由于本项目可供水量受黄河引水控制条件的限制，因此首先应确定黄河引水的控制条件。为减轻沉沙池清淤负担，同时兼顾汛期引水，黄河日均含沙量大于30 kg/m3时不引水；根据国家防汛抗旱总指挥部批复的《黄河干流抗旱应急调度预案》，调度期泺口站的底限流量为96 m3/s，田山泵站的设计引水流量为24 m3/s，为了保证取水口处其他工程引水，偏于安全考虑，泺口站流量等于大于120 m3/s时可引水；考虑到防洪安全，大河流量大于5 000 m3/s时不引水。根据本工程的实际运行情况，大河冰凌对引水影响不大，因此冰凌对引水的影响只进行简单分析。由于小浪底水利枢纽工程建成前后对黄河的引水条件有一定影响，所以本节在分析长系列资料的基础上对小浪底工程建成后的短系列来水状况进行单独分析。

（一）来水量分析

1.长系列来水量分析

（1）不同保证率下来水量分析

黄河实测径流系列，不但受黄河流域内水文、气象自然条件变化的影响，也受区间内水利工程和流域治理对径流的影响，不同年代，其天然径流系列与实测径流系列有着较大差异。故在分析时所选系列应具有代表性，既要包含天然径流丰、平、枯系列变化，也应反映流域已建水利工程运行对径流的影响，同时考虑流域引用水量相对稳定，确保其基本代表现状用水水平。基于以上条件，选定黄河艾山水文站1980—2015年来水系列，作为本取水口黄河来水代表系列。

由P-Ⅲ型曲线得出艾山站在95%、75%、50%和20%保证率条件下年径流量分别为105.5亿m3、159.9亿m3、220.6亿m3和327.3亿m3。

图7-1　艾山水文站年径流量频率曲线

（2）艾山水文站来沙量分析

艾山站的来沙量同来水量一样，在时间分布上也很不均匀，来沙量主要集中在汛期。根据艾山站1950—2015年实测资料分析，多年平均输沙量为7.25亿t。虽然含沙量的变化对来沙量有一定影响，但由于来水量不断减少，各年代的来沙量基本呈递减趋势，20世纪50年代和60年代，艾山站来沙量分别比多年平均偏多81.7%、53.4%；20世纪90年代，艾山站来沙量比多年平均减少31.0%；2000—2015年，受小浪底水库蓄水拦沙及来水量减小的影响，艾山站来沙量比多年平均减少79.7%。

（3）取水断面最低水位分析

取水水位是影响泵站抽水的重要因素，也是重要的引水限制条件，田山一级泵站水泵设计扬程7.7 m，根据实际测量，水泵最低引水位为32.44 m（大沽高程）。

根据取水断面和艾山站两断面深泓点高程计算，黄河河底平均比降为1∶10 000，取水口距艾山15 km，根据艾山站日平均最低水位可推算出取水断面处日平均最低水位。

近35年来，除去河干情况，日平均最低水位是35.04 m（2014年9月），根据水泵高程及扬程可以看出，取水水位能满足水泵抽水要求。

2.小浪底运行后短系列来水量分析

小浪底水库在1999年底试运行，从艾山站来水来沙情况看，受流域枯水及小浪底水库蓄水拦沙的影响，艾山站的输沙量比20世纪90年代大幅减少，且来水来沙年内分配趋于均匀。1952—1999年多年平均（6—7月份）来沙量占年来沙量的48.6%，2000—2015年平均（6—7月份）来沙量占年来沙量的54.0%，这是因为6—7月份为小浪底调水调沙期间，沙量相对较集中。

对小浪底建库前后艾山站来水、来沙量进行统计计算，从而分析水库对其下游引水的影响。考虑到调水调沙的影响，对20世纪90年代及2002—2015年艾山站来水来沙情况进行对比分析。由于小浪底的调蓄作用，年来水量比20世纪90年代提高了16.7%，而来沙量则减少了68.7%，说明小浪底的调蓄作用降低了下游来水的含沙量，对下游引水是有利的。

