臨沂市祊河雨洪資源利用規(guī)劃研究

趙雯雯

（臨沂市劉家道口樞紐工程供水管理處，山東 臨沂 276000）

臨沂市屬資源性缺水地區(qū)，人均水資源占有量516.1 m3，僅為全國人均占有量的1/4。祊河是沂河最大的一級支流，全長158 km，流域面積3376 km2。流域內(nèi)多年平均降雨量為807 mm，降雨量年際變化較大，流域徑流主要集中于7～8月，徑流量約占全年徑流量的60%，而1～2月徑流量最小，常常斷流。在這種情況下，充分利用當?shù)厮Y源，是解決水資源短缺問題的重要途徑。考慮該地區(qū)地下水資源開發(fā)利用程度已較高，上游水庫已規(guī)劃為城區(qū)供水，充分利用降雨和洪水資源，是緩解臨沂市水資源緊缺問題和防洪減災的重要舉措。

1 存在的問題

1.1 農(nóng)業(yè)灌溉

臨沂市有“十年九旱”之說，干旱是該區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要災害之一。項目區(qū)所處的祊河兩岸農(nóng)業(yè)用地均屬許家崖灌區(qū)范圍，近年來，由于許家崖水庫灌區(qū)上游水源許家崖水庫用水性質發(fā)生轉變，成為費縣生活、工業(yè)供水的水源地和臨沂市的備用水源地，使得許家崖灌區(qū)供水量明顯不足。充分利用非洪水期河道的蓄水庫容，在河道上興建閘壩等攔蓄工程和揚水站，引水入渠灌溉農(nóng)田?？梢猿浞钟行Ы鉀Q許家崖灌區(qū)北干渠的支2～支5所控制的區(qū)域及南干渠末端控制的區(qū)域，灌溉面積共計約0.2萬hm2。

1.2 工業(yè)用水

項目所在地的下游是臨沂西部新城，其位于臨沂市區(qū)西部，祊河南岸，是臨沂市區(qū)的西大門。2012年，蘭山區(qū)確立了“三城三片”的發(fā)展布局，“三城”之一的西部新城已進入了快速建設推進時期。西部新城18個重點項目總投資達125億元，其中，臨沂西部城區(qū)供熱中心建設是整個臨沂市西部城區(qū)開發(fā)建設中的重要一環(huán)，目的是為西部城區(qū)的產(chǎn)業(yè)區(qū)與居民區(qū)解決供熱問題。對汛期洪水統(tǒng)籌考慮，疏蓄結合，充分利用汛期降雨，引洪蓄洪，來解決西部城區(qū)供熱用水不足的問題，緩解城區(qū)西部水資源緊張狀況。

1.3 生態(tài)環(huán)境用水

根據(jù)2017年《臨沂市河長制祊河現(xiàn)狀排查報告》，祊河部分河段的流量達不到河道所需的生態(tài)基流，部分河段甚至出現(xiàn)斷流現(xiàn)象，枯水季中上游河段的水位達不到河道所需的最低水位，導致河流納污能力、稀釋自凈能力降低，地下水位下降，水土流失、水生生物棲息地環(huán)境惡化，河流生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞等一系列生態(tài)環(huán)境問題。

2 規(guī)劃方案

2.1 壩址布置

1）灌溉用水范圍。根據(jù)現(xiàn)場調查，許家崖灌區(qū)現(xiàn)狀供水不足的區(qū)域主要分布于三和水源下游祊河南北兩岸，其中祊河以北主要集中在石埠莊、宋唐莊、于家村、平和莊、柳樹莊、平定莊和永固莊一帶的末級渠系，屬于北干渠的支2～支5所控制的區(qū)域，灌溉面積約0.13萬hm2，祊河以南主要集中在張家村、新安莊、石泉莊、邱家莊以及327國道以南一帶，為南干渠末端控制的區(qū)域，灌溉面積為666.67 hm2。

2）西部城區(qū)供水方案。臨沂西部新城開發(fā)建設范圍為京滬高速公路以西，工業(yè)二路以東，北至祊河，南至涑河，涉及蘭山區(qū)義堂鎮(zhèn)中心鎮(zhèn)區(qū)17 km2。從西部新城規(guī)劃位置看，西部城區(qū)處在祊河（中泓樁號33+530～41+900）南岸，靠近西部城區(qū)的祊河下游已建花園橡膠壩蓄水工程、葛莊橡膠壩蓄水工程，兩處蓄水工程的蓄水量1880萬m3，且兩處的水資源利用方案已運行多年，蓄水工程的蓄水位已至河道灘地，雨洪資源利用的空間也非常有限。另一方面，考慮西部城區(qū)水廠的位置，在祊河（中泓樁號33+530～41+900）河段攔蓄雨洪資源可以充分利用地形高差，降低水泵揚程，從而降低能源消耗，節(jié)約取水成本。

3）河段現(xiàn)狀?，F(xiàn)有的雨洪資源利用方法主要有收集、截留、下滲等措施，在本地區(qū)在雨洪資源利用措施較為普遍的是充分利用河湖的調蓄能力增加蓄水，對雨洪資源進行調配使用。祊河三和水源至葛莊攔河壩河段范圍，河道比降為1/1900，且河道主河槽寬度為400～550 m，兩岸堤防寬度為600～820 m，河道斷面較寬，若建壩蓄水回水范圍較廣，且用于調配的蓄水庫容較大，會帶來較好經(jīng)濟、社會及生態(tài)效益。

