（水利工程专业论文）青岛市官路水库水资源论证研究.pdf

山东大学硕士学位论文 允￥j 汐孑哆g g 眩薯啄哆究：眵蛤乒了髟参形f 王参莎贫久盎鼻乒壬0 0 够哆曩久穴乒5 五# 彤哆0 # 乒乡；一：， 1 1 水资源概述 1 1 1 水资源内涵 第1 章绪论 水不等于水资源，到目前为止，对什么是水资源还没有一个公认的非常严谨 的文字描述。1 9 8 8 年联合国教科文组织( u 1 屺s c o ) 和世界气象组织( w m o ) 定义水资源是“作为资源的水应当是可供利用或可能被利用，具有足够数量和可 用质量，并且可适合对某地为对水资源需求而能长期供应的水源 。1 9 9 9 年不 列颠百科全书定义水资源为：“地球上存在的不论属于哪种状态( 液态、固态、 气态) 的，对人类有潜在用途的天然水体。”【l 】。在我国，对水资源的理解也 不尽相同。如果结合可持续发展问题，一个国家或地区的水资源可归纳为下列内 涵：水资源是指水体中的特有部分，即由大气降水补给，具有一定数量和可供人 类生产、生活直接利用，且年复一年的循环再生的淡水，它们在数量上等于地表、 地下径流的总和( 对平原地区地下径流还要加上潜水蒸发部分( 均不考虑深层渗 漏) ) 1 2 。 水资源与其它自然资源相比，具有一些明显的特点，具体概括为：( 1 ) 水 资源是维持生态平衡和环境的基本要素：( 2 ) 利用上的多样性。即一水多用， 有多功能的特点；( 3 ) 经济上的两重性。即具有水利和水害的两重性；( 4 ) 补 给上的循环性。水资源属于再生资源，不断往复的水循环运动使得水资源得到补 充，但并不是提供了“取之不尽、用之不竭”的水资源量； ( 5 ) 时空分配上的 多变性。受水文循环的影响，降水在年内、年际的交化很大，具有时空分布不均 匀特点【3 】。 i i 2 我国水资源面临的主要问题 水是人类赖以生存的不可替代的资源，是社会和经济发展重要的物质基础。 人类社会的发展史，就是对水的认识和利用斗争的历史。随着社会经济发展和人 i z l 激增，水资源已经由工业化初期的一钱不值，演变为现代社会的“瓶颈 资源， 它严重地制约着一个地区、国家乃至全球的发展。当今世界面临的人口、资源和 环境三大课题中，水已成为关键的问题。对于我国，2 1 世纪的发展同样面临严 山东大学硕士学位论文 f 二# # g # 多f 口芋手：j ? ；灸欠太，：手：弋：一乒j 。：，、，：戈：$ 、：于哆# 哆g 澎珍：；譬手：盒f 溉穴螂够彤? 乒够手# ：乡莎一；i 彩一蚤够、 峻的水资源形势【4 】。从水资源与可持续发展来看，既要保证水资源开发利用的连 续性和持久性，又要使水资源的开发利用尽量满足社会、经济及生态环境协调发 展的需求。 近几十年来，我国水资源的开发利用取得了很大的成绩，为国民经济的发展 做出了巨大的贡献。但当前也存在着明显的问题。除人均水资源量偏少，时空分 布差异较大外，突出的表现为1 5 】： 1 、由于水资源时空分布不均，使黄、淮、海流域缺水形势加剧。 由于降雨的时空分布和年内分配的差异，水资源在地区上的分布极不均匀， 北方水资源贫乏，南方水资源较丰富，南北相差悬殊。黄、淮、海三流域是我国 人均和亩均水资源量最少的地区，该地区长期缺水。地表径流明显衰减，地下水 位不断下降，入海水量锐减，生态环境严重恶化。黄河下游的断流问题日益突出。 2 、城镇缺水日益突出。 随着城镇化进程的加快，城镇用水量迅速增长，城镇缺水问题日益突出。6 6 8 个城市中有4 0 0 多个城市供水不足，年缺水量约6 0 亿矗。沿海地区的地下水超 采使海水入侵，引起了较严重的环境问题。 3 、水资源需求量不断增长，工农业用水矛盾日益突出。 解放以来，我国全社会用水总量和人均用水量都迅速扩张，从1 9 4 9 - - 1 9 9 8 年，总用水量增长了4 3 倍，人均用水量增长了1 3 倍。在各行业中，工业用水 量的增长速度最快，农业用水量的增长速度最慢。由于各业用水量的增长速度不 同，用水结构也在不断发生变化。农业虽然始终是用水大户，但农业用水的比例 已从1 9 4 9 年的9 7 降低到了1 9 9 8 年的6 9 ，而工业用水所占的比例却从1 9 4 9 年的2 提高到1 9 9 8 年的2 1 ，生活和其他用水所占的比例也从1 提高到1 0 。 由此可见，水资源短缺对灌溉造成的威胁更大。 4 、水质恶化和地下水超采导致的水资源短缺问题日趋严重。 由于水污染导致的水资源短缺问题也十分突出。全国8 0 左右的污水未经过 处理就直接排入水域，造成1 1 3 以上的河段受到污染，9 0 以上城市水域污染严 重，近5 0 的重点城镇水源地不符合饮用水标准，部分河段鱼虾绝迹，部分湖泊 发生富营养化。黄、淮、海流域污径比比例高达1 ：6 - - 1 ：1 4 。湖泊约有7 5 以上 水域水质受到严重污染。全国11 8 个城市的饮用水调查显示，6 4 的城市地下水 受到严重污染，3 3 的城市地下水受到轻度污染。 2 山东大学硕士学位论文 彳。一手、套乡。二0 ：二# ：鼍二，；：f ：j ：；哆手# 长手：二孑、：# 粥乎哆够# 曩灸形# 矽夕手：膨了0 9 淞彤乒0 多二? 