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山东德州实施水库联通工程破解供水难题探析

2025-02-17 79 上传者：管理员

摘要：山东德州水资源严重短缺。黄河水作为德州市主要的客水资源，但德州市只能通过引黄干渠和现状调水河道进行引水，而处于引黄下游的各县市，在雨洪水资源储备不足的情况下，主要依靠河道调水，极易发生用水危机。文章针对当前德州市水资源和引水现状，探索通过水库联通管道供水的方式为下游地区进行调水，以期有效缓解区域内水资源及客水资源双重不足的难题，保障水库引水安全，提高水资源利用效率，提升供水保证率。研究结果为调水抗旱等问题的解决提供参考与借鉴。

关键词：
山东德州
引水工程
水库引水安全
水库联通
水资源调配
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1、概况

德州市位于山东省西北部,黄河下游北岸,全市外调客水主要依靠黄河水｡多年来引黄指标为9.77亿m3,通过引黄干渠及市内调水河道进行调水,解决全市生活及工农业用水的基本需求｡全市多年平均地表水资源量4.27亿m3,地下水资源量8.86亿m3,水资源总量13.14亿m3,人均占有量仅为240m3,低于全省人均315m3,仅为全国人均的14.5%,属严重缺水地区｡其中,位于德州市西北方向引黄末梢地区的宁津县､乐陵市､庆云县和临邑县,在资源性缺水､工程性缺水叠加作用下,供需矛盾日益突出[1-2]｡因此,在水资源不足的客观条件下,在德州市引黄下游地区先期实施水库联通管道供水工程,可为水资源短缺地区供水问题提供解决思路和参考｡

1.1水资源禀赋不足

德州市可利用的水资源主要包括地表水､地下水和客水｡区域内多年平均水资源量地表水为4.27亿m3,地下水为8.86亿m3,水资源总量为13.14亿m3,其中可利用量11.21亿m3,与世界人均水平相比差距较大｡同时,本区水资源年内变化较大,降水量和河川径流量大部分集中在汛期的6—9月,降水量汛期约占全年的70%以上｡但德州市地势平缓,水资源利用难度较大｡随着社会经济进一步发展,在资源性缺水､工程性缺水双重作用下,供需矛盾突出｡

1.2供水结构不均衡

德州市当地地表水水资源可利用率较低,黄河水是德州市重要的支撑性水源｡根据《2022年德州市水资源公报》,现状年总供水量17.51亿m3｡其中,地表水供水量11.07亿m3,占63.2%;地下水供水量5.23亿m3,占29.9%;其他水源供水量1.21亿m3,占6.9%｡地表水供水量中,引黄供水量8.71亿m3,占总供水量的49.7%｡其中,庆云县以流经县域内的马颊河和德惠新河为灌溉水源,供水结构中黄河水占比达到了71%[3]｡随着经济社会发展和人民生活水平的提高,预计社会需水量会持续增加｡

1.3行业用水效率参差不齐[4]

(1)全市用水以农业用水为主,2022年全市农业用水量13.2亿m3,占总用水量的75%,且存在引黄工程建筑物老化､年久失修､配套设施不完善等问题｡

(2)现有城镇供水管网存在漏损现象｡

(3)城市再生水利用率不高,再生水未得到充分回用｡

(4)工业用水重复利用率低,与国内外先进地区相比还有一定的差距,工业用水效率有待提高｡

2、引黄下游地区现状调水工程布局及存在问题

2.1现状调水工程布局

德州市现状各平原水库通过明渠引调水,主要利用潘庄和李家岸总干渠引水,并通过天然河道或人工渠道输送至水库引水渠和入库泵站[5]｡

2.1.1李家岸总干渠调引黄河水

(1)临邑县利民水库｡在李家岸总干渠设东风分水闸,将黄河水引入王书干渠,进入三分干,并到达利民水库引水渠和入库泵站前池｡

(2)乐陵市杨安镇水库｡在李家岸总干渠将黄河水输送至马颊河郭桥闸处,并通过马颊河将黄河水输送至孟家闸,再通过跃丰河､前进沟输送至杨安镇水库引水渠四寨沟,进而到达水库入库泵站｡

