枣庄市庄里水库兴利库容的确定

赵敏敏，李 璨，刘国印

（山东省水利勘测设计院，山东 济南 250013）

庄里水库位于山东省南四湖湖东地区十字河流域，地处枣庄市的滕州市和山亭区境内，坝址位于滕州市羊庄镇西江和前台村北。十字河先后流经枣庄市的山亭区、滕州市、薛城区和济宁市的微山县，是南四湖湖东地区的一条重要排洪河道。十字河流域面积746km2，庄里水库坝址以上流域面积319.77km2。

随着枣庄市经济社会的快速发展，水资源的供需矛盾日益突出，为满足社会发展需求，庄里水库建成后，可缓解枣庄市水资源紧缺的状况，实现流域内社会、环境和经济的可持续发展。

1 水库供水任务及保证率

庄里水库是一座具有供水、防洪等综合功能的大（2）型水库，水库供水主要是满足鲁南煤化工基地工业需水和羊庄镇农田灌溉的要求。

庄里灌区属水资源紧缺地区，灌区内农作物以旱作物为主，根据 《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288—1999）确定农业灌溉用水设计保证率为50%。经综合分析，确定城市工业供水设计保证率为95%。

2 农业灌溉

2.1 作物种植结构

庄里灌区内主要作物为冬小麦、春玉米和夏玉米、果林及其他经济作物，复种指数为1.75，种植结构见表1。

2.2 作物灌溉制度

灌区灌溉制度的制定参考岩马水库、周村水库灌区有关资料，根据附近雨量站历年逐日降水量和不同作物生育期的需水规律，采用计划湿润层水量平衡原理，逐日分析确定作物灌溉制度。通过计算，作物灌水定额冬小麦1725m3/hm2，春玉米900m3/hm2，夏玉米825m3/hm2，果林 1500m3/hm2，经济作物 2025m3/hm2。经计算，灌区净综合灌溉定额为2359.5m3/hm2。

表1 灌区作物种植结构

2.3 灌溉水利用系数

结合山东省水利厅对有关节水灌溉的要求，供水调算中农业灌溉水利用系数采取0.65。

3 水库下游河道生态用水分析

选择水文学法计算维持水生生态系统稳定所需水量，本次采用国内常用的Tennant法进行分析。将全年分为两个计算时段，根据多年平均流量百分比和河道内生态环境状况的对应关系，直接计算维持河道一定功能的生态环境需水量。Tennant法中，河道内不同流量百分比和与之相对应的生态环境状况见表2。

根据Tennant法，维持河道一定功能年需水量计算式如下：

表2 不同流量百分比对应的河道内生态环境状况

式中：WR为多年平均条件下维持河道一定功能的需水量，m3；Mi为第 i月天数 （d）；Qi为 i月多年平均流量，m3/s；Pi为第i月生态环境需水百分比。

根据庄里坝址断面以上历年逐月天然径流量，结合十字河官庄水文站实测流量资料、省政府批复的《山东省水资源综合规划》及有关规范确定水库下游河道生态需水量按如下原则进行兴利调算：年生态需水量按坝址断面以上多年平均天然径流量的10%计算；当月来水量大于当月生态需水量时，生态水按当月需水量下泄，当月来水量小于当月生态需水量时，当月来水全部按生态水下泄；多年平均水库下游河道内水量（生态放水加上水库弃水）大于多年平均天然径流量的20%。

4 兴利调节计算

水库兴利调节计算采用时历法进行。

长系列时历法兴利调节计算基本公式为：

式中：Vi、Vi+1分别为水库第i时段初及时段末的蓄水量；W来为第i时段来水量；ΣW用为第i时段综合利用各部门用水量之和；W损为第i时段水库蒸发、渗漏等损失量之和；W弃为第i时段水库弃水量，水量单位为万m3。

庄里水库水位～库容～水面面积关系根据1/2000的库区地形图量算成果确定，其水位～库容～水面面积关系曲线见图1。

图1 庄里水库水位、库容、面积关系曲线

因鲁南煤化工基地供水保证率要求较高，为满足其供水要求，在调算中采用预留库容方法，对农业供水进行适当限制。

5 兴利库容的方案必选

5.1 兴利库容调算成果

为合理确定庄里水库的兴利库容，拟定7000、8000、9000、10000万m3不同规模兴利库容进行了供水调算。起调库容为死库容700万m3，调算中库区渗漏系数取0.01，同时也考虑了库区蒸发损失。庄里水库不同兴利库容供水调算综合成果见表3。

表3 庄里水库不同兴利库容供水调算成果表

5.2 兴利库容方案比选

以下通过供水效益、库区的淹没情况、工程量和投资、施工工期、蒸发渗漏量、经济指标等进一步对庄里水库 7000 万 m3、8000 万 m3、9000 万 m3、10000万m3四种规模兴利库容进行比选，以最终确定最佳方案。方案比选详见表4。

表4 庄里水库不同兴利库容方案比选表

1）供水效益。从供水指标可以看出，在灌溉面积和生态供水不变的情况下，采用7000万m3兴利库容时工业供水量较小；当兴利库容由7000万m3增加到8000m3，工业日供水增加幅度较大。从兴利库容的增加与供水量相匹配且有利于增加供水量考虑，庄里水库推荐选用8000万m3的兴利库容。

2）淹没指标。从淹没指标看，7000万m3、8000万 m3、9000 万 m3、10000 万 m3四种方案之间淹没人口分别增加190人、618人和580人，淹没耕地分别增加 10.61hm2、34.50hm2、32.37hm2， 房屋分别增加 7073.67m2、23003.56m2、21568.21m2，淹没投资分别增加3303.48万元、10658.03万元、10073.43万元。7000万m3增加到8000万m3，淹没指标增加较少，其余方案之间增加较多，故从淹没角度分析，宜选用8000万m3库容方案。

3）主要建筑物工程量及投资。随着库容增加，工程量增加，工程部分投资亦随之增加，但工程部分投资不构成方案的制约因素。

4）工期。根据施工进度安排，四方案的施工年限均为3年。

5）蒸发渗漏量。从蒸发渗漏量看，库容越大，蒸发渗漏量越多。不宜采用太大库容方案。

6）水土流失和环境影响。从水土流失和环境影响角度分析，库容越大越不利。

7）经济指标。由增量收益率指标分析，7000万m3～8000万m3库容收益率最高，同时单方水投资增量最小。

6 结论

综合分析后，庄里8000万m3兴利库容方案作为最终推荐方案（其中生态限制库容900万m3，工业限制库容5150万m3）。由调算结果可知，庄里水库建成后，可发展农业灌溉面积3333.33hm2，为下游鲁南煤化工基地提供日供水量6.2万m3，除此之外，多年平均情况下还可向下游提供生态用水819.3万m3。