髟：。o # ：。j 地下水超采也造成了严重的生态环境问题。全国地下水超采的城乡地区有 8 0 多个，过量开采地下水造成大量环境地质问题。在以地下水供水为主的城市 及某些井灌区出现大面积的地下水位下降，地下水枯竭，全国已经形成了5 6 个 漏斗区。地下水的超采还引起地面沉降，地裂缝和地面塌陷。地面沉降造成了城 市地面积水，房屋与道路开裂，河面上升，桥梁房屋下沉，污水倒灌，机井水泵 下卧等危害。 5 、水资源浪费现象十分严重，节水和挖潜还有较大的潜力。 目前，全国农田灌溉大都用土渠输水，渠道水的利用系数为o 5 左右，进入 田间的水由于采用大水漫灌，又有近一半渗漏、蒸发掉了，真正被农作物利用的， 只是灌溉总水量的1 3 左右。我国单方水的效益平均不到1 公斤粮食，而不少国 家利用现代的先进灌溉技术，单方水的效益均在2 公斤粮食以上。我国工业用水 的重复利用率平均达到4 0 一- 5 0 ，但不少仍低于4 0 的水平：而日本1 9 8 2 年 已达到7 3 8 ，美国1 9 8 5 年已达到7 5 。城市人均生活用水总的水平不算高， 目前平均每人每日生活用水大约1 0 0 升左右，但高的达到4 0 0 升，生活用水的浪 费也很普遍。全国多数城市自来水管网仅跑、冒、滴、漏的损失率至少2 0 。节 水、污水处理回用及雨水利用还没有很好推广。此外，我国的供水工程中有很大 一部分已经进入老化阶段，由于长期以来水价偏低，导致了工程维修费用不足， 导致相当数量的供水工程因老化失修等达不到原有设计能力，严重影响了工程供 水效益的发挥，工程性缺水也相当严重。 1 1 3 当前解决水资源供需矛盾的主要途径 我国平均水资源利用率近2 0 ，其中北方为5 1 ，南方为1 3 ，根据1 9 9 7 年联合国所属的1 0 个国际组织在世界淡水资源综合评价中提出的用水紧张程度 参考指标，当一个国家或地区的水资源利用率低于1 0 时，不会受到环境资源约 束；水资源利用率达到1 0 - - 2 0 之间时，环境资源约束显现；利用率达到2 0 以上时，水资源利用进入紧张阶段，并且对生态环境产生不利影响；利用率超过 4 0 时，即表明严重缺水，严重制约经济发展，并且导致社会稳定和环境安全问 题。我国水资源利用率1 9 9 7 年已达到2 0 ，北方地区早已大大超过这一比例。 可以看出，我国平均属用水中度紧张，南方尚有开发潜力，北方远远超过严重水 山东大学硕士学位论文 多手薯参墨盎矿哆墨乒矿哆乒# $ 则薹岔乡哆s ：玖f f ：手_ 了歹：孓孑j 了5 箩五哆二# 别歹# # 了：弓g 长誊：= 彤二口瓣长夕：绺；- o 口，二乡 荒警戒线。北方各流域生态环境恶化和用水紧张的实际情况表明，我国水资源问 题日趋严重，并且在全国范围内出现了一系列与水相关的生态环境问题。 开源和节流是处理日益紧张的水资源供需矛盾的两种方法。就开源而言，随 着水资源开发程度的不断提高，水源条件开发相对容易的地方越来越少，再新开 发水源难度越来越大，费用也会越来越高，而且，这种开发的副产品一过度的超 载水资源承载力、污水、环境影响也随之应运而生【6 1 ：“节流”，就是用技术、 经济、行政、法制和宣传教育等多种手段，来杜绝用水的浪费，提高水的有效利 用率，限制需水量增长甚至削减需水量，合理分配与利用有限的水资源【7 】。节流 与开源相比，不仅潜力巨大，而且易于实施。另从长远观点看：由于水资源终究 是有限的，而社会发展对水总会有所需求，所以，缓解、扼制水的供需矛盾的基 点是节流嘲。工程的建设既是开源的一种重要的途径，同时更是节约用水的一种 重要途径。其次，通过水资源的合理配置，科学调度和计划用水、节约用水、提 高有限水资源的利用率，建立节水型社会，是缓解水资源供需矛盾，实现水资源 可持续利用的前提和关键，也是建设现代化工农业和小康社会的重要内容。 1 2 论文选题背景 青岛市位于胶东半岛西南部，辖七区、五市，总面积1 0 6 4 0 k m 2 ，总人口7 4 9 3 8 万。青岛市工业基础雄厚，经济发达，是我国重要的外贸出口基地和口岸，又是 远近闻名的旅游避暑胜地，是山东经济和社会发展的龙头。 目前，青岛正在努力构筑大的工业体系，建设港口、海洋和旅游三大特色经 济，电子家电、造船汽车机车集装箱制造、石油化工和新材料四大工业基地。随 着青岛市以青岛、黄岛、红岛“三点布局”和以滨海大道为主线“一线展开的 大青岛城市发展格局的确立，青岛将迎来一个快速发展阶段。但是随着社会经济 的发展，青岛市水资源供需矛盾问题也日渐突出。根据有关资料，青岛市多年平 均水资源总量l g 6 亿m 3 ，其中地表水资源量1 3 9 亿m 3 ，地下水资源量9 1 亿m 3 ， 地表、地下水重复量4 4 亿矗，人均水资源量仅为2 4 8 矗，是我国缺水最严重的 地区之一。水资源的短缺，供水能力不足，已严重制约着青岛市经济社会的可持 续发展【9 】。 4 山东大学硕士学位论文 j 彳髟灸，五参；弓咯手；0 ： 5 筝敬弓# 灾：穴：了允誓0 二# # 搿摹誓g ￥众灸五。乎髟公灸究参哆# 5 务参孑欢；：一_ 二：77 一。