白云水库工程取用水可靠性与可行性分析

王 帅，孙法圣

（山东省水利勘测设计院，山东 济南250014）

白云水库位于济南市章丘区白云湖镇与高官寨镇交界处，小清河以南、胡家岸东干渠以东、白云湖以北。水库设计最高蓄水位28.32 m，总库容1 641万m3，调蓄库容1 530万m3，死库容111万m3。水库充库水源为黄河水和当地地表水绣江河。白云水库建设任务是通过兴建一定规模的调蓄工程充分利用黄河水和章丘区当地地表水，为章丘中心城区、北部十乡镇和济南东部城区的城市部分用水提供水源。

1 区域水资源状况及开发利用现状

1.1 基本概况

章丘区主要河流有黄河、小清河、绣江河、杏花河、巨野河，有滞洪区2处，即白云湖和芽庄湖；有中型水库4座，分别为大站水库、垛庄水库、杜张水库、杏林水库；有南水北调蓄水库—东湖水库1座；有小型水库38座，塘坝460座，分布在南部和东部山区。全市已形成“南北贯通、东西互济，库河相联、蓄泄兼筹”的水系工程网络。

1.2 水资源状况

1）水资源总量。济南市多年平均水资源总量为17.0亿m3，不同频率20%、50%、75%、95%时的水资源总量分别为22.9亿m3、15.9亿m3、11.4亿m3、6.7亿m3。

2）水资源特点。济南市人均水资源量为239 m3，远远低于全国人均水资源量2 300 m3，而按照全球标准人均水资源量低于1 000 m3的地区为极度缺水地区。多年平均降水年内分配的特点表现为汛期集中，季节分配不均匀。多年平均汛期降水量为419～568 mm，汛期四个月的降水占全年的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%。降水的年际变化较为剧烈，主要表现为最大与最小年降水量的比值（即极值比）较大，年降水量变差系数较大和年际间丰枯变化频繁等特点。黄河以南雨量站年降水量极值比一般小于4.0，黄河以北一般大于4.0。平原区年降水量极值比一般比山丘区要大。

1.3 水资源开发利用程度

水资源开发利用程度以当地地表水资源开发率、地下水开采率和水资源综合开发利用率3个指标来衡量。通过对济南市水资源分析范围内多年平均实际供水量分析可知，近5年济南市水资源分析范围内当地地表水平均开发利用率为29.2%，地下水开采率为68.5%，水资源综合开发利用率为52.2%。2015年济南市当地地表水平均开发利用率为19.0%，地下水开采率为63.1%，水资源综合开发利用率为43.8%。

2 白云水库取用水合理性分析

2.1 取水合理性分析

2.1.1 取水过程

1）黄河水：引黄路径为胡家岸引黄闸（泵站）—东干渠—沉沙条渠—入库泵站。自胡家岸引黄闸前泵站起至引黄东干渠穿小清河倒虹吸南100 m处新建白云水库分水闸，该段全长16 km。其中总干渠长2 km，东干渠至入白云水库分水闸14 km。胡家岸闸前泵站设计引水流量7.26 m3/s，总干渠底宽7 m，深2.47 m，设计引水流量20 m3/s，东干渠底宽2 m，深2.24 m，设计引水流量8 m3/s，考虑水量沿途渠道损失，如库流量为6.6 m3/s。

2）当地地表水：当地地表水可通过“绣江河—绣江河分洪道—引黄东干渠—新建泵站和管道”。自绣江河始端起，沿绣江河向下至大沟崖拦河闸，向西经分洪道至引黄东干渠，在四干排处新建泵站，通过管道输水至白云水库沉沙池，全长33.3 km。其中绣江河始端至大沟崖拦河闸长20 km，分洪道长3.5 km，引黄东干渠段长7 km，新建泵站至白云水库沉沙池段管道长2.8 km。

2.1.2 供水过程

1）向章丘中心城区、北部十镇供水。规划依托新建的白云水库，在潘王路西侧、宁家埠镇的西北部新建一座地表水厂—白云水厂，黄河水和章丘当地地表水经水库调蓄后由水库东南角的出库泵站送入白云水厂，规划白云水厂位于水库以南8 km处。该水厂的总供水规模20万m3/d，覆盖中北部的宁家埠等10个镇（街道），以置换其现状地下水源。规划占地面积9 hm2。白云水厂沿潘王路往北敷设一条DN1000的水厂输水管线，供给各镇街水厂。白云水厂沿潘王路往南近期规划敷设两条DN1200水厂输水管线至城区加压站，为主城区供水。

2）向济南东部城区供水。白云水库向济南东部供水依托东湖水库向济南东部供水管网和东湖水厂。规划依托东湖水库，在历城区董家镇谢家屯新建东湖水厂，供水范围主要为济南市东绕城高速以东区域，设计规模为30万m3/d，由水厂铺设至东部城区的管网正在规划中。由白云水库铺设DN1200管道至东湖水库济南供水泵站前池。

