胶州市胶河调水工程可行性分析

黄宗章 姜善恩 迟俊兰

(胶州市水利局，山东胶州 266300)

胶州市地处胶东半岛西南部，胶州湾西北畔，水资源的匮乏已严重制约了胶州市社会经济的发展。实施胶河调水工程，即通过在胶河建立闸坝，拦蓄胶河地表径流，通过引水渠道，依靠自然地形，使胶河水源自西向东输送，增大山洲水库向胶州城区的供水能力，缓解城区供水压力。因此，实施胶河调水工程迫在眉睫。

1 项目建设必要性

按照《胶州市水资源总体规划》统计成果，胶州市现状年水库供水50%保证率情况下，供水量大于需水量，余水2185.7×104m3;供水75%和95%保证率时，分别缺水2641.4×104m3、4759.6×104m3;在干旱和半干旱年份总体缺水较大。以胶州城区为单元进行需水预测，至2020年城市需水4688×104m3，2025年需水量8640×104m3。按照现有水源地供水能力预测分别缺水2588×104m3和6540×104m3，缺水率分别为123%和311%。随着国民经济的快速发展，至2020年和2025年，按照现状工程的供水能力，缺口将继续增大。

山洲水库位于胶州市洋河中上游，控制流域面积68km2，水库于1958年8月建成拦水，是一座兼有灌溉、防洪、城市供水、水产养殖等多种经营效益的中型水库。水库兴利水位41.8m，对应库容1400万m3，允许最高水位44.3m，总库容2400万m3。山洲水库是胶州市主要供水水源地，目前供水能力为2.0×104m3/d，胶河调水工程目的为充分利用胶河水源，向山洲水库调水，调水工程完工后可日引水5×104m3，其中2×104m3/d可供城市用水，余下水量可解决当地及沿途工农业生产、生活、生态用水，增加山洲水库向胶州城区的供水能力，使山洲水库的供水能力达到4.0×104m3/d。

2 供水水源状况

2.1 胶河功能定位

胶河河长100km，流域面积608km2，在胶州境内河长24.2km。河流主要特征是上游河床断面宽，下游河床断面窄，上游山丘区比降陡，河床一般宽200m，下游山区比降缓，河道狭小，一般宽60m。

根据青岛市人民政府颁发的《青岛市生活饮用水地表水保护区划》的划定，胶河功能定位为生活饮用水水源，起始河段自青岛市黄岛区六汪镇鲁山至潍坊高密市王吴水库全线，河段长度41.4km，保护区级别为二级，水质控制标准为《地表水环境质量标准》Ⅲ类。

2.2 胶河水质状况

青岛市水环境监测中心对城市饮用水地表水源地每年3次取样进行水质监测，胶河布置2个监测断面，分别是柏乡、铺集，从历次水质资料分析，胶河水质状况良好，符合Ⅲ类水标准。青岛水环境监测中心对汛期水质进行取样，柏乡断面和铺集断面水质均为Ⅲ类。

3 山洲水库可供水量计算

3.1 现状山洲水库可供水量计算

现状山洲水库可引水量是指山洲水库自身来水面积下，地表径流经过水库调节的设计供水量。以山洲水库控制流域面积的来水系列进行水库调节计算，求得不同保证率的年可供水量。成果见表1。

山洲水库按照4×104m3/d、3×104m3/d的供水能力向胶州市供水，统计计算相应保证率成果。成果见表2。

表1 现状山洲水库不同保证率可供水量成果

表2 现状山洲水库供水保证率计算成果

3.2 工程实施后山洲水库可供水量计算

将胶河不同引水流量的引水系列，扣除渠道损失后和山洲水库以上流域的来水系列相加，作为山洲水库来水系列，调算山洲水库的不同保证率的可供水量。成果见表3。

表3 工程实施后山洲水库(加胶河引水)不同保证率可供水量成果

山洲水库按照4×104m3/d的供水能力向胶州市供水，统计计算胶河引水工程后的相应保证率成果。成果见表4。

表4 山洲水库供水保证率计算成果

3.3 成果比对

3.3.1 胶河可引水量比对

对不同引水流量的可引水量进行分析比较，引水流量为5m3/s为最优，保证率75%、95%及多年平均可引水量分别为580.18×104m3/d、85.4×104m3、1218×104m3，当引水流量继续加大时，由于受来水影响，保证率75%、95%时，可引水量不再增加。比对成果见表5。

表5 不同引水流量各设计频率可引水量比对

3.3.2 山洲水库可供水量比对

将山洲水库不引水和引水情况下(引水流量5.0m3/s)的可供水量进行比对，保证率为75%和95%时，年分别增加供水为931×104m3和411×104m3，增加幅度86%和59%。比对成果见表6。

表6 山洲水库不同保证率可供水量比对

按照5m3/s的引水规模，将渠首拦河闸的蓄水与山洲水库的蓄水联合调算，求得山洲水库P=95%时的日供水量为3.35×104m3，胶河引水工程完成后增加的供水量为1.45×104m3/d。

