趙敏敏，李 璨，劉國(guó)印

（山東省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院，山東 濟(jì)南 250013）

莊里水庫(kù)位于山東省南四湖湖東地區(qū)十字河流域，地處棗莊市的滕州市和山亭區(qū)境內(nèi)，壩址位于滕州市羊莊鎮(zhèn)西江和前臺(tái)村北。十字河先后流經(jīng)棗莊市的山亭區(qū)、滕州市、薛城區(qū)和濟(jì)寧市的微山縣，是南四湖湖東地區(qū)的一條重要排洪河道。十字河流域面積746km2，莊里水庫(kù)壩址以上流域面積319.77km2。

隨著棗莊市經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，水資源的供需矛盾日益突出，為滿足社會(huì)發(fā)展需求，莊里水庫(kù)建成后，可緩解棗莊市水資源緊缺的狀況，實(shí)現(xiàn)流域內(nèi)社會(huì)、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

1 水庫(kù)供水任務(wù)及保證率

莊里水庫(kù)是一座具有供水、防洪等綜合功能的大（2）型水庫(kù)，水庫(kù)供水主要是滿足魯南煤化工基地工業(yè)需水和羊莊鎮(zhèn)農(nóng)田灌溉的要求。

莊里灌區(qū)屬水資源緊缺地區(qū)，灌區(qū)內(nèi)農(nóng)作物以旱作物為主，根據(jù) 《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50288—1999）確定農(nóng)業(yè)灌溉用水設(shè)計(jì)保證率為50%。經(jīng)綜合分析，確定城市工業(yè)供水設(shè)計(jì)保證率為95%。

2 農(nóng)業(yè)灌溉

2.1 作物種植結(jié)構(gòu)

莊里灌區(qū)內(nèi)主要作物為冬小麥、春玉米和夏玉米、果林及其他經(jīng)濟(jì)作物，復(fù)種指數(shù)為1.75，種植結(jié)構(gòu)見(jiàn)表1。

2.2 作物灌溉制度

灌區(qū)灌溉制度的制定參考巖馬水庫(kù)、周村水庫(kù)灌區(qū)有關(guān)資料，根據(jù)附近雨量站歷年逐日降水量和不同作物生育期的需水規(guī)律，采用計(jì)劃濕潤(rùn)層水量平衡原理，逐日分析確定作物灌溉制度。通過(guò)計(jì)算，作物灌水定額冬小麥1725m3/hm2，春玉米900m3/hm2，夏玉米825m3/hm2，果林 1500m3/hm2，經(jīng)濟(jì)作物 2025m3/hm2。經(jīng)計(jì)算，灌區(qū)凈綜合灌溉定額為2359.5m3/hm2。

表1 灌區(qū)作物種植結(jié)構(gòu)

2.3 灌溉水利用系數(shù)

結(jié)合山東省水利廳對(duì)有關(guān)節(jié)水灌溉的要求，供水調(diào)算中農(nóng)業(yè)灌溉水利用系數(shù)采取0.65。

3 水庫(kù)下游河道生態(tài)用水分析

選擇水文學(xué)法計(jì)算維持水生生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定所需水量，本次采用國(guó)內(nèi)常用的Tennant法進(jìn)行分析。將全年分為兩個(gè)計(jì)算時(shí)段，根據(jù)多年平均流量百分比和河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境狀況的對(duì)應(yīng)關(guān)系，直接計(jì)算維持河道一定功能的生態(tài)環(huán)境需水量。Tennant法中，河道內(nèi)不同流量百分比和與之相對(duì)應(yīng)的生態(tài)環(huán)境狀況見(jiàn)表2。

根據(jù)Tennant法，維持河道一定功能年需水量計(jì)算式如下：

表2 不同流量百分比對(duì)應(yīng)的河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境狀況

式中：WR為多年平均條件下維持河道一定功能的需水量，m3；Mi為第 i月天數(shù) （d）；Qi為 i月多年平均流量，m3/s；Pi為第i月生態(tài)環(huán)境需水百分比。

根據(jù)莊里壩址斷面以上歷年逐月天然徑流量，結(jié)合十字河官莊水文站實(shí)測(cè)流量資料、省政府批復(fù)的《山東省水資源綜合規(guī)劃》及有關(guān)規(guī)范確定水庫(kù)下游河道生態(tài)需水量按如下原則進(jìn)行興利調(diào)算：年生態(tài)需水量按壩址斷面以上多年平均天然徑流量的10%計(jì)算；當(dāng)月來(lái)水量大于當(dāng)月生態(tài)需水量時(shí)，生態(tài)水按當(dāng)月需水量下泄，當(dāng)月來(lái)水量小于當(dāng)月生態(tài)需水量時(shí)，當(dāng)月來(lái)水全部按生態(tài)水下泄；多年平均水庫(kù)下游河道內(nèi)水量（生態(tài)放水加上水庫(kù)棄水）大于多年平均天然徑流量的20%。