自2001年底小浪底水库全部建成投入运行以来，艾山站、泺口站断面处2002—2015年流量过程受人工调度控制影响，与1950—2001年天然来水资料有所差别。因此，本节着重对小浪底水库全部投入运行以来的水文系列进行分析，采用艾山、泺口站2002—2015年的水位、流量、含沙量资料，分析艾山、泺口站黄河来水量情况。

通过分析艾山站历史资料可以得出，近几年含沙量超过30 kg/m3的时间基本集中在调水调沙期间或上游有较大洪水时，近几年1—3月含沙量绝大多数都在4 kg/m3以下，仅有个别年份某几天含沙量超过6 kg/m3，5—6月上旬含沙量一般小于10 kg/m3，从6月中旬开始有些年份含沙量开始增大，由于每年调水调沙时间不完全一致，所以从6月份到10月份含沙量范围可以从不足1 kg/m3增加到155 kg/m3，而11—12月份含沙量减小，一般都在6 kg/m3以下，仅个别年份（2003年）有超过15 kg/m3的情况。根据引水条件中“大于等于30 kg/m3的情况下不适合引水”，可以看出仅某些年份的几天含沙量大于等于30 kg/m3，其他时间含沙量不是限制取水的主要因素。

（二）用水量分析

根据《泰安市引黄入泰工程可行性研究报告》，到2020年，泰安市需水16万m3/d，肥城市需水7万m3/d，工程总需水量规模为23万m3/d。根据第三节分析，考虑沿途沉沙池、渠道、原水管道、水库、净水厂自用水、净水配水管道损失，本工程需由田山一级泵站取黄河水约 9 900万m3/a，其中，泰安市6 890万m3/a，肥城市3 010万m3/a，以此纳入引黄指标的分配，其中，石横电厂已有的300万m3/a的引水指标不计算在内。泰安市用水指标具体分配为：泰安市区（岱岳区、泰山区） 6 890万m3/a，肥城市3 010万m3/a，东平县1 000万m3/a，石横电厂300万m3/a，总计1.12亿m3/a，在1.21亿m3/a的总量控制指标范围以内。

（三）可供水量计算

1.黄河可供水量

（1）可引水天数分析

根据《山东省水利厅关于印发各设区市2014年度水资源管理控制目标的通知》，2014年泰安市黄河干流取水指标为1.21亿m3/a，在不增加新的引黄指标的基础上，本工程引水指标在分配给山东省的70.0亿m3水量中调剂。

根据前述引水控制条件，对1980—2015年实测流量、含沙量、冰情及调水调沙资料进行统计，可得取水口处历年逐月可引水天数。

表7-8　取水口可引水天数统计表 单位：天

（续表）

（2）不同保证率条件下可引黄水量和可引水天数分析

对历年可引水天数进行从大到小排序，计算历年可引水天数经验频率，点绘各可引水天数经验频率点据，利用“多项式”对经验频率点据进行拟合，根据拟合曲线求出各保证率的可引水天数。

图7-2　艾山站历年可引黄水量频率曲线

图7-3　艾山站可引水天数经验频率拟合曲线

表7-9　艾山站可引黄水量分析成果表(www.daowen.com)

（3）保证率95%典型年可引黄水量月分配

表7-10　艾山站保证率95%典型年逐月可引黄水量、可引水天数表

（4）干渠和水库可引进水量

根据《关于泰安市引黄入泰工程自田山电灌处引水有关事项的函》，田山电灌处提水泵站机组检修及沉沙池清淤工作需在每年10月进行，用时约30天，因此可认为该泵站每年的10月有30天不能引水。

可引黄水量取决于引黄闸、干渠输水流量和入库流量，引黄闸可引黄水量取决于黄河取水口河段与引黄闸可引黄水量，可引黄水量取两者最小值。水库可引黄水量取决于渠道输水流量和入库流量，水库可引黄水量取两者最小值。

根据《泰安市引黄入泰工程可行性研究报告》，田山一级泵站设计最大引水能力为24.0 m3/s；干渠设计输水能力为24.0 m3/s，二级泵站设计最大引水能力为18.0 m3/s，干渠设计输水能力为18.0 m3/s。肥城二级分干渠设计输水能力为 8 m3/s。