3.3.3 山洲水库供水量保证率比对

按照山洲水库4×104m3/d、3×104m3/d的供水能力向胶州市供水，比对引水前后保证率变化。山洲水库以3×104m3/d向胶州供水，供水保证率只有75%，引水工程建成后，供水保证率将超过95%，山洲水库以4×104m3/d向胶州供水供水保证率只有55%;引水工程建成后，供水保证率将提高到90%;保证率的提高比较明显。比对成果见表7。

表7 水库供水保证率计算比对

通过上述计算和成果比对，胶河调水工程能够加强山洲水库的供水能力和供水保证率，引水流量以5.0m3/s为最优，多年平均可引水量1218×104m3，来水频率75%和95%情况下可引水量分别为580×104m3、85.4 ×104m3。

胶河以5.0m3/s的流量向山洲水库引水，增加了山洲水库的供水能力，在供水保证率95%情况下，水库的供水能力将达到3.35×104m3/d，比工程实施前增加1.45×104m3/d;工程实施后，山洲水库以4.0×104m3/d的供水量向胶州城区供水，保证率将由55%提高到90%，满足城市供水保证率要求。

4 工程方案比选

4.1 工程等别和标准

胶河调水工程设计引水流量为5.0m3/s，依据《水利水电工程等级划分及洪水标准》有关规定，确定工程等别为Ⅳ等，规模为小(1)型，主要建筑物级别为4级。

根据工程级别，参照河道治理标准确定胶河干流拦河闸坝设计防洪标准为20年一遇设计，50年一遇校核，设计过闸洪峰流量580m3/s，校核过闸洪峰流量780m3/s。

4.2 工程选址

按照工程性质分为拦河闸枢纽工程和输水线路工程。

拦河闸工程选址有两个方案:方案一在诸张公路现张家屯拦河闸位置;方案二在良乡村后修建拦河闸。方案一:张家屯拦河闸库容较小，如果加大拦蓄库容，将淹没上游诸城境内的土地，方案二:位置可以修建库容比较大的拦河闸，还可以与上游的张家屯闸联合使用，所以选择方案二，即以胶河张家屯桥为河道测量起始桩号0+000，向下游延伸，拦河闸工程对应桩号为2+400。

输水线路自拦河闸右岸至山洲水库大坝左侧，按照地形走势，分为两个线路方案:方案一采用暗渠和压力管组合，利用自然地理高差，输水自流至山洲水库;方案二采用暗渠、隧洞和压力管组合，与方案一相比该方案由于隧洞穿越丘陵地区，线路较短。

4.3 方案比选

本工程共分两个方案，取水口相同，输水线路不同。方案一:取水口位置位于胶河良乡村后，河道测量桩号2+400断面处，取水口底高程61.00m，引水线路总长19341m，采用暗渠和有压管结合输水。方案二:取水口位置与方案一相同，取水口底高程61.00m，引水线路总长16375m，采用暗渠、隧洞、有压管结合输水。

相同点:方案一和方案二相比，共同点在于取水口枢纽工程相同。

不同点:方案一与方案二相比输水线路较长，开挖土方较多，工程投资较大;方案二需开挖一段隧道。

优缺点:方案一渠道距离长，施工相对简单，投资大;方案二渠道距离短，隧道施工相对难度较大，投资较小。

根据两个方案对比，方案二总体工程投资较小，虽然隧道施工相对有一定难度，但目前的技术条件完全能够解决，应该作为优选方案。

5 经济评价

本工程任务为引取胶河可水至山洲水库，并分水至里岔、张应两镇发展高效农业，工程建成后山洲水库可向胶州城区年增加供水528万m3，并在来水频率P=75%时向沿途乡镇供水300万m3，供水效益计算采用分摊系数法计算，经济净现值:is=7%，ENPV=3825.17万元;经济内部收益率:EIRR=9.730%;经济效益费用比为:1.288。

该项工程经济内部收益率大于社会折现率7%，经济净现值大于零，经济效益费用比大于1.0，表明该项工程在经济上是合理的。

6 结论及建议

6.1 结论

胶河调水工程目的在于充分利用胶州市境内的水资源，自胶河调取地表径流输送至山洲水库，增加山洲水库的供水能力。同时，可以供给沿途的里岔、张应两处乡镇需水。解决胶州水资源紧缺的矛盾，为胶州市的经济发展提供水量支持。工程建设将增加胶州城区的供水保证率，在P=95%的情况下，增加供水能力528×104m3，工程将山洲水库向胶州城区按每天4×104m3供水的保证率由55%提高到90%，同时在P=75%的情况下还可为沿途乡镇提供300万m3的水量用于乡镇供水和发展高效农业，效益显著，工程建设非常必要。

6.2 建议

胶州属严重的缺水地区，水资源极度匮乏，现状年缺水4759.6万m3。同时，由于胶州市特殊的地理位置，可以兴建开发利用水资源工程的地点不多，为尽快缓解胶州市的缺水状况，该工程应尽快实施，提出以下建议:

a.水质保护:胶河调水工程最终供水目标为胶州市区用水，要求胶河取水口水质达到生活饮用水水源地标准，因此，应加强取水断面以上区域水环境保护。

b.工程管理:本工程输水线路较长，工程管件较多，应加强线路巡查和设备维护、维修，保证工程安全、高效运行。

c.水量调配:为了充分发挥调水效益，山洲水库向胶州市区供水应合理调度，在汛期来临前预留充分库容，增加拦蓄量。