4 興利調(diào)節(jié)計(jì)算

水庫(kù)興利調(diào)節(jié)計(jì)算采用時(shí)歷法進(jìn)行。

長(zhǎng)系列時(shí)歷法興利調(diào)節(jié)計(jì)算基本公式為：

式中：Vi、Vi+1分別為水庫(kù)第i時(shí)段初及時(shí)段末的蓄水量；W來(lái)為第i時(shí)段來(lái)水量；ΣW用為第i時(shí)段綜合利用各部門用水量之和；W損為第i時(shí)段水庫(kù)蒸發(fā)、滲漏等損失量之和；W棄為第i時(shí)段水庫(kù)棄水量，水量單位為萬(wàn)m3。

莊里水庫(kù)水位～庫(kù)容～水面面積關(guān)系根據(jù)1/2000的庫(kù)區(qū)地形圖量算成果確定，其水位～庫(kù)容～水面面積關(guān)系曲線見(jiàn)圖1。

圖1 莊里水庫(kù)水位、庫(kù)容、面積關(guān)系曲線

因魯南煤化工基地供水保證率要求較高，為滿足其供水要求，在調(diào)算中采用預(yù)留庫(kù)容方法，對(duì)農(nóng)業(yè)供水進(jìn)行適當(dāng)限制。

5 興利庫(kù)容的方案必選

5.1 興利庫(kù)容調(diào)算成果

為合理確定莊里水庫(kù)的興利庫(kù)容，擬定7000、8000、9000、10000萬(wàn)m3不同規(guī)模興利庫(kù)容進(jìn)行了供水調(diào)算。起調(diào)庫(kù)容為死庫(kù)容700萬(wàn)m3，調(diào)算中庫(kù)區(qū)滲漏系數(shù)取0.01，同時(shí)也考慮了庫(kù)區(qū)蒸發(fā)損失。莊里水庫(kù)不同興利庫(kù)容供水調(diào)算綜合成果見(jiàn)表3。

表3 莊里水庫(kù)不同興利庫(kù)容供水調(diào)算成果表

5.2 興利庫(kù)容方案比選

以下通過(guò)供水效益、庫(kù)區(qū)的淹沒(méi)情況、工程量和投資、施工工期、蒸發(fā)滲漏量、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等進(jìn)一步對(duì)莊里水庫(kù) 7000 萬(wàn) m3、8000 萬(wàn) m3、9000 萬(wàn) m3、10000萬(wàn)m3四種規(guī)模興利庫(kù)容進(jìn)行比選，以最終確定最佳方案。方案比選詳見(jiàn)表4。

表4 莊里水庫(kù)不同興利庫(kù)容方案比選表

1）供水效益。從供水指標(biāo)可以看出，在灌溉面積和生態(tài)供水不變的情況下，采用7000萬(wàn)m3興利庫(kù)容時(shí)工業(yè)供水量較??；當(dāng)興利庫(kù)容由7000萬(wàn)m3增加到8000m3，工業(yè)日供水增加幅度較大。從興利庫(kù)容的增加與供水量相匹配且有利于增加供水量考慮，莊里水庫(kù)推薦選用8000萬(wàn)m3的興利庫(kù)容。

2）淹沒(méi)指標(biāo)。從淹沒(méi)指標(biāo)看，7000萬(wàn)m3、8000萬(wàn) m3、9000 萬(wàn) m3、10000 萬(wàn) m3四種方案之間淹沒(méi)人口分別增加190人、618人和580人，淹沒(méi)耕地分別增加 10.61hm2、34.50hm2、32.37hm2， 房屋分別增加 7073.67m2、23003.56m2、21568.21m2，淹沒(méi)投資分別增加3303.48萬(wàn)元、10658.03萬(wàn)元、10073.43萬(wàn)元。7000萬(wàn)m3增加到8000萬(wàn)m3，淹沒(méi)指標(biāo)增加較少，其余方案之間增加較多，故從淹沒(méi)角度分析，宜選用8000萬(wàn)m3庫(kù)容方案。

3）主要建筑物工程量及投資。隨著庫(kù)容增加，工程量增加，工程部分投資亦隨之增加，但工程部分投資不構(gòu)成方案的制約因素。

4）工期。根據(jù)施工進(jìn)度安排，四方案的施工年限均為3年。

5）蒸發(fā)滲漏量。從蒸發(fā)滲漏量看，庫(kù)容越大，蒸發(fā)滲漏量越多。不宜采用太大庫(kù)容方案。

6）水土流失和環(huán)境影響。從水土流失和環(huán)境影響角度分析，庫(kù)容越大越不利。

7）經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。由增量收益率指標(biāo)分析，7000萬(wàn)m3～8000萬(wàn)m3庫(kù)容收益率最高，同時(shí)單方水投資增量最小。

6 結(jié)論

綜合分析后，莊里8000萬(wàn)m3興利庫(kù)容方案作為最終推薦方案（其中生態(tài)限制庫(kù)容900萬(wàn)m3，工業(yè)限制庫(kù)容5150萬(wàn)m3）。由調(diào)算結(jié)果可知，莊里水庫(kù)建成后，可發(fā)展農(nóng)業(yè)灌溉面積3333.33hm2，為下游魯南煤化工基地提供日供水量6.2萬(wàn)m3，除此之外，多年平均情況下還可向下游提供生態(tài)用水819.3萬(wàn)m3。