，= 现有的引黄济青工程即是为缓解青岛市的供需矛盾自黄河打渔张闸引水向 青岛市供水的专用大型跨流域调水工程，自1 9 8 9 年建成以来，已输送近1 0 亿 m 3 的黄河水，发挥了巨大的经济效益、社会效益和环境效益。 为了缓解烟台市、威海市的供水危机，防止莱州湾地区海水内浸，改善当地 的生态环境，经国务院批准，山东省胶东地区引黄调水工程于2 0 0 3 年1 2 月1 9 日正式开工建设，该工程自渠首通滨闸至昌邑市宋庄分水闸1 6 0 5 k m 长的输水线 路全部为利用现有的引黄济青工程，输水时间也由单独向青岛供水的7 0 天延长 至向青岛、烟台、威海供水的1 6 1 天。根据南水北调东线工程规划，引黄济 青工程输水河上节制闸宋庄分水闸段1 4 2 k m 为胶东输水干线的中段，淄博、 潍坊、青岛、烟台及威海所需要的长江水均需要通过该段渠道输送，输水时间长 达2 4 3 天，其中引江1 7 3 天，给青岛引黄7 0 天f 1 0 1 。经分析，黄河水经过棘洪滩 水库调蓄后已没有多余的黄河水进入官路水库调蓄，官路水库能能调蓄大沽河水 和长江水。 本文以跨流域调水和水资源优化配置基础理论为指导，对官路水库的水资源 问题进行研究，分析官路水库的规模。 1 3 国内外有关研究进展情况 1 3 1 水资源管理研究进展 l 国外水资源管理研究进展 在1 9 9 2 年爱尔兰召开的“国际水和环境大会_ 2 1 世纪的发展与展望上提 出了水资源系统及可持续研究的问题。1 9 9 4 年，联合国教科文组织主持，国际 水资源协会与国际水文科学协办召开了“变化世界中的水资源管理研究规划国际 学术研讨会”，探讨了可持续发展水资源管理研究展望、水资源开发中的风险和 不确定性、水资源可持续管理的决策支持系统和水资源开发与环境保护协调四个 专题。1 9 9 6 年在日本京都召开了“国际水资源及环境研究大会：面向2 1 世纪新 的挑战”，讨论了流域尺度的可持续水资源系统管理的应用实例等问题。联合国 教科文组织( u n e s c o ) 国际水文计划工作组1 9 9 6 年将“可持续水资源管理” 其定义为“支承从现在到未来社会及其福利要求，而不破坏他们赖以生存的水文 循环及生态系统完整性的水的管理和使用”。水资源可持续管理要求在水资源规 划、开发和管理中，寻求经济发展、环境保护和人类社会福利之间的最佳联系与 山东大学硕士学位论文 参哆哆手0 誓蟛够$ 墨孑够# 眵哆s 弼o ：弼辱= ；，# = ：= f # # # 矗二乒二，j 弓多髟：二莎：0 # j ：了：f 二墨哆：# 次：# 手彩够一c 二弼够j ：哆 协调。1 9 9 8 年在武汉召开了“9 8 年国际水资源量与质的可持续研讨会 ，探讨 了流域水量与水质的统一管理问题。1 9 9 8 年国际水文学会在荷兰召开了“区域 水资源管理研讨会”，探讨了水资源管理的经验和教训、面对挑战的区域可持续 水资源管理、水资源管理的研究方法。2 0 0 0 国际水文科学学会( i a h s ) 年在美 国召开了“水资源综合管理研讨会”。这次研讨会主要探讨了可持续发展条件下 的水资源综合管理的内容和目标，以及交流水资源综合管理的经验。2 0 0 1 年， 国际水文科学学会在荷兰召开了“区域水资源管理研讨会 ，会议针对区域范围 内水资源管理的有关问题进行了研讨，包括：以往水资源管理活动的经验和教训： 面对新挑战的区域可持续水资源管理；水资源管理的研究方法。 在研究专著方面，m i g u e la m a r i n o 和s l o b o d a np s i m o n o v i c 在2 0 0 1 编著出 版的水资源综合管理收录了国际水文科学学会( l 蛆s ) 2 0 0 0 年在美国召开 的“水资源综合管理研讨会”的文章。m i g u e la m a r i n o 和s l o b o d a np s i m o n o v i c 认为，从2 0 世纪8 0 年代开始，人类从事水资源管理活动的目标和内容发生了根 本性的变化。传统的不可持续的水资源管理方式已经不再适应新形势的要求，而 新的管理方式仍在摸索中，水资源管理活动正处在探索过程中。新的水资源管理 最大的挑战是如何寻求实现长期可持续利用水资源的水资源管理方式，为此，他 们认为体制改革和制度创新将是水资源管理活动改革的一个重要方面。新的水资 源管理活动必须包含水环境治理和保护问题、水资源的可持续利用问题、水资源 利益相关者之间的利益分配问题以及水资源管理决策中的公众参与问题【l 。 由m a l r a s h e d 、v p s i n g h 和m m s h e f i f 合作编著的水资源发展与 管理( i v ) 中从7 个方面论述了水资源管理的内容，包括：水资源管理的目标、 政策和原则，水资源稀缺和保护，用水管理，水资源管理、规划、水权分析和处 置的决策支持系统，水电和灌溉的发展潜力，灌溉水管理，水资源稀缺管理【1 2 1 。 2 国内水资源管理研究进展 随着我国水资源危机的不断加剧以及可持续发展对现代水资源管理的要求 和挑战，学术界开始逐渐关注水资源管理理论的探讨和框架体系的构建。 