建設項目水源方案論證實例分析

張笮娜，黃 凱，袁麗娜

(貴州省水利水電勘測設計研究院有限公司，貴陽 550002)

1 項目概況

沿河土家族自治縣位于貴州省東北角、銅仁地區北部、烏江下游，縣域面積2468.8km2，烏江流經沿河境內132km，水資源豐富，被稱為“烏江百里畫廊”。小溪水庫為沿河縣列入貴州省“十三五”水利發展規劃的中型水庫，工程任務為向沿河縣中心城區供水。本次結合烏江水源、沿河縣城現狀供水及烏江水質處理與小溪水庫供水的經濟性，進一步論述小溪水庫建設項目的必要性，通過分析論證，選定沿河縣城水源配置的最優方案。

2 受水區分布基本情況

供水對象為沿河縣中心城區(含老城區、沙子及中界片區)，老城區處于壩坨河與烏江匯口下游，高程分布在400-350m，該片區規劃水廠為位于沙陀電站右岸的土地坳水廠，進水池高程437.4m；沙中片區處于烏江右岸山脊背后的低洼地帶，高程分布在500-600m，該片區規劃水廠為峽門口水廠，進水池高程600m。

3 需水預測

經需水預測分析，水資源供需二次平衡可知，供水范圍在充分考慮節水、中水利用及當地水資源優化配置情況下，仍缺水1968萬m3，供水能力不能滿足未來社會經濟可持續發展要求，其中，2030年老城片區水源缺水量達694萬m3，沙中片區水源缺水量達1274萬m3。為滿足社會經濟發展需求，需尋求新的供水水源方案。

4 受水區附近的水資源分布情況

根據受水區水資源及水利水電工程分布特點分析，受水區主要沿烏江及烏江二級支流壩坨河分布，附近現有的水源點有峽門口水庫，烏江沙陀電站庫區提水及壩坨河支流小溪水庫供水。

4.1 峽門口水庫

峽門口水庫位于貴州沿河土家族自治縣中界鄉境內的烏江二級支流沙子河中上游，是一座兼有防洪、灌溉、發電等綜合效益的已建中型水庫。水庫正常庫容800.6萬m3，死庫容60萬m3，水庫正常蓄水位578.90m，死水位557.62m，水庫主要供水區域是水庫下游至沙子南莊村一帶，原設計灌溉面積700hm2。至2030年根據沿河縣城總體的發展規劃，經初步分析原設計灌區有一部分將變成縣城用地，但結合“高水高用，近水近用”的水資源配置原則及全縣水資源開發利用規劃布局，可將水庫附近地勢較高的曉景鄉村鎮供水納入峽門口供水范圍，同時如考慮峽門口水庫興利庫容全部調整為城鎮供水，經復核最大城鎮供水量(P=95%)1316萬m3，也不能滿足沿河縣城2030年缺水量1967萬m3，也還需另找水源解決沿河縣的缺水量。從水資源配置分析峽門口解決附近用水更合適[1]。

4.2 烏江沙陀電站

沙沱電站位于壩坨河與烏江匯口處，沿河老城區上游，距主要供水對象沿河縣中心城區僅1km。從沙沱水電站庫區取水具有取水條件較好、線路布置短等優勢，但水庫死水位較低，烏江水質較差，需涉及高揚程提水及水深度處理。

4.3 小溪水庫

小溪水庫位于壩坨河與支流坨井河匯口以上1km處，具有水質條件好，水源穩定等優勢。上游無鄉鎮及縣城，水質相對較好，淹沒影響小，且河道平均比降為7.50‰，相對較陡，建壩位置河床高程較高，建壩成庫后可自流解決受水區大部分供水。

5 受水區水源方案擬定

初步分析沿河縣縣城周邊水源情況：沿河縣縣城現狀取水為烏江提水以及峽門口水庫減少灌面后的優化供水，規劃水源有沙陀電站取水(烏江提水)以及小溪水庫。根據烏江的調度原則以及水質監測結果來看，烏江取水具有受到航運、發電以及上游工礦企業排污影響等多重風險，全年不定期水質會超出地表水飲用標準中的Ш類標準，處理成本較高，飲水安全風險較大[2]。小溪水庫水質好，上游無污染因素且工程經濟性也較好，由小溪水庫先置換現狀烏江提水水源，設計水平年后若有合適的水源再逐步置換沙陀電站取水，將烏江水源作為沿河縣城備用水源，待將來烏江水質徹底變好，且沿河縣城又有更大的用水需求，再由烏江提水。烏江提水與小溪水庫兩個水源方案比較采用相同供水效益比選。

兩水源方案均只考慮向縣城供水，受水區供水規模及供水末端位置高程均一致，按供水同效益進行比較，總供水量為1968萬m3，輸水終端為峽門口水廠(高程600m)及土地坳水廠(高程437.4m)。

6 水源方案比選

水源方案的比選從工程布置、地質條件、施工條件、水質監測、工程投資及后期運行費用等幾個方面進行比較。

6.1 工程布置

小溪水庫方案為：從樞紐取水后采用管道自流輸水至干管末端分為兩個支管，左支管自流輸水至土地坳水廠，右支管經泵站提水至峽門口水廠，泵站裝機2130MW，提水設計揚程為175m，管道均為單管鋪設。

