本次论证需分析牟山水库来水量，再根据其现有用水户及本项目需水情况进行多年兴利调算，从而考察水库水源的可靠性。

（一）牟山水库概况

牟山水库位于市区西南6 km处，是潍河支流汶河中下游唯一的一座大型水库。水库南依牟山，腰斩汶河，是潍坊市第二大水库。牟山水库1959年10月始建，1960年6月主坝合拢蓄水，控制流域面积1 262 km2，总库容2.81亿m3。主坝为黏土心墙沙壳坝，长1 000 m，副坝长4 500 m，两坝迎水坡有干砌石护坡。该水库为多年调节水库，兴利水位为78 m，百年一遇最高水位为78.73 m，汛中限制水位为75 m，警戒水位为78 m，允许最高水位为78.73 m。目前该水库为安丘市提供城市供水。

据统计，水库流域多年平均年降水量为665.9 mm，年际变化大，最大年降水量为1 216.5 mm（1964年），最小年降水量为402.8 mm（1991年）。降水年内分配不均匀，汛期降水集中，6—9月降水量占年降水量的71%，基本形成春旱、夏涝、秋后又旱的局面。牟山水库的径流由大气降水补给，径流在时间上的变化特征与降水变化相似，年际、年内变化较大。

牟山水库流域内有大型（高崖）水库1座，中型（尚庄、沂山、大关）水库3座。高崖水库上游建有中型（沂山、大关）水库2座、小（一）型（双山、核桃园、李家砚峪）水库3座、小（二）型水库26座。高崖—牟山区间建有中型（尚庄）水库1座、小（一）型水库11座、小（二）型水库53座。牟山水库流域内大中型（高崖、尚庄）水库总控制流域面积为423 km3，总库容为1.713 8亿m3，兴利库容为0.654 6亿m3。小（一）型水库（不包括高崖以上）总控制流域面积为178.4 km2，总库容为0.305 9亿m3，兴利库容为0.176 1亿m3；小（二）型水库（不包括高崖以上）总控制流域面积为162.6 km2，总库容为0.136 6 亿m3，兴利库容为0.063 1亿m3。

牟山水库水位—库容—面积关系曲线如图12-3所示（数据来源：1985年山东省水利厅编制的《山东省水利工程三查三定资料汇编》）。

图12-3　牟山水库水位—库容—面积关系曲线

（二）水库现状来水量

水库现状来水量是指在水库上游现有水利工程条件下的水库来水量。受上游水利工程的影响，各年来水量系列不一致。由于兴利调节计算的需要，水库来水量需统一换算到现状年水利工程条件下的水库来水量水平。

牟山水库上游有大型水库（高崖）1座，高崖—牟山水库区间内有中型水库（尚庄）1座、小（一）型水库11座、小（二）型水库53座。在计算来水量时，先计算出高崖—牟山水库区间的来水量，然后计算高崖水库设计条件下的弃水量，两者相加为牟山水库现状来水量。中型和小型水库的拦蓄利用水量未建年份按设计用水量进行扣除，建库后的拦蓄利用水量不再重复计算。

1.高崖—牟山水库区间现状来水量的计算

区间现状来水量的计算需要在牟山水库实测来水量资料系列中，扣除高崖大型水库的下泄水量、区间中型和小型水库未建成年份应拦蓄水量、区间沿河灌区未建成年份的农业灌溉提水量，加上水库蒸发、渗漏损失水量和库内扬水站提取的水量得出。计算公式为：