(3)乐陵市丁坞水库｡在李家岸总干渠将黄河水输送至马颊河郭桥闸处,并通过马颊河将黄河水输送至姚孙家附近,再通过赵桥沟输送至丁坞水库引水渠,进而到达水库入库泵站｡

(4)庆云县双龙湖水库｡在李家岸总干渠将黄河水输送至马颊河郭桥闸处,并通过马颊河将黄河水输送至南杜闸,进入水库引水渠,进而到达水库入库泵站｡

(5)庆云县庆云水库｡在李家岸总干渠将黄河水输送至马颊河郭桥闸处,并通过马颊河将黄河水输送至十八苦村引水渠,进而到达水库入库泵站｡

(6)宁津县大柳水库｡在李家岸总干渠末端入宁津新河,经赖向安干沟和宁北河,将黄河水送至水库入库泵站｡

2.1.2潘庄总干渠引调黄河水

宁津县宁津水库｡在潘庄干渠尚家庙闸处将黄河水输送入马颊河,经马颊河､马颊河故道､朱家河输送至宁南输水渠,进而到达水库入库泵站｡

2.2现状调水工程存在的问题

2.2.1水库调水与农业灌溉时间重叠

德州市现状水库调水线路,多与农业供水线路重合,水库充水期间经常与农业灌溉时间重叠,特别是潘庄､李家岸灌区下游的宁津､乐陵､庆云3县(市)存在抢水问题,导致水库来水量无法得到充分保障｡比如,宁津县调水东线通过李家岸灌渠途径上游县(市)5个,西线潘庄灌渠途径上游县(市､区)8个,没有“徒骇河､德惠新河､马颊河”省级干流经过,农业灌溉高峰期,上游抢水事件易发生,只能基本满足水库蓄水的居民饮水安全,农业灌溉用水得不到充分保障[6]｡

2.2.2引水线路长造成水资源浪费

开放式河道输水造成宝贵的黄河水资源浪费｡根据引供水资料,庆云水库和杨安镇水库年均引水在2000万m3左右,而每年2个水库引水需要马颊河送水8000~15000万m3｡宁津县调水东线引水河道长达120km,西线调水河道长达150km,沿途水资源浪费十分严重｡此外,由于多年调水调沙,黄河干流河床下切严重,导致李家岸渠首引水能力受限:最初设计引水能力为100m3/s,当黄河干流泺口站流量达到300m3/s时,就能达到设计引水能力,但目前黄河干流泺口站流量为500m3/s时,李家岸渠首引水能力仅为24m3/s,李家岸引黄闸当前引水能力下,要完成宁津､庆云､乐陵境内水库的引水任务,大流量抢水仍需2个月｡每次向偏远地区送水时间长,往往水还未至,马颊河､德惠新河已无水可用｡

2.2.3水源不稳定且可替代水源不足

下游水库引水需耗费大量的黄河水来抬高河道水位､控制水质,不但造成了大量水资源浪费,也无法有效保障下游水库足量引水[7]｡此外,水库引水有可能与马颊河上游洪水遭遇,既威胁水库的供水安全又影响马颊河的行洪安全｡例如,漳卫新河沿宁津县西部､北部穿流而过,但漳卫新河属于海河流域的季节性行洪河道,来水受上游降水影响严重,丰水期多在汛期和11月至次年1月[8]｡2018年,海河水利委员会批复宁津县年引水许可水量只有350万m3｡政策及现实双重因素导致水源不稳定且可替代不足｡

3、实施水库联通管道供水工程的必要性

3.1符合现代水网建设方略

加快构建国家水网,建设现代化高质量水利基础设施网络,统筹解决水资源､水生态､水环境､水灾害问题,是党中央作出的重大战略部署｡2023年5月中共中央､国务院印发《国家水网建设规划刚要》,提出要围绕国家战略,科学推进一批重大引调排水工程规划建设,加快构建国家水网主骨架和大动脉｡德州市实施水库联通管道供水工程,是国家水网建设战略的一部分,对加快构建德州市现代水网体系具有重大意义｡

3.2提高供水安全保证率

可实现水库充水线路与灌区灌溉线路分离,不再需进行抬高水位､河道冲污,促进水库用水的联合调度,提升工程体系的抗风险能力｡水库改用管道引水,避免了以往采用开放式河道输水方式,规避了沿途工业､生活污水及农业面源污染的风险,保障输水水质｡进一步提高全市的供水能力､水资源调配能力和应急供水保障能力｡

3.3增加区域内可供水量

可充分发挥现状调水河道的蓄水功能,实现“提闸为河､落闸为库”的德州水网建设规划思路｡用马颊河调蓄雨洪资源,每年可为农业灌溉提供超过1亿m3水量｡不用马颊河输水,每年可减少输送黄河水前的冲污水量约1.3亿m3,减少渠(河)道输水损失0.6亿m3｡3项合计,预计每年可减少浪费水量2.9亿m3｡

3.4落实最严格的水资源管理制度

目前,德州市黄河水量总指标为9.77亿m3,且随着近年来黄河流域生态保护和高质量发展等国家战略的落地实施,黄河水资源管控将更加严格,德州市引黄工作面临巨大压力｡实施该工程,可有效节约使用黄河水,发掘当地雨洪水,优化德州市水资源配置｡

4、工程措施

4.1工程任务

通过打造德州市水库骨干供水管网,将工程供水范围内平原水库的引水条件由天然河道的输水改为管道直供,保障水库引水安全,提升供水保证率[9]｡

4.2供水范围和供水对象

供水范围为德州市临邑县､宁津县､乐陵市和庆云县共4个县市,供水对象为4县市的8座平原水库,包括临邑县利民水库和第二水库､宁津县宁津水库和大柳水库､乐陵市杨安镇水库和丁坞水库､庆云县双龙湖水库和庆云水库｡