冯尚友在水资源持续利用与管理导论一书中将水资源管理定位为支持实 现可持续发展战略目标，在水资源及水环境的开发、治理、保护、利用过程中， 所进行的统筹规划、政策指导、组织实施、协调控制、监督检查等一系列规范性 活动的总称。统筹规划是合理利用有限水资源的整体布局、全面策划的关键；政 6 山东大学硕士学位论文 ：= 够哆贫声蜊豁灸髟￥曩譬筋g 钐孑= 一乡彳# 允；孑蚴，矗壬哕幺￥涮譬嬲公众够$ 溶a 惫￥哆蜊了孑：0 i ：形歹：一 策指导是进行水事活动决策的规则和指南；组织实施是通过立法、行政、经济、 技术和教育等形式组织社会力量，实施水资源开发利用的一系列活动实践；协调 控制是处理好资源、环境与经济、社会发展之间的协同关系和水事活动之间的矛 盾关系，控制好社会用水与供水的平衡和减轻水旱灾害损失的各种措施：监督检 查则是不断提高水的利用率和执行正确方针政策的必须手段f 1 3 】。 吴季松在2 0 0 2 年出版了现代水资源管理学概论。书中，作者对水资源 管理的指导思想、水资源管理工作的基本目标以及主要内容做了较为系统的论 述。从整体来看，该书也更多的是从水行政管理角度探讨了水资源管理的理论与 实践1 1 4 1 。 左其亭和陈曦2 0 0 3 年合著并出版了面向可持续发展的水资源规划与管 理。该书从可持续发展的观点出发，对水资源管理理论作了初步探讨。该书专 门探讨了现代水资源管理工作的工作流程、管理目标和水资源管理基本内容，并 且提出了面向可持续发展的水资源管理活动的主要内容，包括：加强教育、提高 工作觉悟和参与意识：制定水资源合理利用措施、制定水资源管理政策、水资源 统一管理以及实时进行水量分配和调度。根据信息技术发展的特点和现代水资源 管理的要求，该书还专门探讨了水资源的信息化管理，介绍了电子信息技术和 “3 s ”( g i s 、g p s 和r s ) 技术在水资源管理活动中的应用【1 5 1 。 1 3 2 水资源配置研究进展 1 、国外水资源配置研究进展 最早比较系统地研究水资源分配理论与方法的专著应首推b u r a s 于1 9 7 2 年 发表的水资源科学分配【1 6 1 ，但他主要是根据二十世纪5 0 、6 0 年代兴起的系 统分析理论在水资源开发利用中的应用经验，重点阐述数学规划理论及其计算手 段在水资源系统设计和运行调度中的应用方法、分析步骤等。8 0 年代初，l o u c k s 等在其颇具影响的专著水资源系统规划与分析中也着重阐述了如何运用 系统分析方法指导水资源工程规划、设计和运行管理；并认为，人类对时空分布 恰当、数量质量合适的水资源需求的不断增长，已促使水资源工程师和规划者们 必须运用更为复杂的水资源系统规划方法解决水资源问题。而1 9 8 5 年，y e h t l 8 1 发表论文全面回顾了二十世纪6 0 年代以来已出现的各种水库运行及管理数学模 型，分析了各类模型的特点、适用条件和尚存在的缺陷。 7 山东大学硕士学位论文 乒哆孓夕夕弼够众够嚣# 哆髟彳灸；哆：2 允二o ：粼髟# 灸；，墨手彳灸：哆分够夕：够：够爻够抟哆# j 譬# # 五汐哆突二# ：彤彳够状久 2 、国内水资源配置研究进展 我国在水资源方面已开展的“六五”、“七五”、“八五、“九五 攻关 项目，取得了很多进展，如“六五”攻关项目在应用基础方面提出了水资源量的 评价方法，在实践上对华北地区的地表、地下水资源量进行了评价并基本达成共 识；“七五”攻关项目在应用基础方面提出了华北地区大气水、地表水、土壤水 和地下水的“四水 转化模式，并利用“四水”转化规律相应提出了地表水一地 下水的补偿运用方式，在实践中取得了良好效果；“八五 攻关项目将水资源开 发利用与区域宏观经济联系起来研究，提出了基于宏观经济的水资源合理配置理 论与方法，并以此为基础提出了缓解华北地区水资源短缺问题的具体方案【1 9 1 。 水资源合理配置理论与方法一经提出，迅即得到广泛应用。“黄河治理与水资源 开发利用”专题“华北地区宏观经济水资源规划理论与方法 对区域水资源合理 配置理论与方法进行了深入的探讨1 2 0 】 2 1 】；“九五”攻关西北水资源项目在以往 攻关成果的基础上，针对内陆干旱区绿洲生态的特点，将水资源开发利用一社会 经济发展一生态环境保护三者联系起来统一研究，在基础和应用基础方面提出了 内陆干旱区的“天然一人工”二元水循环模式，明确了水资源是西北地区社会经 济发展的重要物质基础和生态环境保护的控制性因素，揭示了三者间相互依存、 相互制约的定量关系与转化规律；在实践上，提出了西北重点地区的生态环境保 护准则与生态需水量，提出了配合西北开发的水资源配置布局与方案，并在水资 源合理配置基础上计算了重点区域的水资源承载能力阎。这些理论与实践方面 的研究成果，为国家制定西北地区2 1 世纪的可持续发展战略提供了第一手依据。 中国工程院重大咨询项目中国可持续发展水资源战略研究取得了一批重大的 研究成果，其研究报告深刻分析了我国水资源面临的严峻形势，提出了以水资源 的可持续利用支持社会经济可持续发展的总体战略和政策建议突出强调解决我 国水的问题，核心是提高用水效率，建设节水型社会，并概括了节流优先、治污 为本、多渠道开源的指导原则。