通过以上分析，水库取水充库具有相应的配套工程，取水条件优越，且水库供水具有规划的配套水厂和供水管网。综上，白云水库取水、供水过程是合理的。

2.2 用水合理性分析

1）生活用水水平分析。根据前述分析，济南市东部城区2020年、2025年综合生活用水定额分别为166.0 L/（人·d）、164.4 L/（人·d），符合《室外给水设计规范》（GB50013-2014）中二区特大城市日均综合生活用水定额为150～240 L/人·d的要求。且2020年、2025年城镇生活用水定额分别为115 L/（人·d）、120.0 L/（人·d），符合山东省节水型社会建设技术指标中规定的120 L/（人·d）的标准，已达到节水型社会标准，用水基本合理。

2）工业用水水平分析。2020年济南市东部城区万元工业增加值取水量10.8 m3/万元，接近山东省节水型社会建设技术指标要求；2025年济南市东部城区万元工业增加值取水量9.0 m3/万元，用水水平较高，已达到山东省节水型社会建设技术指标要求，用水基本合理。

3）浇洒道路及绿地用水水平分析。规划年济南市东部城区单位道路面积、绿地面积指标分别为2.0 L/（m2·d）、1.1 L/（m2·d），符合《室外给水设计规范》（GB5003-2006）中浇洒道路用水定额2.0～3.0 L/（m2·d）、浇洒绿地用水定额1.0～3.0 L/（m2·d）的规定。经分析，单位面积道路及绿地用水量指标符合相关规范要求。

4）管网漏损率分析。2020年、2025年济南市东部城区管网漏损率为11%、10%，符合《室外给水设计规范》（GB5003-2006）中管网漏损率为10%～12%的要求。

5）未预见水量分析。规划年未预见水量年按前四项水量之和的8%计。根据《室外给水设计规范》（GB5003-2006），未预见水量应根据水量预测时难以预见因素的程度确定，宜采用前四项水量之和的8%～12%。因此，未预见水量满足相关规范要求。

综上分析，本项目用水基本合理。

3 白云水库取用水量分析

白云水库年供水量5 760万m3，考虑水库至水厂之间的管道输水损失5%，设计供水能力20.0万m3/d。其中，向章丘中心城区、北部十镇均匀供水，日供水量14.0万m3/d，供水时间365 d，供水保证率95%；向济南市东部城区日供水量1.0万m3/d，供水时间365 d，供水保证率95%。白云水库设计取用黄河水5 662万m3/a，设计引水流量6.6 m3/s，设计年年引水天数99.3 d；设计取用章丘区当地地表水314万m3/a；设计总充库水量5 976万m3/a。按照“以供定需”的思路进行水库兴利调算，成果见表1。

由表1可知：95%保证率下，白云水库充库水量5 976万m3/a，扣除蒸发渗漏量213万m3/a，总供水量5 763万m3/a（合15.8万m3/d），扣除管道输水损失后可向城市供水15.0万m3/d。章丘区缺水量14.0万m3/d可优先满足，供水天数365 d，供水保证率95%；向济南东部城区供水1.0万m3/d，供水天数365 d，供水保证率95%。

表1 章丘区白云水库兴利调节计算成果表

4 取水可靠性与可行性分析

1）根据白云水库水库兴利调节计算成果，水库建成后，每年充库水量为5 976万m3，考虑水库与水厂间管道渗漏5%后，水库可满足水厂日供水量15万m3/d的要求。

2）根据当地地表水水源论证成果，来水频率95%情况下，当地地表水可利用量为314万m3；根据黄河水水资源论证成果，来水频率95%情况下胡家岸引黄闸可引水天数为197 d，引黄闸能达到设计引水流量，根据《章丘市胡家岸灌区续建配套与节水改造工程可行性研究报告》胡家岸灌区每年可节约用水1 912万m3，用于白云水库充库；根据附件6和附件7，玉清湖水库每年转让3 750万m3引黄指标可用于白云水库充库。

3）胡家岸灌区有两个引黄闸，章丘区右岸黄堤65+162处的胡家岸引黄闸和章丘区右岸黄堤73+480处的土城子引黄闸，两引黄闸相距8.3 km。考虑白云水库充库引水距离，并充分利用已有明渠，可研设计中提出从胡家岸闸引水充库，引水路径为胡家岸引黄闸（泵站）—东干渠—沉沙条渠—入库泵站。充库流量综合引水工程渠首引水能力、渠道及建筑物过流能力、沿线黄河水的利用等因素确定。胡家岸引黄泵站引水能力为7.26 m3/s，经过沿途渠道水损失后，至沉沙池流量为6.9 m3/s，至入库泵站量为6.6 m3/s。因此，黄河水充库流量确定为6.6 m3/s。

4）通过水质检测，引黄水和当地地表水水质均满足《地表水环境质量标准基本项目标准限值》Ⅲ类标准。水质符合城市集中式水源地功能要求。

综合以上分析，白云水库工程向供水区供水是可行的，水源是可靠的，水量、水质均满足供水要求。