W来=W出±ΔW＋W蒸＋W渗＋W扬－W高泄－W中拦－W小拦－W区提

式中：W来为区间现状来水量，单位：万m3；

W出为实测牟山水库出库水量（包括向城市工业的供水量），单位：万m3；

ΔW为水库蓄水变量，单位：万m3；

W蒸为水库水面蒸发损失水量，单位：万m3；

W渗为水库渗漏损失水量，单位：万m3；

W扬为库区扬水站提取水量，单位：万m3；

W高泄为高崖水库溢洪水量，单位：万m3；

W中拦为区间中型水库未建成年份应扣除的拦蓄利用水量，单位：万m3；

W小拦为区间上游小型水库未建成年份应扣除的拦蓄利用水量，单位：万m3；

W区提为区间上游沿河灌区未建成年份应扣除的提用水量，单位：万m3。

上式计算时段为月。

式中，W出、ΔW和W高泄由水库实测资料计算而得，其余项目计算方法如下。

（1）水库水面蒸发损失水量W蒸

水库的水面蒸发损失水量是指水库水面蒸发水量与陆面蒸发水量的差值，按以下公式计算年水面蒸发损失量：

W蒸=0.1f［e-（P-R'）］

式中：W蒸为水库水面蒸发损失水量，单位：万m3；

f为水库水面面积，单位：km2；

e为水库水面蒸发量，单位：mm；

P为年降水量，单位：mm；

R'为年径流深，单位：mm，以实测出库水量和蓄水变量之代数和计算。

用牟山水库水文站实测水面蒸发资料分析计算蒸发损失水量。年内各月蒸发损失水量，按照牟山水库月水面蒸发量乘以当月平均库面面积求得。

（2）水库渗漏损失水量W渗

经调查，牟山水库渗漏不严重。参考除险加固工程地质勘察报告中的数值，本次分析按年平均库容的7.2%，即按月平均库容的0.6%计算。

（3）库区扬水站提取水量W扬

牟山水库库区未建扬水站，故此项不做还原计算。

（4）区间中型水库未建成年份应扣除的拦蓄利用水量W中拦

由于高崖—牟山水库区间的中型水库控制面积占牟山水库流域面积的比重很小（9%），本次采用扣除中型水库未建年份拦蓄利用水量的方法。具体计算方法为：先按各中型水库的有效灌溉面积乘以相应年份的毛灌溉定额求得水库未建年份各年的灌溉用水量，再用面积比法计算中型水库的来水量，当算得的年来水量大于用水量和兴利库容时，取最大灌溉用水量和兴利库容两者中的大值作为年拦截利用水量；当算得的年来水量小于最大灌溉用水量时，取年来水量作为年拦蓄利用水量。

（5）区间小型水库未建成年份应扣除的拦蓄利用水量W小拦

区间小型水库拦截利用水量与水库年来水量和兴利库容有关。一般小型水库拦蓄利用系数为1.0～1.5，本次计算采用1.3，由小型水库的兴利库容乘以1.3作为小型水库最大可能拦截利用水量。由牟山水库年来水量采用面积比法分别计算各小型水库的年来水量，当算得的年来水量大于最大可能拦蓄利用水量时，取最大可能拦蓄利用水量作为年拦蓄利用水量；当算得的年来水量小于最大可能拦蓄利用水量时，取年来水量作为年拦蓄利用水量。

中型和小型水库年来水量计算公式如下：

式中：F中、小、W中、小为上游中型和小型水库流域面积、年来水量，单位：km2、万m3；

F牟、W牟为牟山水库流域面积、年来水量，单位：km2、万m3。

中型和小型水库拦蓄利用水量的月分配，按同年牟山水库各月来水量月分配比计算。

（6）区间沿河灌区未建成年份应扣除的提用水量W区提

汶河沿岸有扬水站1处，设计灌溉面积230亩。本次采用扣除未建年份提水量的方法计算。汶河直接依据高崖水库相应年份的净灌溉定额，取灌溉水利用系数为0.58，按设计灌溉面积计算求得逐月提水量，累加为年提水量；再根据石埠子水文站的实测径流量，采用面积比法求得最下级拦河闸以上来水量，以此来判断采用的年提水量。如果年来水量大于设计灌溉用水量，则采用设计灌溉用水量；否则，采用年来水量，然后按高崖水库相应年份的净灌溉定额月分配比分配到各月。

2.高崖水库弃水量计算

（1）高崖水库的基本情况

高崖水库位于昌乐县南部，鄌郚镇高崖村西1 km处潍河支流汶河上，是一座以防洪、灌溉为主，兼顾县城生活及工业用水、养殖、发电等综合利用的大（二）型水库。水库于1959年10月动工兴建，1960年建成拦洪，1966年建成溢洪闸并开发灌区。水库工程按百年一遇设计，设计洪水位为155.0 m；按万年一遇校核，校核洪水位为159.8 m。坝址下4 km处河道安全泄量为1 000 m3/s，河道下游35 km是牟山水库。高崖水库的安全直接影响牟山水库及安丘市。水库枢纽工程包括大坝、溢洪道、放水洞及电站。