这些研究成果和重要观点，很多已经在国家制定 “十五计划和重大经济决策中得到应用。 1 3 3 跨流域调水研究进展 1 、国外跨流域调水研究进展 山东大学硕士学位论文 公夕参允弋：# g 兜：扩哆手哆彩影哆g 澎形：5 ：jf ，0 f ：= ，- j ：一：i ：二；手吕嘭：彩弼= 二f 灸；孑i s 髟$ # 溉f _ = ；够彤影了丫：孓v 二。、；：，：尹0 在国外，最早的跨流域调水工程可以追溯到公元前2 4 0 0 年前的古埃及，从 尼罗河引水灌溉至埃塞俄比亚高原南部，在一定程度上促进了埃及文明的发展与 繁荣。2 0 世纪5 0 年代以后，国外提出了许多调水规划。据不完全统计，全球已 建、在建或拟建的大型跨流域调水工程有1 6 0 多项，主要分布在2 4 个国家。前 苏联已建的大型调水工程达1 5 项之多，年调水量达4 8 0 多亿m 3 ，主要用于农田 灌溉，国内进行调水工程研究的研究所就有1 0 0 多个。前苏联从水资源总量上说 并不缺水，但水资源的空间分布与国民经济需求也极不协调，径流量占地表淡水 资源总量8 0 的主要河流均位于经济开发较差的北部和东部地区，而社会经济发 达及适宜于人类生存的欧洲部分的南半部、高加索、中亚细亚等地区，水资源仅 占淡水资源总量的2 0 。如何通过径流的区域再分配以发展南部的农业和畜牧 业，恢复南方各海的鱼类资源，同时也改善北部沼泽化土地，一直是前苏联政府 重视的大问题。因此，前苏联国家科学技术委员会专门制订了解决水资源区域再 分配问题的工作内容和计划，并委托科研和设计机构以及高等院校来完成各项任 务。对于跨流域或区域调水以实现水资源的时空平衡问题，前苏联的科学工作者 具有许多值得我们借鉴的经验。如索柯洛夫等瞄】在论述径流调配问题时指出： 水资源的区域再分配就其规模、国民经济意义和对自然环境的影响来说，应列为 当代最重大的科学技术问题；对自然平衡的任何干预，都应当根据对自然规律和 过程的了解，并且应考虑到可能的不良后果；所以在实施径流调配之前，应先对 它进行全面的科学论证，并预测它可能带来的自然环境变化；通过科学研究工作， 可以选择水资源再分配的最有利的方案，确定河川径流的最大可调水量，提出旨 在防止不良后果的建议。 2 、国内跨流域调水研究进展 我国是实施跨流域调水最早的国家之一，公元前4 8 6 年修建的引长江水入淮 河的邗沟工程，可谓中国跨流域调水工程的开创性工程。始建于2 2 0 0 年前的都 江堰引水工程引水灌溉成都平原，成就了四川“天府之国 的美誉。新中国成立 后，我国的跨流域调水工程得到了长足发展。江苏省修建了江都江水北调工程， 广东修建了东深引水工程，河北与天津修建了引滦工程，山东修建了引黄济青工 程，甘肃修建引大入秦工程以及正在论证的南水北调工程等。这些工程都成为当 地农业、工业、城市和人民生活的命脉。我国水资源科研工作者依据本国人口众 多、人均水资源量少、社会经济发展用水供需矛盾突出以及生态环境不断恶化的 9 山东大学硕士学位论文 溶灸穴：盆哆：、贫众劣婀浏誓五：髟i o a 胁嗣刺茹抗太：莎# 髟二手$ 孑拣灸够# # 墨弼，：妨墨 基本国情，从不同侧重点对跨流域问题进行了理论和方法上的多方面研究。“黄 淮海流域水资源合理配置研究 2 4 1 中认为，在巨大的水资源短缺压力下，自然 会促使人类社会采取各种相应的应对措施，其中最主要的就是节水，研究表明节 水规模的节水边际成本，已经接近或超过新增供水的边际成本，从经济角度看相 对于解决缺水的其他途径，区域内已不宣再加大节水强度。单靠节水不能解决区 域性缺水，特别是城市缺水的根本问题。在充分进行当地减需、增供和治污回用 的基础上，黄淮海2 0 1 0 、2 0 3 0 年分别尚有2 7 3 亿3 、3 3 9 0 2 7 3 亿3 的供需缺口不 能解冼这一水资源的供需缺口只能依靠外流域调水解决，南水北调工程势在必 行。 王劲峰等【2 5 】针对跨流域调水问题，从国家决策层次上通过对区域调水的总 经济效益、边际效益以及区域均衡发展等目标的把握，对区际调水量的空间分配、 时间分配和部门分配及其组合模型进行了理论分析；刘国纬等1 2 6 以我国南水北 调东线工程为例，论述了跨流域调水水资源系统管理中系统结构功能分析、来水 预报、工程实时运行调度等基本原理和方法。 1 3 4 研究综述 水资源管理与配置研究是当今的一个热门课题，近些年得到了迅猛的发展， 一些优化理论和算法被用于水资源的规划和调度中。水资源合理配置研究的发 展，是与水资源的持续利用和人类社会协调发展密不可分的。随着水利工程的不 断实施，水资源合理配置基础设施建设和管理手段的进一步完善，真正意义上的 水资源合理配置已成为可能。 ， 在水资源开发利用和合理分配方面，长距离跨流域工程是一项复杂的系统工 程，也是水资源合理配置的有效工程措施。水资源时空分布差异以及生态环境维 护、预期的需水增长均需要有效的水资源规划和开发利用。为了解决水资源分配 上的问题，跨流域调水工程是十分重要的。我国是世界上从事调水工程最早的国 家之一。