橫峰縣城市供水工程水源論證

吳爾槐

(上饒市科信水土保持監(jiān)測有限公司，江西 上饒 334000)

1 問題的提出

原橫峰縣自來水廠始建于20世紀80年代，為政府投資建設(shè)供水項目，其主要的水資源處理工藝為過濾和消毒；水廠設(shè)計規(guī)模3×104m3/d，實際供水規(guī)模只有1.5×104m3/d，岑港河是其主要水源。供水范圍包括縣城、工業(yè)園區(qū)及農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園區(qū)。供水總?cè)丝诩s6.8萬人。水廠輸水管網(wǎng)主要為水泥混凝土管、PE管及少量鑄鐵管，總長度45.4km，原供水管道存在嚴重老化和爆管等問題，水量漏損率達18%。隨著橫峰縣社會經(jīng)濟的不斷的發(fā)展，工業(yè)增長及人民生活水平的提高，需水量迅速增加，原水廠供水規(guī)模已無法滿足縣城發(fā)展需要。

根據(jù)橫峰縣城市供水工程可行性研究報告相關(guān)內(nèi)容，結(jié)合橫峰縣農(nóng)村自來水工程規(guī)劃以及橫峰縣人口分布情況和當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展布局，考慮水體水質(zhì)狀況，結(jié)合水源所處位置、可供水量大小、地形條件等，以黃源水庫為縣城的供水水源。黃源水庫位于信江岑港河支流鋪水上游，其上游開發(fā)利用程度不高，水庫所在流域植被良好，目前水庫上游基本無較大污染源，只有部分農(nóng)業(yè)生產(chǎn)污染，上游沒有工業(yè)，庫區(qū)內(nèi)居民從山泉或直接從河道取用生活用水，水庫上游水資源開發(fā)利用程度較低。

2 水源論證

2.1 需水量測算

根據(jù)橫峰縣城鎮(zhèn)發(fā)展規(guī)劃，其需水量主要由生活需水量、工業(yè)用水量、生態(tài)需水量等部分組成。根據(jù)規(guī)劃，2030年人口總數(shù)將達到12.78萬人，結(jié)合其農(nóng)村供水工程規(guī)劃報告，橫峰縣綜合生活用水指標為210L/cap·d，生活用水量2.68×104m3/d，市政用水量0.05×104m3/d，工業(yè)用水1.94×104m3/d。則橫峰縣2030年需水量預(yù)測結(jié)果詳見表1。

表1 橫峰縣2030年需水量預(yù)測結(jié)果 104m3/d

2.2 可供水量計算

2.2.1 來水量計算

黃源水庫壩址所控制流域面積為16.1km2，其項源水文站控制流域面積為其2.6倍，本次取水口斷面來水量分析的設(shè)計依據(jù)站選取項源水文站。項源水文站實測流量資料系列長度僅為24a，且其與鐵路坪水文站同期實測流量資料相關(guān)系數(shù)達0.947，具有較好的相關(guān)性，故以鐵路坪水文站插補延長項源水文站缺測年份流量資料系列，采用鐵路坪水文站月分配模式，系列長度符合設(shè)計要求[1]。

針對插補延長后項源水文站1970年3月-2014年2月共45a的水文系列資料，通過水文比擬法[2]將其徑流移用至黃源水庫壩址控制流域，具體公式如下：

(1)

式中：QH為黃源水庫壩址徑流，m3/s；Ki為設(shè)計站和參證站年面雨量比；FH為黃源水庫壩址集雨面積，km2，取16.1km2；FX為項源水文站控制流域面積，km2，取41.9km2；QX為項源水文站徑流，m3/s。

將已知參數(shù)值代入式(1)后可以求得黃源水庫壩址以上年徑流量均值為0.66m3/s，總徑流量2079×104m3，年徑流深均值為1291.7mm。壩址系列年平均流量過程因包括的豐、枯、平等年份，故具備代表性，且文章分析結(jié)果與已經(jīng)批復(fù)的黃源水庫除險加固初設(shè)報告結(jié)果較為接近，故文章計算結(jié)果合理。根據(jù)相關(guān)資料進行黃源水庫不同頻率下年流量均值分析，分析成果具體見表2。

表2 黃源水庫不同頻率下年流量均值 m3/s

在所推算的徑流系列中選擇年徑流量、枯水期徑流量分別與設(shè)計年徑流量和設(shè)計枯水期徑流量接近且枯水期長、徑流量小的年份為典型年。結(jié)合以上對取水口斷面流量資料系列的分析，將偏豐水年典型年、平水年典型年、偏枯水年典型年和特枯水年典型年分別確定為1988年、1980年、1974年和1971年。各典型年取水口斷面來水量及年內(nèi)分配情況詳見表3所示。