高崖水库水位—库容—面积关系曲线见图12-4。(www.daowen.com)

图12-4　高崖水库水位—面积—库容曲线

（2）现状来水量计算

高崖水库于1964年设立水文站进行水文观测，水文站有1964年至2016年的实测来水量资料。计算现状来水量时，先根据高崖水库来水量资料，在系列中加入水库蒸发、渗漏损失水量，并扣除上游中小型水库未建成年份应拦蓄水量，得到高崖水库现状来水量，用长系列变动用水时历法进行调节计算，调算出水库最大灌溉面积时的水库弃水量，作为其汇入牟山水库的来水量。

3.牟山水库现状来水量的计算

通过以上计算，求得高崖—牟山水库区间现状来水量、高崖水库弃水量，两个来水量系列相加，即为牟山水库的现状来水量系列。通过计算，牟山水库多年平均现状来水量为13 038.6万m3。

4.水库现状来水量系列的特征和合理性分析

根据以上计算，牟山水库现状来水量过程线如图12-5所示。

图12-5　牟山水库现状来水量过程线

从图中可以看出，牟山水库1964—2016年现状来水量系列的特征如下：一是现状来水量的年际变化大，丰、枯水年明显，最丰的1964—1965年来水量为7.51亿m3，最枯的2015—2016年为0万m3；二是丰水年出现次数少，但来水量大，在53年的系列中丰水年有27年，枯水年有26年；三是丰、枯水年连续出现，在53年的来水量系列中，有4个丰水周期，有7个枯水期。

牟山水库的来水量系列长度为53年，满足规范要求。系列中包含了20世纪70年代的较丰水年份，也包括了20世纪80年代的较枯水年份，其丰枯代表性较好。因此，牟山水库来水量系列一致性、代表性、可靠性均较好，分析结果是合理可信的。

（三）用水量分析

牟山水库主要供给当地城市用水、农业用水、下游河道生态用水及引牟入白工程。

1.城市用水

（1）山东江河供水有限责任公司

山东江河供水有限责任公司取水量为1 450万m3/a，用水量按月平均分配。

（2）本项目

本项目现状年取水量为1 068.28万m3，规划水平年取水量为1 141.81万m3，用水量按月平均分配。

2.河道内生态环境用水

牟山水库历年逐月来水量的10%作为水库下游河道内历年逐月生态需水量。

3.农业用水户

牟山水库灌区原设计面积65万亩，1961年11月修订为57.65万亩。在1983年“三查三定”工作中重新对该水库灌溉面积进行核实计算，核定灌溉面积为39万亩，有效灌溉面积为24.1万亩。

截至2017年底，牟山水库灌区尚未办理农业取水许可手续。据安丘市水利局及牟山水库提供的相关资料，2000年以来该水库未实际开展农业供水服务，向灌区实际提供的农业供水量为0 m3。所以，本项目将按照灌溉定额、灌溉水利用系数计算单位面积农业灌溉需水量，并通过水库调算求取在50%供水保证率条件下可以保证的灌溉面积。

牟山水库向本项目和城市供水后农业灌溉面积将有所减少，具体可保证的灌溉面积需根据调算结果确定。灌溉水利用系数按《山东省潍坊市牟山水库除险加固工程初步设计报告》取值，灌溉水利用系数采用0.65，灌溉用水保证率采用50%。

4.引牟入白工程

引牟入白工程是利用牟山水库北部干流的10 km明渠，经11.951 km隧洞进入孝妇河，经2 km河道进入白浪河水库，设计引水流量为5.0 m3/s。根据安丘市政府同潍坊市政府达成的意向，牟山水库水将首先满足安丘市用水要求，因此本次调算过程不考虑引牟入白水量，如果有弃水，可以考虑向白浪河相机调水。

（四）牟山水库兴利调节计算

1.调节计算方案

根据调查资料，截至规划水平年，牟山水库流域内没有大型水利工程建设规划。根据各部门用水情况，根据农业供水保证率50%、本项目供水保证率95%，确定现状年、规划年调算方案如下：

