西和縣中部供水工程水源選擇及供水方案比選

劉玉瑞

(甘肅省水利水電勘測設計研究院有限責任公司，甘肅 蘭州 734000)

1 概況

西和縣隸屬于甘肅省隴南市，位于甘肅省東南部，2019年總人口40.59萬人。西和縣中部涉及鄉鎮有漢源鎮、西峪鎮、盧河鄉、興隆鎮、十里鎮、河壩鎮、洛峪鎮、蒿林鄉、大橋鎮，共計9個鄉鎮，現狀供水人口12.51萬人。西和縣人口密集區現狀水源主要存在水源供水水量不足，水質不達標等問題，現狀水源供水能力已無法滿足西和縣中部人口密集區用水需求，水資源短缺已成為制約區域經濟發展的最主要因素[1-2]。

2 現狀水源及存在的問題

2.1 水廠供水能力不足

西和縣中部人口密集區集中供水水源地共有3個，分別是黃江水庫、二郎地下水、岷郡山水廠，設計總供水能力13600 m3/d，現狀總供水能力6000 m3/d，年供水量約219萬m3，小于現狀西和縣中部人口密集區年需水量而現狀西和縣中部人口密集區年需水量約600萬m3，供水缺口大。

供水能力嚴重不足加之區域水資源短缺且時間分布不均勻等因素，致使西和縣城經常發生停水及間歇性供水問題，其中2014年、2016年，西和縣城斷水長達兩個月之久，嚴重影響縣城群眾生產、生活及社會穩定。

2.2 水源供水水量不足

西和縣中部現狀3個水廠分別為岷郡山水廠、二郎壩水廠和黃江水廠，其中岷郡山水廠、二郎壩水廠的水源為漾水河淺層地下水，黃江水廠水源為黃江水庫。

漾水河流域降水主要集中在夏季，占年降水量的45.6%，秋季占27.3%，春季和冬季分別占24%和3.0%。冬季(12月～2月)流域內降水稀少，不足年徑流量的5%，是河流的最枯季節；就年際變化而言，P=95%的年徑流量為多年平均年徑流量的28%，不足1/3，季節性干旱缺水問題十分突出。根據工程多年運行情況分析，岷郡山水廠、二郎壩水廠供水量難以達到設計要求。

黃江水庫是西和縣僅有的兩座水庫之一，其設計總庫容為436萬m3，其所在的黃江河多年平均徑流量僅為410萬m3，其總水量尚不能滿足西和縣中部人口密集區用水需求，加之其末尾存在村莊，水庫無法蓄至正常蓄水位，供水能力遠小于設計值，且黃江水庫周邊多為基本農田劃定范圍，水庫進行改擴建工程存在較大難度[3]。

總之，現狀3座水廠供水能力及水源水資源均難以滿足工程區現狀及未來長遠用水需求。

3 水源選擇及論證

3.1 水源選擇原則

1)水源水量充沛可靠；

2)水源水質符合《地表水環境質量標準》(GB 3838-2002)要求，不僅要考慮現狀，還要考慮遠期變化趨勢；

3)水源選擇要與水資源開發利用及規劃相結合，結合當地水資源實際情況考慮；

4)取水、輸水、凈水設施安全經濟和維護方便；

5)必須具備建設取水設施所必需的施工條件。

3.2 地表水與地下水源選擇

西和縣淺層地下水主要分布在漾水河、西漢水的河谷區，補給來源為降水入滲、地表水體入滲，與地表水重復的地下水資源量0.56億m3，與地表水不重復的地下水資源量僅0.1億m3。儲藏量小，位置分散，不具備規模開采的條件。深層地下水更少，截止目前，除二郎水源地外，還未發現第二處深層地下水。

西和縣城地下水中總硬度(以CaCO3)595 mg/L，硬度超標；錳元素含量0.5 mg/L，嚴重超過國家0.1 mg/L要求。

綜上所述，地下水不論從水量還是水質方面考慮，都不適宜為供水的主要水源點，本次主要從地表水中進行選擇。

3.3 地表水源選擇

西和縣地處長江流域嘉陵江水系西漢水上游，主要河流有西漢水、漾水河、太石河、洛峪河、石峽河、曬經河、馬元河、大柳河，有“一水七河”之稱。“一水七河”中，除西漢水、太石河、漾水河的下游河段，流域面積較大，為常年性河流，未發生過斷流。其余河流(段)，屬季節性河流，經常發生斷流。其天然來水與用水需求之間存在矛盾，不能作為西和縣中部人口密集區供水的水源。漾水河、太石河雖然總徑流量較大，但都經過不同程度的分段開發利用，可開發利用的水資源量并不能滿足本受水區用水要求，且分布零散，故其不宜做西和縣總部人口密集區供水水源。

西漢水水量可以滿足縣城用水需求。在95%保證率下，西漢水年徑流總量9427萬m3，滿足本工程年引水總量的要求；徑流最小月份2月徑流量347萬m3，滿足月引水徑流總量的要求。

根據甘肅國信潤達分析測試中心檢驗報告水質化驗報告，西漢水水質鋁的檢測值達0.81 mg/L，大于標準值≤0.2 mg/L，經過水廠工藝凈化處理后可以達到飲用標準。

