遼寧寬甸縣城區雙水源聯合應急供水方案比選

金 鑫

（水利部新疆維吾爾自治區水利水電勘測設計研究院，烏魯木齊 83000）

遼寧寬甸縣城區現有LDP水源工程庫容很小，尤其在冬季，只有0.83萬m3的庫容，沒有調蓄能力，受天然河道來水影響比較嚴重。冬季氣溫寒冷少雨，取水泵站下游水位明顯下降，部分地段寬度在3～4m，該城區自來水公司4臺水泵只能運轉1臺，每小時供水在500t，每天供水量1.2萬t，正常供水量2.5萬t。近3年城區冬季實際用水量3.3萬～4.0萬m3/d，需水源提供水量為4.29萬m3/d，因遼寧寬甸縣水源供水能力不足，地下水源污染嚴重，生活、生產用水非常困難。

1 現有水源工程供水規模

遼寧寬甸縣城區現狀供水水源有市政水源（LDP水源和HYS地下水源）和自備水源兩處，其中市政水源供水能力3.47萬m3/d，自備水源供水能力2.1萬m3/d。現狀水平年總供水規模5.57m3/d。根據遼寧寬甸縣城市發展預測，到2020年遼寧寬甸縣城區總需水量5.65萬m3/d，其中生活需水、工業需水和環境需水分別為2.29萬，2.81萬，0.55萬m3/d。

從現有水源供水規模分析，自備水源全年平均供水2.1萬m3/d保持不變，污水處理水量0.55萬m3/d用于環境水量，HYS地下水源考慮周邊地下水污染超標，計劃進行廢除，不再作為本次應急供水的水源。剩余3.0萬m3/d水量由LDP水源與BY水庫聯合供水，通過徑流調節計算，BY水庫年供水量110.4萬m3（0.30萬m3/d），LDP水源年供水量983萬m3（2.70萬m3/d）可滿足應急用水要求。因此應急水平年的供水規模為5.10萬m3/d。

2 應急供水工程

利水調節采用年保證率不低于90%，通過時長系列月變化進行水庫調節計算。應急供水原則為滿足向遼寧寬甸縣城區供水及下游河道最小生態環境用水要求，采用LDP水源與BY水庫聯合供水。根據遼寧寬甸縣城區應急水平年供水原則及計算方法可知，應急水平年日需水量5.65萬m3，除環境用水0.55萬m3由污水處理回用外，剩余5.1萬m3由自備水源，LDP水源和BY水庫提供水量，自備水源均勻供水，供水能力2.1萬m3/d，因此需LDP水源和BY水庫聯合供水量3.0萬m3/d。因LDP水源為無調節能力水源，且最大供水能力3.0萬m3/d，所以聯合供水時，水量先由LDP水源供給，不足3.0萬m3/d時再由BY水庫供給。

3 聯合供水最大供水能力確定

為使LDP水源與BY水庫聯合供水能力得到最大潛力的發揮，在不低于90%供水保證率下，現分兩種情況進行分析。

3.1 供水能力

在LDP水源和BY水庫供水不受現有供水設備能力情況下進行計算，以地區37年系列的徑流調節計算，在滿足遼寧寬甸縣城區不低于90%以上保證率的情況下確定BY水庫的供水能力［1-4］。假設采用方案1（5.0萬m3/d）供水；方案2（5.5萬m3/d）供水；方案3（6.0萬m3/d）供水 3種聯合供水方案進行調節計算，不同方案調節計算如表1。

表1 BY水庫不同供水方案徑流調節結果

由表1可知：

（1）方案1（5.0萬m3/d）供水。BY水庫年均供水量336.2萬m3（0.92萬m3/d），年最大供水量620.7萬m3（1.70萬m3/d），年最小供水量95.1萬m3（0.26萬m3/d），破壞正常供水2a，年供水保證率為92%，水庫達到正常水位7a，達到汛限水位31a，達到死水位2a。

LDP水源最大日供水能力為5.0萬m3/d，需增加2.0萬m3/d的供水設備。

（2）方案2（5.5萬m3/d）供水。BY水庫年均供水量405.6萬m3（1.11萬m3/d），年最大供水量704.8萬m3（1.93萬m3/d），年最小供水量135.3萬m3（0.37萬m3/d），破壞正常供水3a，年供水保證率90%，水庫達到正常水位4a，達到汛限水位31a，達到死水位3a。LDP水源最大日供水能力5.5萬m3/d，需增加2.5萬m3/d的供水設備。

