三原縣城用水需求預測及水源方案探析

劉素梅

（陜西省三原縣水利工作隊，陜西 三原 713800）

三原縣位于關中盆地中部、渭河以北，咸陽市東北部，總面積576.9 km2。清河自西向東穿城而過，城區總面積14 km2，人口13萬人。三原縣屬暖溫帶大陸性氣候區，春暖干燥少雨，夏熱陣雨伏旱，秋涼氣爽多陰雨，冬寒少雨少雪，多年平均降水量536.6 mm。三原縣地表水資源相對貧乏，境內主要河流有清峪河、濁峪河、趙氏河。由于各河上均有水庫，所以河道流量很小，且部分河段污染嚴重。全縣地下水資源量約為1億m3，可開采量為0.7億m3，目前已開采量0.45億m3。隨著三原縣社會經濟發展，縣城供水矛盾重重，需對縣城未來用水需求和解決用水方案進行探析。

1 供水現狀及存在問題

1． 1 供水現狀

目前三原縣城供水由馮村水庫引水，經馮村水廠凈化處理后，由一條7.2 km的輸水管道，將水輸送到魯橋調蓄調壓池，自流輸送到城區配水管網，全城區共鋪設配水管網71 km，自來水供水普及率73%。20017年縣城人口13萬人，其中自來水供水人口為8萬人，人均綜合用水78.75L/人·d，工業萬元產值用水15 m3/萬元。自備井及自來水公司合計日供水3.13萬m3/日，年供水量937萬m3，其中工業用水657萬m3，生活及其它用水280 萬 m3。

目前三原縣城區供水主要由縣自來水公司和自備井兩大供水系統組成。城區生活用水主要由自來水公司供給，供水水源為馮村水庫及周邊地下水。據不完全統計，縣城共有自備深井44眼，自備淺井55眼，日供水量約1.93萬m3，年供水量約為693萬m3。

1.2 供水存在問題

（1）管道老化嚴重。三原縣城配水管網多建于20世紀60～70年代，建設標準低，老化失修嚴重，而且漏失率達到35%～40%。

（2）管網配套不合理。縣城東環路、王蒼巷、池陽中段、宴友思大街中段等配水管老化失修且“瓶頸現象”嚴重，設計管徑φ400 mm～φ200 mm，但現狀管徑僅為200 mm～300 mm，造成水頭損失嚴重，局部供水區已降低到6 m～8 m。管網末端長期供不上水，居民怨聲載道。

（3）供水嚴重不足。按照三原縣發展規劃，2025年縣城人口將達到23萬人，工業產值達到100億元，屆時縣城城區居民生活及工業用水將達到8.3萬m3/d，縣城用水缺口較大。

2 水源分析

2.1 地表水

馮村水庫位于清峪河中下游，1971年建成蓄水，多年平均徑流量1764萬m3，水庫總庫容1890萬m3。其中興利庫容1125萬m3，經多年運行，現存興利庫容600萬m3。2001年開始承擔三原縣城供水任務。根據馮村水庫1971年～2008年38年的入庫水量資料，通過頻率分析，求得多年平均入庫水量為1703萬m3，其中95%、75%、50%年入庫水量分別為831萬m3、1173 萬 m3、1557 萬 m3。

西郊水庫位于三原縣城以西約2 km的清河干流上，是一座中型水庫，多年平均徑流量736萬m3。該水庫主要調蓄涇惠渠非灌溉季節水，總庫容3405.5萬m3，其中有效庫容1984.1萬m3，滯洪庫容1394萬m3，年調節水量3050萬m3。由于涇河水已受工業污染，同時區間徑流冶峪河已受淳化縣工業及生活污染，清峪河已受宏遠鍛鑄工業公司工業污染，庫水污染嚴重，不宜做為生活飲用水源。

2.2 地下水

根據勘探資料，在300 m深度內含水層劃分為三個含水巖組。第一含水巖組：由100 m深度內含水層，構成屬涇～清峪河沉淀物；第二含水巖組：埋藏在100 m～200 m深度內，屬涇河沉淀物；第三含水巖組：在200 m～300 m深度內，屬渭河沉淀物。縣城城區地下水源目前有44眼深井，55眼淺井，日出水量約1.93萬m3，基本上屬第Ⅰ、Ⅱ含水層，水味微咸。

馮村地下水源工程區第四系地層厚度300 m～600 m，潛水埋深10 m～20 m，單井出水量30 t/h～50 t/h，砂巖裂隙水、灰巖水埋深300 m～800 m，單井出水量80 t/h～100 t/h，潛水及承壓水水質良好。

3 供水方案分析

3.1 需水量預測

根據《三原縣城水中長期規劃》、《三原縣城市總體規劃修編綱要》，本工程選用的現狀基準年為2017年，設計水平年2025年。預測2025年縣城面積將近達到26.49 km2（其中工業園面積6 km2），縣城人口增至23萬人，工業總產值為100億元，工業增加值達到70億元。

根據陜西省節約用水辦公室2004年印發的《陜西省行業用水定額》（試行），并參考《室內給水設計規范》，經分析，本次確定的縣城居民生活用水定額為95 L/人·d。結合《陜西省水資源開發利用規劃》、《陜西省行業用水定額》及三原縣食品工業園區發展思路（以食品和機械加工為主），確定工業萬元產值用水量為14.3 m3/萬元，公共建筑設施用水量為居民生活用水量的25%。未預見水量和管網漏失水量按最高日需水量的15%～25%計算。三原縣是一個十分缺水的縣城，本著節約的原則，本工程確定的其他用水量為最高日居民生活用水量、工業用水量、公共建筑用水量之和的20%計算。