根据引黄输水工程的引黄流量，计算保证率95%条件下自肥城二级分干渠可引黄水量为11 681万m3。

表7-11　保证率95%条件下引黄工程可引黄水量表

（5）田山电灌站2011—2015年引供水情况统计

根据田山电灌站提供资料，对田山电灌站2011—2015年引供水情况进行统计，据统计结果可知田山电灌站引水量远远小于其最大可引黄水量。

2.调节水库

考虑到冰凌期、调水调沙期、排涝、小水期等对原水输水的影响以及水厂进水的稳定性要求，共设置了石坞水库、群将湖水库两个调节水库，分别供泰安城区及肥城市区用水。

石坞水库位于肥城市仪阳乡石坞村北、大汶河支流康王河上，坝址以上控制流域面积87 km2（含龙门口水库46.5 km2）。水库原设计死水位117.0 m，死库容4.57万m3，兴利水位123.0 m，兴利库容211.52万m3。为配合引黄入泰工程实施，泰安市计划对石坞水库进行扩容改造并做防渗处理，扩容后兴利水位为125.00 m，相应库容将达到584.3万m3，死库容34.62万m3。溢洪道修建控泄建筑物，采用平面钢闸门，共布设5孔，每孔过水净宽7.0 m，中墩宽1.2 m，总宽39.8 m。溢洪道消能防冲设计标准为30年一遇，放水洞引水流量为2.5 m3/s。石坞水库改造后仅作为引黄入泰工程调蓄水库，无其他用水户，石坞水库水位—库容—面积关系见表7-12。

表7-12　石坞水库水位—库容—面积关系表

群将湖水库位于肥城市王瓜店镇东大封村东北、康王河支流群将河上，是一座以防洪为主，兼顾农业灌溉、水产养殖等综合利用的小（一）型水库。该水库于1958年秋动工修建，1959年5月建成。群将湖水库流域面积10 km2，总库容383万m3，兴利库容144万m3，兴利水位118.5 m。由于水库年久失修，渗漏严重，肥城市计划进行群将湖水库扩容改造并做防渗处理，水库改扩建后总库容为400.1万m3，相应水位121.2 m，兴利水位118.5 m，相应库容达到270.34万m3，死库容4万m3，相应水位110.0 m。水库改造后仅作为引黄入泰工程调蓄水库。

表7-13　群将湖水库水位—库容—面积关系表

本引黄工程涉及原水取水、原水输水、原水调蓄、净水厂制水及清水输水等多个环节，全年原水系统运行可分为两种状态：需要充库时，原水进入净水厂并同时充库；停止引黄时，净水厂由水库出库泵站供水。

（1）石坞水库可供水量调算

根据充库过程及水库用水量和蒸渗损失水量，按完全年调节的方法进行水量平衡计算，求得水库现状年、规划2020年保证率95%时的可供水量。因南关水厂水源地及泉河水厂水源地超指标取水，需由引黄入泰水源替代水量2.5万m3/d，规划年需要由引黄入泰工程供水16万m3/d。计算净水厂直引水量和净水厂自水库引水量时，考虑净水厂5%的自用水系数和2%的原水管道渗漏损失，现状水平年需从肥城二级分干渠引水950万m3，规划水平年需从肥城二级分干渠引水6 210万m3，小于工程可从肥城二级分干渠年引黄水量11 681万m3。

（2）群将湖水库供水调节计算

现状年肥城市供水大部分采用地下水，为保护地下水资源，需由引黄入泰水源替代水量1万m3/d，规划年需由引黄入泰工程供水7万m3/d，净水厂直引水量及净水厂自水库引水量均已考虑到净水厂的产水率及配水干管的水量损失。原水管道渗漏损失按2%计算，那么泰安市现状水平年需从肥城二级分干渠引水437万m3，规划水平年需从肥城二级分干渠引水2 776万m3，小于工程可从干渠引黄水量11 681万m3。

经计算，规划水平年枯水年两水库同时蓄水和原水同时直供水厂的条件下，项目从肥城二级分干渠取水的最大流量为6.10 m3/s，考虑到8%的沉沙池蒸发渗漏损失，从田山一级泵站取水的最大流量为6.63 m3/s，小于本工程的最大取水能力6.94 m3/s。从两水库调节计算表可以看出，规划水平年，项目自肥城二级分干渠的取水量为8 986 m3/a，考虑8%的沉沙池蒸发渗漏损失，自田山一级泵站的取水量为9 767 m3/a，小于工程可从肥城二级分干渠的引黄水量11 681万m3/a及工程可自田山一级泵站的引黄水量35 044 万m3/a，因此，取水工程能够满足本项目的取水要求。