为解决缺水城市和地区的水资源紧张问题，我国自解放以来修建了数十 座大型跨流域调水工程，取得了巨大的经济效益、社会效益和环境效益。这些调 水工程有许多成功的经验，但也存在着有待值得研究的问题。比较突出的是，调 水工程建设后的供水规模与实际需水量有较大的差异，由此而产生的后果或是工 l o 山东大学硕士学位论文 参灸灸穴够彤髟彤了曩夕i ：哆手灸t 了娩j 一0 7 哆：二了孑：、；? ：二二；：o # 髟# # j 盎j 等0 ：二剃妨手苷# 墨蚕夕口哆哆5 ：彩5 ，j 亭髟? ：孑 程规模不断扩建、追加投资，或是工程建设后水量供不出去，使工程不能取得预 期的经济效益。 我国是水资源严重短缺的国家之一，党中央和国务院高度重视水资源问题， 已经将粮食、能源和水资源确定为三大战略资源，明确了水资源可持续利用是支 撑我国社会经济可持续发展的战略问题。水资源不能像粮食、能源那样可以靠进 口解决，只能依靠本国优化配置、合理开发、高效利用，有效保护和科学管理来 逐步加以解决。因此，我国建立水资源论证制度的意义重大，它是适应我国水资 源状况的客观要求，是保障社会经济可持续发展的需要，是加强水资源宏观调控 的重要手段，是提升取水许可审批科学性和合理性的重要措施。 1 4 本文的研究方法与内容 1 4 1 研究方法 本文以水资源优化配置和跨流域调水理论为指导，以建立节约型用水社会为 原则，开源和节流并举，节流优先，充分发挥已建工程的供水效益。在分析青岛 市水资源开发利用现状和不同水平年供需平衡的基础上，通过对大沽河、黄河、 长江等水源的分析，研究官路水库的水源及规模，并对各水源和水质进行调查评 价，同时遵照“加强山东省的水资源管理，促进水资源优化配置和可持续利用 的精神，按照有关法律法规的要求对该工程退水影响、对水资源状况及其他用水 户的影响等进行分析论证。 1 4 2 研究内容 流域水资源综合管理与合理配置是一个涉及多水源、多用户、多部门和多地 区的复杂的问题。如何管理和充分分配有限的水资源是本文的主要研究内容。 本文主要研究内容如下： l 、以青岛市经济社会发展目标为依据，对近年来实际用水情况进行调查分 析，根据优先节水，多种水源优化配置、科学调度的原则，对青岛全市及官路水 库供水区进行了需水、供水预测。在充分考虑地表地下水源挖潜、中水再生回用 及海水利用等一系列工程与非工程措施后进行不同水平年供需平衡分析。 2 、分别对当地大沽河水、黄河水、南水北调东线工程即将调来的长江水进 行分析论证，包括当地大沽河天然径流量、不同水平年来水量分析计算及水质分 山东大学硕士学位论文 夕呋允筋众分：贫f 五墨哆# # 曩灸，、允：了髟y y # 乒哆# 墨参墨彤莎s 五灸警彳矗彳誓哆：嚣灸：澎三于钐f ：j f _ ： ，7 。；尹岁：j ：哆 析；水量与水质两方面的论证。内容包括黄河水源条件、引水时间、可引水天数、 引黄潜力及水质分析；青岛市调江水量分析等。 3 、工程规模论证。根据不同的引水方案核算官路水库的供水规模。 4 、分析论证项目取水合理性。从建设项目取水对水资源状况的影响、对其 他用水户影响以及供水安全性等几个方面分析建设项目取水的合理性。 本文研究内容结构图如下： 1 2 山东大学硕士学位论文 亭；：薯一再f # ，j j v 乒# 哆矗多二：f 彩# 髟e # # ，譬弋惫穴芦哆髟已姆哆汐# ：够手f 芗# 孑搿彳：；j 第2 章官路水库工程概况2 7 】 青岛市是山东省对外开放的前沿阵地，是山东半岛城市群和胶东半岛制造业 基地建设的龙头。目前，青岛正在努力构筑大的工业体系，建设港口、海洋和旅 游三大特色经济，电子家电、造船汽车机车集装箱制造、石油化工和新材料四大 工业基地。随着青岛市以青岛、黄岛、红岛“三点布局”和以滨海大道为主线“一 线展开”的大青岛城市发展格局的确立，许多大项目将落户岛城，青岛将迎来一 个快速发展阶段。但是随着社会经济的发展，青岛市水资源供需矛盾问题也日渐 突出。根据有关资料通过对青岛市水资源供需平衡分析，2 0 1 5 年青岛城镇日缺 水量达到3 6 5 万m 3 ，如果不采取有效措施，水资源短缺将成为青岛市可持续 发展的瓶颈。 为增加城市供水能力，满足青岛市经济社会发展的用水需求，研究开发后备 水源是必须的。青岛市根据现状水资源开发状况，提出恢复建设官路水库工程， 以充分合理开发利用当地水资源潜力，从根本上解决青岛市缺水问题。 2 1 工程供水区社会经济概况 青岛市工业基础雄厚，门类齐全，以轻工纺织为主，橡胶、化工、电子、食 品、饮料、机械、建材等工业均较发达，是我国重要外贸出口基地和口岸。以港 口为枢纽，铁路、公路、海运、航运、管道输油等各种运输方式齐全的交通运输 网络已经形成，并日趋完善。青岛地处黄海之滨、崂山脚下，风景秀丽，气候宜 人，又是远近闻名的旅游避暑胜地。 目前，青岛充分发挥和运用了国际经济形势变化等带来的发展机遇，积极应 对各种挑战，全市经济取得了快速、稳定、健康发展，经济自主增长、自我发展 的机制逐步形成，经济总体实力进一步增强，人民生活质量不断改善，全市国民 经济和各项社会事业进入了一个新的发展阶段。