4）姜莊湖攔河閘。在該河段范圍內(nèi)，已建姜莊湖攔河壩蓄水工程經(jīng)過40多年運行，經(jīng)過40多年運行，主體工程損壞嚴重、閘門不能正常運行，無消能防沖設施，基本喪失蓄水功能，嚴重影響河道防洪安全和灌溉效益的發(fā)揮。

5）梯級攔蓄，水面連續(xù)?？紤]梯級攔蓄建成后形成連續(xù)水面，葛莊攔河壩蓄水位81.00 m，葛莊攔河壩回水范圍至祊河三南尹斷面處下游。

綜上所述，本工程規(guī)劃在充分利用河道蓄水調節(jié)功能的前提下，擬結合姜莊湖攔河閘改建工程，在姜莊湖（中泓樁號41+900）和三南尹（中泓樁號33+830）分別建壩蓄水。

2.2 徑流分析計算

費縣祊河姜莊湖以上流域面積2 946.5 km2，據(jù)姜莊湖橡膠壩1961—2009年49年來水頻率分析計算，壩址處頻率為50%的年來水量為43 634.4萬m3；從來水資料中選取年來水量接近于設計年降水的幾個年份，根據(jù)歷年旱情分析，選擇來水分配對作物生長較為不利的年份為典型年，將設計年來水量按典型年來水進行分配。姜莊湖橡膠壩保證率為50%的年來水系列典型年為1979年7月至1980年6月，典型年來水月分配成果見表1。

表1 50%保證率典型年來水月分配成果表 萬m3

姜莊湖壩址處河道現(xiàn)狀年頻率為50%的年來水量為43 634.4萬m3，水資源較豐富，由于來水時空分布不均，汛期來水量占全年的70%以上，作為擬規(guī)劃水源之一的姜莊湖攔蓄工程在灌溉保證率為50%的情況下，可滿足0.6萬hm2灌溉面積用水要求；現(xiàn)狀設計灌溉面積僅為0.13萬hm2，其余0.47萬hm2灌溉能力可以為下游灌區(qū)補充水源。三南尹攔蓄工程在灌溉保證率為50%的情況下，可滿足0.8萬hm2灌溉面積用水要求；現(xiàn)狀設計灌溉面積僅為666.67 hm2，其余0.73萬hm2灌溉能力可以為下游灌區(qū)及西部城區(qū)補充水源。

根據(jù)三南尹攔蓄工程壩址處現(xiàn)狀年來水頻率分析計算結果，現(xiàn)狀年頻率50%的年來水量為4.4億m3，灌溉保證率50%，采用典型年法對姜莊湖、三南尹攔蓄工程進行調算，扣除農(nóng)業(yè)用水量、生態(tài)用水、蒸發(fā)滲漏損失水量、壩前蓄水量后，仍可有3.9億m3的棄水。三南尹下游的已建葛莊、花園、角沂3處蓄水工程，蓄水總量2410萬m3，且3處蓄水工程處在靠近城區(qū)位置，用水規(guī)劃主要以生態(tài)用水為主。擬規(guī)劃的雨洪資源利用工程除滿足自身用水外，棄水量滿足下游攔蓄工程供水需求。

2.3 正常蓄水位

本次雨洪資源利用規(guī)劃控制正常蓄水位不造成浸沒損失，且攔蓄工程建成后形成連續(xù)水面，回水末端水深控制在0.5 m以內(nèi)。姜莊湖攔河壩擬建壩址以上兩岸灘地高程均在92.0 m以上，三和水源工程下游河底高程92.0 m，本次確定姜莊湖攔河閘正常蓄水位92.0 m；三南尹擬建壩址以上兩岸灘地高程均在88.5 m以上，姜莊湖攔河壩下游河底高程88.1 m，本次確定三南尹攔河閘正常蓄水位88.5 m。

2.4 攔蓄方案

本次雨洪資源利用規(guī)劃蓄水原則不侵占河道行洪斷面。姜莊湖正常蓄水位92.0 m，現(xiàn)狀壩址處河底高程86.8 m；三南尹正常蓄水位88.5 m，現(xiàn)狀壩址處河底高程83.3 m。兩壩擋水高度均約5.0 m，同時考慮上游許家崖水庫、唐村水庫已除險加固完成，許家崖水庫設計標準為100年一遇，校核洪水標準為萬年一遇，唐村水庫設計標準為100年一遇，校核洪水標準為5000年一遇，設防標準較高，且上游近期竣工的三和水源攔河閘工程設計洪水標準為50年一遇，校核洪水標準為100年一遇，均具有較強的洪水調蓄能力。該兩處蓄水壩汛期運行騰空庫容的時間相對充足，同時考慮工程投資、運行維修方便等方面的因素，采用本地運用較為成熟的橡膠壩擋水方案。

2.5 工程規(guī)劃指標

祊河雨洪資源攔蓄工程興利庫容785萬m3，回水水面面積2.5 km2，回水長度14.1 km，灌溉泵站設計流量2 m3/s，設計揚程16.0 m，5臺水泵型號為20SH-19，電機功率135 kW。西部城區(qū)供熱用水泵站設計流量3萬m3/d，設計揚程36.5 m，2臺水泵型號為250WQ/P13091B，額定功率110 kW。

3 效益分析

項目建成后可向許家崖水庫灌區(qū)提供優(yōu)質水源，提高了灌區(qū)內(nèi)農(nóng)田用水保證率，滿足農(nóng)業(yè)灌溉面積0.2萬hm2的用水要求，同時滿足工業(yè)年用水量1095萬m3的用水要求。工程的建設把蓄水水面與灘地、河畔植被連成一體，構成一個完整的河道生態(tài)系統(tǒng)，對魚類等水生動物及兩岸植物都帶來更適宜的環(huán)境，對保持生物多樣性具有積極意義。