烏江沙沱電站提水方案為：取水泵站位于沙沱電站壩址上游1km處的淇灘鄉政府附近。結合地形及考慮烏江航運影響，取水建筑物采用岸邊圓筒式泵站。

至老城土地坳水廠提水輸水線路為：泵站(揚程90m)→440m高位水池→輸水管道→老城土地坳水廠，線路總長1.5km。

至峽門口水廠提水輸水線路為：泵站(揚程275m)→620m高位水池→輸水管道→峽門口隧洞→管道→峽門口水廠，線路總長11.5km。

6.2 地質條件

小溪水庫及烏江提水方案沿線地層均為桐梓組灰巖夾頁巖、灰巖和白云巖互層；紅花園組灰巖夾少量白云質灰巖，地質條件相當。

6.3 施工條件

小溪水庫輸水沿線均有公路分布，需從現有鄉村公路新建臨時道路至主要水工建筑物附近及棄渣場，場內交通運輸除利用場區內現有的道路外，還需新建部分場內施工臨時公路，管線沿公路鋪設，施工方便。

烏江提水至峽門口水庫周圍鄉村公路較少，需要新建及改建公路工程量較大，場內交通運輸除利用場區內現有的道路外，還需新建的部分場內施工臨時公路。烏江提水方案泵站規模較大，在沙沱庫區修建泵站，施工難度大，施工臨時工程造價高。

6.4 水質監測

小溪水庫監測結果水質評價均達到或優于Ⅲ類。現狀水質評價為《地表水環境質量標準》(GB3838-2002)Ⅲ類標準，水質較好，達到生產、生活用水水源地的水質要求。

烏江近年水質監測資料表明，烏江部分流域治污形勢嚴峻，烏江水質不穩定，個別月份水常年氮、磷嚴重超標，現狀水質不足以滿足城鎮集中供水要求，存在供水風險。

6.5 工程投資

小溪水庫工程直接投資包含水庫、大壩及輸水建筑物土建投資、機電設備及安裝工程、金屬結構設備及安裝工程、施工臨時工程，總投資52742萬元。烏江沙沱庫區提水工程直接投資包含泵站及輸水線路土建投資、機電設備及安裝工程、金屬結構設備及安裝工程、施工臨時工程，投資合計20540萬元。

從直接工程投資看，小溪水庫項目涉及水庫淹沒、新建大壩等投資，烏江提水直接從烏江沙沱電站庫區提水，投資較節省。

6.6 運行費用

小溪水庫輸水線路采用自流輸水至土地坳水廠，泵站提水至峽門口水廠。除了涉及土建投資，還涉及泵站提水運行費用，泵站提水揚程175m，提水流量0.488m3/s，每年提水耗電量為945kW·h，考慮一般工商業及其他用電提水電價為0.7044元/kW·h，年運行費用為665.7萬元。小溪水庫水質為Ⅲ類水，根據已實施項目經驗常規水處理綜合費用約0.5元/m3，合計年水處理費用合計984萬元。

沙陀庫區提水除了涉及土建投資，同樣還涉及泵站提水運行費用，低揚程機組提水至土地坳水廠，提水揚程90m，提水流量0.264m3/s，高揚程機組提水至峽門口水廠，提水揚程275m，提水流量0.488m3/s，合計每年提水耗電量為1730kW·h，考慮一般工商業及其他用電提水電價為0.7044元/kW·h，提水年運行費用為1218.6萬元。

城鄉生活用水對水質要求較高，需進行深度處理，經對類似水廠進行調查，針對水源總磷超標的問題，主要增加除磷措施，結合除磷工藝綜合考慮，目前磷超標水處理費用比一般常規處理要高0.5-0.9元/m3，水處理綜合費用按1.2元/m3取，合計年水處理費用合計2361.6萬元。

同時，烏江提水對沙陀電站發電影響，減少梯級發電量208萬kW·h，電量補償費0.3元/度，合計電量補償費用62.4萬元。

6.7 費用現值比較

小溪水庫工程因新建擋水建筑物，存在水庫淹沒，其工程投資較高，較烏江沙沱庫區提水工程高32202萬元；烏江沙沱庫區提水工程不涉及樞紐建筑物，但提水運行費及水處理費用較高，兩方案只考慮工程建設費用及運行成本費，不考慮水質處理費用時，小溪水庫總費用現值為73045萬元，較烏江沙沱庫區提水工程高19037萬元；考慮水質處理費用時，較烏江沙沱庫區提水工程只多2184萬元，水質處理費用占據很大的比例。

6.8 綜合比較

綜合比較分析后，新建小溪水庫直接投資較高，但考慮水處理費用后，總費用現值略高，且可自流解決大部分區域供水，水質較好，不存在水污染風險，實施條件成熟，對烏江發電、通航無影響，后期管理方便等優勢。

沙沱庫區提水工程因直接從烏江取水，不存在淹沒及擋水建筑物投資，工程直接投資較低，但年提水運行費用較高，且對電站發電影響較大，提水存在水處理成本高，治理難度大，治理時間長的不利因素，且隨著河段的通航功能日益完善以及上游工業發展，烏江水質還存在污染風險，水廠需增設水質處理設備及專項水處理措施，必將導致水廠一次性投資及水處理費用的增加[3]。雖然烏江中下游水質逐年改善，但烏江作為貴州的經濟動脈，伴隨經濟發展帶來的環境壓力，導致烏江水質改善仍存在諸多不穩定因素；同時，烏江中下游規劃通航，存在較高的發生水污染事故的風險，也是沿河縣城供水的安全隱患。從長期穩定供水水源保障來看，烏江提水存在突發性水質污染風險，也是沿河縣城供水的安全隱患，小溪水庫相比之下更有保障性。

7 結 語

1)通過對小溪水庫和烏江提水兩個水源配置方案的綜合比選，小溪水庫為更合理、經濟、水質安全保障的水源配置方案。

2)結合水資源開發利用現狀、需水預測及供需平衡，擬定可能的水資源配置方案并進行技術經濟比較，能為評價項目水資源條件合理性、優化配置水資源提供依據。

3)水源方案分析作為項目評價過程中的重點，直接影響建設項目的可行性和必要性，應作為項目前期工作的重點。