根據以上定額標準，計算出2025年三原縣城采用集中供水的居民生活用水量21850 m3/d，工業需水量達到47667 m3/d，公共建筑用水量為5463 m3/d。其他用水總量14996 m3，則縣城總需水89976 m3/d。其中自來水公司集中供水戶需水量35921 m3/d，本次設計采用36000 m3/d。根據規范規定，縣城供水時變化系數K時＝1.5，全年日用水變化系數K日＝1.5，則全城最高日最高時用水1438.4 L/s,自來水公司供水戶最高日最高時用水625 L/s。

3.2 改擴建工程新增供水能力和供水量的確定

由以上分析可知，從節約用水的原則出發，無論是城市居民用水還是工業企業用水，即使最大限度的考慮采用地表水，至設計水平年2025年，縣城最高日需水量約8.9萬m3/d；現狀年2017年，縣城日供水能力3.13萬m3/d（其中1.2萬m3/d為馮村水廠供水，1.93萬m3/d為城區地下水供水）；對于所缺水量擬通過自來水公司集中供水解決2.4萬m3/d，其余部分通過建設自備井及區外調水解決。

考慮到本工程主要為縣城居民生活用水供水，根據已建成的馮村水庫供水工程和現有的供水水源可供水量以及食品工業園、重化工業園近期急需水量，工業用水量本次只考慮清河食品工業園18億元工業產值用水量208.8萬m3/年，最高日用水量8580 m3/d；全城居民生活最高日用水量17100 m3/d，公共建筑最高日用水量4275 m3/d，其他最高日用水量5991 m3/d，總用水量為35946 m3/d，本次設計采用36000 m3/d。本改擴建工程設計總供水能力確定為3.6萬m3/d，比原供水工程的供水能力1.2萬m3/d新增供水能力2.4萬m3/d。

3.3 供水水源選擇

本次供水水源選擇優先選擇地表水，其次考慮地下水。

3.3.1 馮村水庫

馮村水庫原設計功能以灌溉為主、兼有供水、防洪，灌溉面積為9.23萬畝農田。現在馮村水庫的運行功能已發生改變，以供水為主，兼有防洪，沒有灌溉。通過實地查勘和調查，對馮村水庫進行調節計算。在干旱年、特大干旱年首先滿足生活，其次考慮其它用水。城鎮供水保證率為95%。根據水庫現狀規模，確定水庫的調節方式為多年調節，水庫采用早蓄方案，根據水量平衡原理，采用時歷列表法進行調節計算。調節采用長系列操作，計算時段為月。起調時間從1971年1月開始，至2008年12月結束。

根據三原縣規劃水平年2025年需水量預測成果可知，縣城總需水為8.9萬m3/d，其中自來水公司集中供水戶需水量35946 m3/d，本次設計采用36000 m3/d。各月分配情況見表1。

表1 三原縣城市供水水各月分配情況 單位：萬m3

馮村水庫1971年～2008年入庫實測水量，已扣除水庫蒸發和滲漏損失量。經馮村水庫多年逐月試算，調節過程見圖1。由調節過程可知，在38年系列中，破壞年數為12年（即該年中有至少有1個月庫容達到死庫容），破壞月為104個月，則年保證率為68%，月保證率為77%。缺水年月集中在1996年5月～2003年8月。由此可見，單由地表水源馮村水庫供水，不能解決三原縣設計水平年設計需水要求。

圖1 方案一馮村水庫多年逐月調節過程

3.3.2 馮村地下水

目前自來水公司在馮村鑿機井1眼，租用農村機井2眼，日出水量0.72萬m3，該水源井原為解決特干旱年份縣城供水而修建的。經上述分析和實地勘察調查，本著先近后遠、先易后難的原則，本次設計擬采用馮村水庫和周邊地下水，做為本次改擴建的水源工程。設計水平年需水量預測分析計算可知，預測2025年供水區需水量總量為3.78萬m3/d（最高日供水量3.6萬m3/d加水廠自用水量，采用供水量的5%），年用水量919.8萬m3。

根據以上分析，本次采用馮村水庫和現有備用水源井給縣城供水?，F提出兩種不同供水方案：①馮村水庫和大口井一眼；②馮村水庫、大口井一眼及兩眼農用井。兩種不同供水方案各月供水分配情況見表2。

表2 三原縣不同方案城市供水水各月分配情況 單位：萬m3

根據兩種不同方案各月供水情況，經馮村水庫多年調節計算，現分析如下：

方案一：經馮村水庫多年逐月試算，調節過程見圖2。由方案二調節過程可知，在38年系列中，破壞年數僅為1年（即該年中有至少有1個月庫容達到死庫容），破壞月為6個月，則年保證率為97%，月保證率為98%。缺水年月集中在2001年7月～12月。

圖2 方案二馮村水庫多年逐月調節過程

方案二：經馮村水庫多年逐月試算，調節過程見圖3。由方案二調節過程可知，該方案下38年長系列中沒有出現破壞年月。

圖3 方案二馮村水庫多年逐月調節過程

綜上所述，方案一出現了不同程度的破壞年月，從三原縣城市供水偏安全角度考慮，加之，近年來我國極端天氣頻繁出現，本次推薦方案二為供水方案。即馮村水庫年供水量為657萬m3/年，現有地下水源井年供水量262.8萬m3/年，其余地下水源井仍做為備用水源，不需開采新的水源。

4 結語

三原縣城兩個受水區目前供水能力已嚴重不能滿足工業、居民用水需要。為了解決供需水之間的矛盾，改善城鎮居民的生活用水條件，通過對三原縣城用水量的需求預測，供需平衡及水源分析，經多方案技術經濟比較，提出水源利用馮村水庫及周邊地下水進行供水，項目年新增供水總量919.8萬m3，為馮村水庫及周邊地下水水源供水。