3.供水能力计算

本工程的供水能力主要是由泵站的引水能力及渠道的输水能力决定。根据《泰安市引黄入泰工程可行性研究报告》可知，田山一级泵站设计最大引水能力为24.0 m3/s；干渠设计输水能力为24.0 m3/s，二级泵站设计最大引水能力为18.0 m3/s，干渠设计输水能力为18.0 m3/s；肥城二级分干渠设计输水能力为8 m3/s。

一级干渠：从一级站压力池到沉沙区条淤渠进口（渡槽南端）长630 m，为一级总干渠上段，渠首近期水位39.5 m（中期40 m，后期40.9 m），设计水深2 m，输水流量24 m3/s。田山节制闸以上至压力池出口451 m是地下渠，为石基砌石渠道，渠底宽7.4～8.5 m，边坡比为1∶0.25，纵坡1/3 000～1/4 000，节制闸以下179 m全部是地上渠，填土筑堤，浆砌石护底护坡。

从沉沙区条淤渠出口（土楼闸）到二级站前池进水闸1836 m，为一级总干渠下段，开始为地上渠，到西三里庄西变为地下渠，全部土方开挖，渠底宽8～9.5 m，边坡比为1∶1.5，设计水深2 m，纵坡1/5 000，渠首水位38.56 m，输水流量18 m3/s。

二级总干渠：从二级站压力池开始，沿海拔92 m山坡穿过分水岭到肥城保安村西分水闸，渠道总长8 445 m，全部是水泥砂浆砌石渠道，设计输水流量18 m3/s，上游段明渠5 913 m穿分水岭隧洞1 434 m，隧洞上游暗渠250 m，隧洞下游暗渠756 m，隧洞和暗渠连接共计2 440 m，暗渠出口到分水闸明渠92 m。

工程拟在分水岭处修建一原水泵站，泵站规模为55.2万m3/d（6.39 m3/s），泵站设6台卧式离心泵，分别对应两座调节池。水泵按最大送水流量配置，水泵采用自灌起泵，单泵流量 4 600 m3/h，扬程120 m，5用1备，全变频。从石坞水库和群将湖水库规划水平年保证率为95%时的调节计算表可以看出，石坞净水厂从肥城二级分干渠取水最大流量为4.19 m3/s，群将湖净水厂为1.91 m3/s，两者之和为6.10 m3/s，即从肥城二级分干渠日最大引水量为52.7万m3。因此，原水泵站的供水能力能满足肥城、泰安两地的供水要求。

根据《泰安市引黄入泰工程可行性研究报告》，从泵站接出的输水管道先沿现有S329省道敷设再沿规划道路敷设，使其顺利输送原水至石坞水库，同时在规划道路和 S250 省道的交叉路口分出一根管道向北沿 S250 省道敷设至群将湖。

石坞水厂清水输水管道沿S330 省道和 S329 省道之间的乡间小路和农田、山地敷设，线路短，沿途场地开阔，施工条件较好，清水管道设两根 DN1 200 mm管道，清水配水系统包括增压泵站、泵站至管网的配水干管。目前，泰安市区内主力水厂位于东北，城区供水主干管自东向西敷设，管道口径由DN1 000 mm和DN800 mm逐渐缩小。本工程将清水输送至市区西部增压泵站，泵站出水新建两条主干管自西向东沿道路敷设，与东侧现状DN1 400 mm管道对接。

群将湖水厂清水输水管道，由水厂出来后向南敷设，沿金源大街至工业三路向东敷设，再至向阳街向南敷设，为两根口径DN700 mm的球墨铸铁管，管道中间设检修阀门，间距2 km，清水配水系统主要是配水干管，与肥城市现有供水工程联合供水。

根据黄河的来水量、各地市的引黄指标量、工程的供水能力，本项目的供水能力能够满足肥城、泰安两地的供水要求。