2 0 0 6 年全市实现国内生产总值 g d p ) 3 2 0 6 5 8 亿元，综合经济实力在全国城市中名列前茅。 2 2 工程选址情况 官路水库库址位于青岛胶州市西北的墨水河下游，北依青岛平度市，西邻潍 坊高密市，北距南胶莱河1k m ，东距大沽河8k m ，东南距引黄济青棘洪滩水 库1 8k m 。库区现作为墨水河滞洪区使用。早在1 9 5 8 年，在胶州市西北的墨 山东大学硕士学位论文 哆哆j ：? ： 灸j # ，譬溶嘭曩套够。，专够孑：彤允杉掰j 允彤吹髟若妄 允j 薯矗譬：? 髟誓# 测孑f ，：? # 扩一， 水河下游沿河两岸围地筑坝，建成官路水库，水库占地面积7 7k m 2 ，土坝呈 封闭形，围坝高3 4 - - - 5 1m ，长1 3 6k m 。因蓄水后坝基、坝体渗漏严重，引 起周围土地沼泽化，1 9 6 3 年改为滞洪区。库区内有滩地及部分耕地，地形平坦， 海拔高程一般在1 0 0 - - 1 1 5m 。库区内土地已经征用并办理确权手续，1 9 6 3 年 改为滞洪区后部分土地由附近农民开垦种植，汛期滞洪。 根据勘察初步成果分析，库区第四系土层厚度一般在6 0 1 0 7m ，其表层 有o 5m 厚褐土，以下为粉质粘土，第四系下面为上白垩系王氏组粘土岩。库 区中部有一条东南t 西北向的隐伏断层贯穿，该层属李哥庄断层的延续，经压水 实验，仅有微弱失水现象，认为该断层不会造成严重渗漏。 经估算，工程共占用各类土地4 8 4 5 亩，其中永久占地4 7 4 2 亩，临时占地 1 0 3 亩。淹没区内无村庄及居民，库区原为滞洪区，现有耕地为村民自行耕种， 占用后不考虑移民安置。 2 3 工程建设规模 官路水库位于青岛胶州市、平度市交界地带，在原墨水河滞洪区基础上恢复 建设而成。 随着青岛市经济社会的发展，水资源供需矛盾日益加剧。本着充分合理开发 利用当地水源的原则，青岛市政府计划将墨水河滞洪区恢复建设为蓄水水库，作 为城市供水的水源地。通过分析，官路水库工程可以采用当地地表水与客水联合 调度，工程建成后可以缓解青岛市的缺水压力，2 0 1 5 年后城市水源供水能力仍 不足部分可采取增加客水利用或海水淡化解决。 2 4 工程地质概况 水库区地处华北板块南边缘胶南文威造山带日照隆断东北部，鲁东隆起胶 莱坳断中南边缘等荫个级构造单元的接合部，区域构造线以北东向为主，次为 东西向，形成斜“十一构造格局，主要构造形迹为脆性断裂构造。根据勘察初步 成果分析，库区第四系土层厚度一般在6 1 0 71 1 1 ，其表层有o 5 1 1 厚褐土， 以下为粉质粘土，第四系下面为上白垩系王氏组粘土岩。发现有条东南西北 向的隐伏断层贯穿库区中部，属李哥庄断层的延续，经压水实验，仅有微弱失水 现象，因此该断层不会造成严重渗漏。 2 5 取水水源与取水地点 1 4 山东大学硕士学位论文 乒# 孑手# 苷$ s 分手# 汐# j i 乒。+ 。：够汐乒：二j 0 ，j # 舌3 ，l ，二，j ：，o 手：= ：够f 歹# f 灸太：3 莎：，、：f 墨玲；一：? 墨誓? 二? ，、：? 夕f 。；乡乡 经分析，2 0 15 年规划年官路水库工程供水水源有当地地表水、南水北调东 线工程即将调来的长江水。 2 6 供水要求 ( 一) 城市供水设计保证率： 9 5 。 ( - - ) 供水情况 官路水库工程供水区为青岛市七区及胶州市、即墨市，供水目标为城镇生 活及工业用水，可供水情况详见水库调算。 ( 三) 水质：当地地表水综合评价符合i i - - i i i 类水质标准，综合评定满足地 表水环境质量标准( g b 3 8 3 8 2 0 0 2 ) 关于生活饮用水地表水源地标准。 ( 四) 水源类型及取水口情况 官路水库工程的水源为当地地表水、南水北调工程即将调来的长江水。 当地地表水的取水口主要是大沽河崖头拦河坝上。 山东大学硕士学位论文 久穴够# 彤眵曩余欠醪公刺s 蛤公灸劂允：；长f # 汾灸：占哈灸￥够$ 只灸公专v 够s 众多珏莎# 灸允? 灸乡灸二：二- j g # 髟：允： 3 1 基本情况 3 1 1 地理位置 第3 章区域水资源开发利用现状 青岛市地处山东省胶东半岛西南部，位于东经1 1 9 。3 0 , - - , 1 2 1 。0 0 ，北纬 3 5 。3 5 3 7 。0 9 之间。西、西南侧分别与潍坊市和日照市接壤，北、东北侧与 烟台市毗邻，东南面临黄海。全市总面积1 0 6 5 5k r n 2 ，辖七区，五市，即市南 区，市北区，四方区，李沧区，崂山区，城阳区，黄岛区，胶州市，即墨市，平 度市，胶南市，莱西市。青岛市市区( 市南、市北、四方、李沧、崂山、城阳、 黄岛七区) 为11 0 2k m 2 ，所辖胶州、即墨、平度、胶南、莱西五市为9 5 5 2 k m 2 。 3 1 2 地形地貌 青岛市为海滨丘陵城市，地势东高西低，南北两侧隆起、中间低陷，其中： 山地约占全市总面积的1 5 4 ，丘陵占2 5 1 ，平原占3 7 8 ，洼地占2 1 7 。 