（1）现状水平年在满足已有用水户供水及生态用水要求情况下，求取可以满足的灌溉面积（农业供水保证率50%）。

（2）现状水平年在满足已有用水户供水、本项目供水及生态用水要求的情况下，求取可以满足的灌溉面积（农业供水保证率50%）。

（3）规划水平年在满足已有用水户规划总供水、本项目供水及生态用水要求的情况下，求取可以满足的灌溉面积（农业供水保证率50%）。

2.调节计算原则

水库兴利调节计算需要确定水库的允许最高蓄水位和最低蓄水位及相应库容。根据水库的控制运用方案确定水库的各控制水位及相应的库容。

牟山水库允许最高兴利水位为78 m，对应库容为14 007万m3；允许最低蓄水位为死水位71.85 m，对应库容为1 960万m3。

在保证水库安全运行的同时，为充分发挥水库兴利效益，满足用户用水需要，需制订水库调度运行方案。本次论证结合牟山水库的各特征水位，制订水库调度运行方案。

（1）校核防洪库容线：为水库校核洪水位。

（2）设计防洪库容线：为水库设计洪水位。

（3）正常蓄水线：为水库兴利水位。

（4）农业供水保证线：为保证水库现有用水户、本项目、生态补水和农业供水的相应水位。当水库蓄水量（水位）超过此线时，可加大向农业供水；当水库蓄水量（水位）低于此线时，向现有用水户、本项目、生态和农业正常供水。

（5）农业供水限制线：为水库保证现有用水户、本项目和生态正常供水相应的水位。当水库蓄水量（水位）超过此线时，可向农业供水；当水库蓄水量（水位）低于此线时，停止向农业供水，向现有用水户、本项目和生态正常供水。

（6）死水位线：为死水位，当水库蓄水位低于此线时，停止一切项目供水。

3.长系列变动用水时历法兴利调节计算

根据牟山水库现状来水量和用水量系列，采用水量平衡原理，逐年逐月进行连续调算。由于水库现状来水量中包含水面蒸发、渗漏损失水量，故采用“计入水量损失的时历列表法”进行多年兴利调节计算。

城市用水保证率利用公式P=m÷（n+1）计算，P为供水保证率（%），m为按需水量供水的月数，n为计算总月数，城市供水保证率为95%。

农业用水保证率利用公式P=m÷（n+1）计算，P为供水保证率（%），m为按需水量供水的年数，n为计算总年数，农业供水保证率为50%。

水库水面蒸发损失水量的计算方法：年蒸发损失量为库面年水面蒸发量与年陆地蒸发量的差值。把牟山水库水文站实测蒸发资料换算为水面蒸发量，年陆地蒸发量近似地用年降水量与年径流深的差值表示，将求得的年蒸发损失量按水面蒸发量进行月分配，求得各月蒸发损失量，乘以与各月水库平均蓄水位相对应的水面面积，求得各月蒸发损失水量。

水库渗漏损失水量的计算方法：水库除险加固工程对坝基进行灌浆截渗处理，渗漏损失水量减少，根据本水库除险加固工程报告中有关渗漏损失的资料，现状年、规划年水库渗漏损失水量按水库月平均蓄水量的0.6%计算。

4.调节计算结果

分现状水平年、规划水平年对牟山水库进行水库长系列变动用水时历法多年调节计算。

从调算结果可以看出，现状水平年，在不考虑本项目用水的情况下，牟山水库能够满足山东江河供水有限责任公司需水量1 450万m3的要求，水库多年平均供水量为1 414.2万m3，供水保证率为97.3%；最大可灌溉面积为13.75万亩，灌溉保证率为50%；兼顾生态用水，多年平均生态供水量为1 267.5万m3。现状水平年，在考虑本项目用水的情况下，牟山水库能够满足山东江河供水有限责任公司需水量1 450万m3的要求，水库多年平均供水量为1 379.3万m3，供水保证率为95%；本项目需水1 068.28万m3，多年平均供水量为1 016.2万m3，供水保证率为95%；最大可灌溉面积为2.73万亩，灌溉保证率为50%；兼顾生态用水，多年平均生态供水量为1 303.9万m3。

规划水平年，牟山水库能够满足山东江河供水有限责任公司需水量1 450万m3的要求，多年平均供水量为1 379.3万m3，供水保证率为95%；本项目需水1 141.81万m3，多年平均供水量为1 086.2万m3，供水保证率为95%；最大可灌溉面积为2.06万亩，灌溉保证率为50%；兼顾生态用水，多年平均生态供水量为1 303.9万m3。