4.3工程总体布局

4.3.1调蓄水库

(1)利民水库:位于临邑县,为小(1)型水库,水库主要承担临邑县城乡居民生活用水和工业用水｡水库设计蓄水位为20.05m,相应库容为990万m3,死水位14.70m,死库容70万m3,兴利库容920万m3｡

(2)临邑县第二水库:位于临邑县临盘街道境内,为小(1)型水库,水库主要承担临邑县部分城乡居民生活用水和工业用水以及农业灌溉用水｡水库设计蓄水位为23.20m,相应库容为998.28万m3,死水位16.42m,死库容155.00万m3,兴利库容843.28万m3｡

(3)宁津水库:位于宁津县县城西南,为小(1)型水库,水库主要承担宁津县城乡居民生活､部分工业､建筑业和第三产业用水｡水库设计蓄水位20.10m,相应库容900万m3,死水位13.00m,死库容30万m3,兴利库容870万m3｡

(4)大柳水库:位于宁津县大柳镇西北,水库主要承担宁津县北部乡镇居民生活用水和部分工业用水｡水库设计蓄水位21.30m,相应库容为996万m3,死水位14.00m,死库容40万m3,兴利库容956万m3｡

(5)杨安镇水库:位于乐陵市杨安镇东南,为乐陵市部分城乡居民生活､部分工业､建筑业和第三产业的主要水源｡水库设计蓄水位为11.65m,相应库容1880万m3,死水位为9.20m,死库容300万m3,兴利库容1580万m3｡

(6)丁坞水库:位于乐陵市丁坞镇北部,水库主要承担乐陵市部分乡镇居民生活用水和部分工业用水｡水库设计蓄水位为16.30m,相应库容901.5万m3,死水7.95m,死库容134万m3,兴利库容767.5万m3｡

(7)双龙湖水库:位于庆云县南部,南侯村西,水库主要承担庆云县城镇居民生活､部分工业､建筑业和第三产业用水｡水库设计蓄水位为13.03m,相应库容为990万m3,死水位5.03m,死库容47.5万m3,兴利库容942.5万m3｡

(8)庆云水库:位于庆云县严务乡东部,水库主要承担庆云县部分城乡居民生活用水､牲畜和工业用水｡水库设计蓄水位11.50m,相应库容1525万m3,死水位6.50m,死库容127万m3,兴利库容1398万m3｡

4.3.2规划工程布局

李家岸总干渠牛角店闸上游侧建设提水加压泵站,通过泵站和干线输水管道将黄河水输送至庆云县境内双龙湖水库附近,沿途为临邑第二水库､利民水库､杨安镇水库､丁坞水库､双龙湖水库设置分水口,在合适的位置设置宁津分干线,分干线末端设宁津水库分水口,各分水口下游配套建设相应的支线输水管道,将黄河水引入各水库[10]｡

4.3.3建设内容

建设内容包括提水工程和输(下转第286页)由图3可知,文献[3-4]中的方法分别在0.25s和0.15s后开始对振动信号进行处理,能够将48Hz和586Hz附近的频率成分进行体现,而对110､205､365Hz处的频率成分没有体现,存在丢失和延迟问题｡所研究方法在0.02s时即完成了对振动信号的分解,且对于每一个峰值和变频带均实现了正确分解,能够第一时间获取到异常的振动信号,以此完成故障诊断,具有应用价值｡

5、结语

经过对水泵电机轴承异常振动的深入研究,本文提出了一种基于二次分解技术的诊断方法,经过测试证明了所设计方法的有效性,同时兼顾诊断的准确性和效率,为水泵电机的安全运行提供了有力保障｡然而,在研究中仍存在一些局限性,如此次仅针对历史数据内的故障情况进行分析和检测,未实现实时运行状态内的跟踪,尤其对于某些特殊工况的异常振动故障,还需进一步检测｡基于此,后续研究中将继续优化诊断方法,拓展诊断方法的适用范围,以更好地服务于水泵电机的故障诊断与预防工作｡

参考文献:

[3]莫岳平,徐迪.基于自抗扰控制的异步电机泵水系统控制研究[J].计算机仿真,2023,40(4):263-266.

[4]周瑜,李敬豪,张万福.基于动力吸振的凝结水泵电机振动控制方法研究[J].热力发电,2023,52(5):48-54.

[5]耿红磊,古文倩,张怀仁,等.水运船闸工程顶升式跨闸桥故障诊断分析研究[J].水利技术监督,2023(7):215-218.

[6]马勇,王树刚,王同磊,等.基于驱动电机电流与振动信号的有载分接开关故障诊断方法[J].高压电器,2022,58(5):202-210.

[7]张凯.基于EEMD-VotingRegressor的国控地表水体水质预测模型研究[J].水利规划与设计,2023(6):79-83,89.

文章来源:赵建伟.山东德州实施水库联通工程破解供水难题探析[J].水利技术监督,2025,(02):117-119+286+290.