调蓄工程布置框图

表2 德州市南水北调分水口分水量情况表

表3 德州市水库蒸发损失计算成果表

表4 德州市南水北调利用调蓄水库调节计算成果表

（2）渗漏损失

水库的渗漏量与水库的水位相关，根据各水库的工程地质状况和采取的截渗措施，各水库的渗漏损失采用渗漏系数法计算。

4.调蓄计算

（1）引水入库流量

方案一是按分配水量同时引水，流量按比例分配；方案二是各引水渠按上下游顺序轮流引水，规模均为6.5 m3/s。无论从技术和经济及调度运行来比较，方案一均不可行，如庆云按分配流量0.78 m3/s引水，水位不满足泵站要求，对水库泵站运行也是浪费和折损。除乐陵外其他县市分配流量不超过1.2 m3/s，同样不可行。由于马颊河输水段现有拦河节制闸10座，相当于一个大水库，不仅满足各支线引水规模，在引水时间上也相对宽松，除汛期外6月份也可进行蓄水。因此，最终确定各支线供水规模均为6.5 m3/s，入库泵站流量按6 m3/s设计。

（2）引水天数

南水北调工程可引水天数为122天，大屯水库全时段引水，其他水库按供水先后顺序进行分配。

（3）调节计算

按照各水库来用水情况逐月进行调节计算，计算结果详见表4。

（4）调蓄工程规模分析

综合三个单元调蓄工程分析，需新建调蓄水库7座，从供水目标上看，白马湖、大屯、龙门、红云水库均为专用水库，新鬲津河和南侯水库兼顾农业供水，大柳水库兼顾农村饮水安全。现综合供水分析，7座水库总规模为10382万m3,总引水量24919万m3，其中引长江水 20 780万 m3，黄河水4 139 万 m3；总供水量 23 020 万 m3，其中城市生活用水20 392万m3,农业用水1902万m3，农村生活用水726万m3，损失水量1 899万m3。通过对各水库长江水调蓄计算，所需江水调蓄库容9 065万m3,占新建库容的87%，白马湖、大屯、龙门、红云水库均为100%，新鬲津河、南侯、大柳水库分别为63%、41%、62%。因此，工程投资中新鬲津河、南侯、大柳水库需进行投资分摊，其他水库为全部投资。