3.4 綜合分析及結論

西和縣縣城地下水分布、水量、水質情況均顯示其不適宜做縣城供水主要水源。西和縣域內的西漢水支流，基本屬于季節性河流，年徑流量較小，且時空分布很不均勻。西和縣城城區現狀年供水缺口大，設計水平年年需水量更大，由此須多水源聯合，并修建較大的攔蓄工程才能實現供水需要，經踏勘無適合的地形條件。西和縣水系圖見圖1。

圖1 西和縣水系圖

經水量、水質綜合分析確定，西漢水水源水量充沛，水質經過水廠工藝凈化處理后可以達到飲用標準，可作為替換水源。

4 工程設計方案比選

4.1 工程設計方案

經現場踏看并利用項目區衛星影像圖，1∶50000地形圖，初步選擇了3個較為可行的工程布置方案，分別稱為東線方案、中線方案和西線方案，3種方案均自西和縣南部西漢水取水，輸水至已建黃江水庫，并在黃江水庫下游新建1座4萬m3/d凈水廠1座。3種方案的區別在于線路的走向，詳述如下。

(1)東線方案

輸水管線沿飲馬河河谷內公路(X509)呈梯級布置，總長度約35 km，受地形限制，輸水管線沿公路布置，管道埋置于公路一側。輸水管線均為提水管線，共布置梯級提水泵站5座，總揚程約850.0 m。梯級泵站分別布置于取水樞紐、洛峪鎮樓房里村、洛峪鎮徐家壩村和楊家溝村，其中1級泵站結合大口井布置，設計采用潛水泵，設計揚程120.0 m，2～5級泵站采用離心泵，設計總揚程分別為180 m、195 m、190 m和195 m。

(2)中線方案

輸水管線首段沿古家坪-牛兒灣-徐家壩布置，在牛兒灣與徐家壩間利用隧洞穿越分水嶺進入飲馬河河谷，后沿河谷內公路(X509)布置，后段管線布置與東線方案相同，輸水管線全程為提水段，總長度約26 km。管線梯級提水泵站共分5級，總揚程約800 m，分別布置于取水樞紐、古家坪村、徐家壩村和楊家溝村，其中1級泵站結合大口井布置，設計采用潛水泵，設計揚程120.0 m，2～5級泵站采用離心泵，設計揚程分別為150 m、180 m、185 m、165 m，穿管隧洞長度3.0 km。

(3)西線方案

輸水管線沿段廟村盧家莊-唐家灣-大水溝-曹子溝-石堡子-段家溝-洛峪鎮-黃江水庫一線布置，總長度約22 km，其中段廟村盧家莊-曹子溝段為提水段，長度約8 km，曹子溝-黃江水庫段為重力流段，長度約14 km。提水段共設置梯級泵站5座，穿管隧洞1座，泵站總揚程約760 m，穿管隧洞長度3.5 km。梯級泵站分別布置于取水樞紐、盧家莊、唐家灣和大水溝，其中1級泵站結合大口井布置，設計采用潛水泵，設計揚程160 m，2～5級泵站采用離心泵，設計揚程分別為140 m、150 m、135 m、165 m。

圖2 方案布置示意圖

4.2 工程方案比選

3種各工程方案均具備可行性，本次對3種各工程方案投資進行了匡算比較，見表1。

從表1可以看出，中線方案投資最高，西線方案次之，東線方案最低；從工程運行費用角度看，東線方案工程運行費用最高，中線方案次之，西線方案最低。因此，從經濟角度分析，東線方案最優，西線次之，中線方案最差。

表1 方案投資比較表

從施工角度分析，東線方案管線基本沿飲馬河河谷內道路鋪設，工程施工最為方便，西中線方案前半段均布置于陡峭的山坡坡地，無任何可供通行的道路，施工難度極大，因此，從施工角度考慮，東線方案最優，中、西線方案較差。

從工程運行管理角度分析，東線方案管線及泵站均布置于飲馬河河谷，有已建公路可茲利用，運行管理較為方便，加之泵站附近均有村莊，運行人員生活亦較為方便；中線及西線方案，管線坡度較陡，無可茲利用的管理道路，加之部分泵站布置于坡地，運行管理十分不便，因此，從工程運行角度考慮，東線方案最優，中、西線方案較差。

從水源水質角度考慮，東線方案位于西漢水右岸支流太石河的下游，而太石河2015年11月23日，曾發生隴星銻業有限責任公司尾礦庫發生尾砂泄漏事故，造成下游嘉陵江一級支流西漢水出現水污染。

經綜合比較，東線方案雖然具有工程直接投資最省，施工及運行管理最方便等優勢，但其水質相對較差，本次不做推薦。西線及中線相比較，西線方案具有工程投資及運行費用均較低的優勢，因此，本階段推薦西線方案為工程設計方案。

5 結語

本文對西和縣境內可用水源做了統一梳理與比較，從水質、水量、近遠期等方面選取了最優水源；同時從工程建設難易程度、工程投資、運行管理等方面對工程設計方案進行了全面綜合比較，擇優選取了工程設計方案。本文可對類似集中供水工程方案選擇提供有益的參考。