（3）方案3（6.0萬m3/d）供水。BY水庫年均供水量467.2萬m3（1.28萬m3/d），年最大供水量807.7萬m3（2.21萬m3/d），年最小供水量186.9萬m3（0.51萬m3/d），破壞正常供水7a，年供水保證率79%，水庫達到正常水位3a，達到汛限水位30a，達到死水位年數7a。

LDP水源最大日供水能力6.0萬m3/d，需增加3.0萬m3/d 的供水設備。

綜合3種方案可知，方案3供水量最大，但年保證率僅79%，低于供水保證率90%的要求。同時，方案3破壞正常供水年份最多，破壞深度較大，應予以排除。方案1與方案2均能滿足供水保證率要求，正常年份供水破壞深度在規定范圍之內，但方案2較方案1年供水量多69.4萬m3，考慮到本工程的應急供水性質，推薦采用方案2（5.5萬m3/d）的供水能力更為恰當。

3.2 供水方案

在LDP水源現有供水能力3.0萬m3/d不變的情況下，通過LDP水源與BY水庫聯合供水調節，進一步挖潛BY水庫最大供水能力，即：將BY水庫與LDP水源聯合供水達3.0萬m3/d水量外，BY水庫剩余興利庫容通過均勻供水形式參與到該水庫長系列徑流調節，得到該水庫的最大供水能力［5-7］。本次選取兩種方案進行調節。方案1（1.15萬m3/d）供水；方案2（1.20萬m3/d）供水，不同方案調節計算結果如表2。

表2 不同均勻供水方案徑流調節結果

由表2可知：

（1）方案1（1.15萬m3/d）供水。BY水庫年均供水量515.3萬m3（1.41萬m3/d），年最大供水量688.1萬m3（1.89萬m3/d），年最小供水量426.4萬m3（1.17萬m3/d），破壞正常供水2a，年供水保證率92%，水庫達正常水位1a，達汛限水位27a，達死水位2a。

（2）方案2（1.20萬m3/d）供水。BY水庫年均供水量531.0萬m3（1.45萬m3/d），年最大供水量690.6萬m3（1.89萬m3/d），年最小供水量444.6萬m3（1.22萬m3/d），破壞正常供水3a，年供水保證率89.5%，水庫達正常水位1a，達汛限水位27a，達死水位3a。

綜合兩種方案可知，方案2供水量較大，但年保證率僅89.5%，低于供水保證率90%的要求。同時，方案2破壞正常供水年份最多，破壞深度較大；方案1年供水保證率92.1%，滿足城鎮供水保證率（90%），正常年份供水破壞深度在規定范圍之內，且方案1較方案2年少供水量15.7萬m3，推薦采用方案1（1.15萬m3/d）均勻供水能力更為恰當。

3.3 綜合比選

（1）在受現有供水設備限制的情況下，LDP水源和BY水庫聯合供水能力采用5.5萬m3/d，加上自備水源2.1萬m3/d，遠期最大供水規模7.6萬m3/d。

（2）在保持LDP水源現有供水設備最大供水能力條件下，將BY水庫盡可能挖潛，使其供水能力得到最大。

LDP水源和BY水庫聯合供水能力采用4.15萬m3/d，加上自備水源2.1 萬m3/d，遠期最大供水規模為6.25萬m3/d。因本項目為應急供水工程，綜合考慮工程投資條件因素，確定遠期最大供水規模確定為6.25萬m3/d，未來每年可向遼寧寬甸縣城區提供2281.25萬m3的用水保障，其中BY水庫年均供水量515.3萬m3（1.41萬m3/d）。

4 結語

（1）受地區水源條件的限制，遼寧寬甸縣供水能力不足，生活和生產用水較為困難。結合地區水源條件及當地河流域規劃，確定采用BY水庫作為遼寧寬甸縣城區應急供水水源。

（2）在保持現有自備水源條件下，以地區多年徑流數據為基礎，通過LDP水源與BY水庫聯合供水調節方案，確定BY水庫最大供水能力，可為類似工程設計提供借鑒。