全市主要分3 个山系，东南部是崂山山脉，山势陡峻，主峰海拔1 1 3 3 m ，从崂山 顶向北绵延到即墨市东北部，向西南延伸至青岛市区，东南濒临黄海；北部为大 泽山，分布在平度、莱西境内，并向东北延伸到烟台市，主峰海拔7 3 6 7 m ；南 部为大珠山( 海拔7 2 4 9 m ) 、铁撅山( 海拔5 9 5 1 m ) 等组成的胶南山群；中、 西部为广阔的胶莱盆地，地势低平( 海拔一般不超过5 0 m ) 。崂山和大、小珠 山控制着胶州湾和大沽河入海，胶州湾和金口湾等入海处是宽阔的泥质或粉砂质 海漫滩。黄海沿岸有众多大小岛屿。 3 1 3 水文气象 + 青岛市属华北温带季风大陆性气候。沿海地区受海洋环境的影响和调节，具 有明显的海洋性气候特点，空气湿润，温度适中。青岛市春季气温回升缓慢，一 般在0 6 1 1 1 之间，早春低温阴雨不利春播；春末干燥多风，雨少蒸发量 大，多出现春旱；夏季气温一般在2 1 2 6 之间，季风盛行，降雨量集中，雨 热同季，适宜作物生长，但雨量过于集中，易造成洪涝灾害；秋季气温一般在7 2 0 之间，秋高气爽，降水量少，蒸发强，有利农作物成熟和收获；冬季气温 1 6 山东大学硕士学位论文 ：；穹：岔乒孑够站蹬武髟够哆淡穴够专移手，0 父硷；，允；莰i 多譬哆二 ! ：一# # o # 夕灸= 髟s 彤# 莰：哈允? ：，手测q 、f 一般在2 5 o 2 之间，雨量稀少， 测资料，青岛市多年平均气温1 2 2 c ， 1 6 4 。 持续时间较长。据青岛气象台长系列观 极端最高气温3 8 9 ，极端最低气温 青岛市多年平均降水量6 9 0 3 m m ，降水的特点是：降水年内分配不均，年降 水量的7 0 集中在汛期6 , - - , 9 月份：降水量年际变化大，年最大降水量1 3 7 5 m m ( 1 9 6 4 年) ，是年最小降水量3 5 0 4 m m ( 1 9 8 1 年) 的3 9 倍，且丰枯水年往往 连续出现；地域分布不均，总的趋势是自东南沿海向西北内陆递减。 一青岛市多年平均陆上水面蒸发量在1 0 0 0 l l o o m m 之间，其特点与降水恰好 相反，自东南沿海向西北内陆逐渐递增。 3 1 4 土壤、植被 青岛市可利用土地面积为8 1 1 9 姘，占总面积的7 6 2 。全市土壤植被类型 较多，大体分为棕壤土、砂姜黑土、潮土、褐土和盐土五大类型。棕壤土分布面 积最广，是可利用土地的5 8 5 3 ，主要分布在山丘区和山前缓坡平地上；砂姜 黑土主要分布在莱西东南部、平度的西南部和胶州以北，占可利用土地的 2 2 0 6 ；潮土主要沿河谷平原、沿海平原和山间盆地分布，占可利用土地的 1 7 2 9 ；褐土分布面积较小仅占可利用土地的0 9 7 ，分布在残丘顶部或山区中 部缓坡上；盐土主要分布在河流入海口附近，占可利用土地的1 1 5 。 青岛属暖温带落叶林区域，林、草植被资源较为丰富。但由于人口稠密，人 类活动频繁，原有的天然植被破坏严重。建国以来，经过长期努力，水土保持林、 自然风景林和农田防护林网正在逐步形成和扩大，自然生态环境正向良好的方向 发展。 3 1 5 河流水系 青岛市共有大小河流2 2 4 条，其中流域面积大于1 0 0k m 2 以上的河流有3 2 条，这些河流均属季风区雨源型，且多为独立入海的山溪性小河。按水系分为： 大沽河、北胶莱河二大水系及沿海诸河。 大沽河水系包括主流大沽河及其诸多支流。主要支流有小沽河、潴河、五沽 河、流浩河、桃源河及南胶莱河等。大沽河是胶东半岛最大的河流，发源于招远 阜山，流经青岛市的莱西、即墨、平度、胶州、城阳等市区，于胶州市河西屯以 1 7 山东大学硕士学位论文 土；少：二 歹r ，f 纺o ；歹0 文芦辱5 9 二二j ：手：二一o ：，：；：芗够够誓0 够j 孑y 髟髟：搿，曩：彩# 墨了壬g 3 、城镇产业发展主要指标预测 根据山东省发展和改革委员会、山东省水利厅2 0 0 7 年1 0 月编制的山东省 水资源综合规划及2 0 0 6 年青岛市统计年鉴对青岛市第二产业、第三产业增加 值进行预测。 1 ) 第二产业发展预测 第二产业包括工业及建筑业。 2 0 0 6 年青岛市工业增加值为1 5 2 7 5 亿元，预测2 0 1 5 年达到3 0 2 5 5 亿元， 2 0 3 0 年达到7 3 0 2 9 亿元。从发展速度看，2 0 0 6 年到2 0 3 0 年的2 4 年间，青岛 市工业增加值年均增长率为6 7 ，2 0 0 6 2 0 1 5 年、2 0 1 5 - 2 0 3 0 年年均增长率分 别为7 9 、6 1 ，2 0 3 0 年比2 0 0 6 年增长了3 7 8 倍。这与山东省建设制造业强 省，加快工业化和现代化进程的方针相吻合。 青岛市建筑业将有较快发展。2 0 0 6 年青岛市建筑业增加值为1 4 9 7 亿元，预 测2 0 1 5 年达到1 9 8 4 亿元，2 0 3 0 年达到3 3 5 4 亿元。从发展速度看，2 0 0 6 , 2 0 1 5 年、2 0 1 5 - 2 0 3 0 年年均增长率分别为3 2 、3 6 。2 0 3 0 年比2 0 0 6 年增长了1 2 4 倍。 2 ) 第三产业发展预测 第三产业是改革发展潜力最大的产业，是优化产业