表3 各典型年取水口斷面來水量及年內(nèi)分配情況

2.2.2 水庫用水量計算

黃源水庫興建的主要目的為防洪、灌溉等，考慮新增為城鎮(zhèn)生產(chǎn)生活用水水源，故水庫用水量應(yīng)從農(nóng)業(yè)灌溉和城鎮(zhèn)供水兩個主要方面考慮。根據(jù)水庫設(shè)計灌溉范圍，其設(shè)計灌溉面積為533.33hm2，農(nóng)業(yè)灌溉范圍包括青板、龍門畈、岑陽等鄉(xiāng)鎮(zhèn)。考慮到橫峰縣境內(nèi)水資源較為匱乏，黃源水庫城鎮(zhèn)設(shè)計引水規(guī)模為2×104t/d。考慮到區(qū)域水資源的稀缺性，故不考慮黃源水庫發(fā)電用水。

1)灌溉用水量：

按照橫峰縣農(nóng)田灌溉規(guī)劃，多年綜合凈灌溉定額為445.2m3/0.06hm2，干渠、支渠、斗/農(nóng)渠及灌區(qū)綜合渠系水利用系數(shù)分別為0.83、0.85、0.92和0.65，田間水綜合利用系數(shù)0.94，灌溉水利用系數(shù)0.61，灌溉保證率設(shè)計值85%，1-12月各月份綜合毛灌溉定額為23m3/0.06hm2、13.1m3/0.06hm2、3.2m3/0.06hm2、23.2m3/0.06hm2、38.4m3/0.06hm2、53.7m3/0.06hm2、135.1m3/0.06hm2、134m3/0.06hm2、136.7m3/0.06hm2、103.5m3/0.06hm2、30.6m3/0.06hm2、35.2m3/0.06hm2，全年綜合毛灌溉定額合計為729.7m3/0.06hm2。

2)下游生態(tài)用水及水量損失：

采用非現(xiàn)場測定的Tennant標準設(shè)定法進行黃源水庫下游河道生態(tài)用水量測算，河道流量推薦值主要以事先確定的年流量均值百分數(shù)為基礎(chǔ)[3]。黃源水庫壩址處多年流量均值0.66m3/s，以所測得的10%推薦基流量0.066m3/s和徑流量208×104m3為黃源水庫壩址以下河道生態(tài)需水量最小值。

引起黃源水庫水量損失的原因主要有庫面蒸發(fā)、大壩滲漏等，借鑒參考當?shù)仡愃扑畮旃こ藤Y料，應(yīng)按照水庫月容積1%進行黃源水庫水量損失的估算。

2.2.3 可供水量計算

黃源水庫除險加固后正常蓄水位151.0m，對應(yīng)庫容946.7×104m3，死水位124.5m，對應(yīng)庫容55.6×104m3。水庫水量消耗量主要包括農(nóng)業(yè)灌溉、城鎮(zhèn)供水及水量損失三部分。試算結(jié)果表明，黃源水庫新增2×104t/d的供水規(guī)模下，灌溉533.33hm2農(nóng)田的保證率為77.8%，比85%的設(shè)計保證率低，主要原因在于年內(nèi)水量分布不均及水庫庫容所限。若占用枯水年部分生態(tài)流量，則灌溉保證率能達到85%的設(shè)計水平。整體而言，黃源水庫新增2×104t/d的引水規(guī)模對下游農(nóng)業(yè)灌溉及生態(tài)用水并無較大影響，此次橫峰縣城市供水取水方案具有可行性。

3 供水保障措施

為保證橫峰縣城市供水，必須加強黃源水庫各用水部門之間的協(xié)調(diào)，尤其在枯水期內(nèi)必須達成供水協(xié)議，加強水資源調(diào)度，保證農(nóng)業(yè)灌溉和城鎮(zhèn)供水等基本水資源需求。此外，在黃源水庫灌區(qū)內(nèi)按規(guī)劃已經(jīng)新建天堂嶺、蛇形灣和形源塢等水庫，擴大灌區(qū)內(nèi)農(nóng)業(yè)灌溉用水來源，新建水庫工程特征詳見表4。

表4 新建天堂嶺、蛇形灣和形源塢水庫工程特性

結(jié)合黃源水庫長系列調(diào)節(jié)成果來看，水庫會產(chǎn)生一定量棄水，應(yīng)當盡快優(yōu)化水庫調(diào)度運行方式，并適當加高水庫大壩。黃源水庫灌區(qū)范圍內(nèi)，若新建灌溉替代工程完工后可使黃源水庫所承擔的灌溉面積從現(xiàn)狀533.33hm2縮小為200hm2，水庫可供水量也將提升至3×104t/d。

4 結(jié) 論

綜上所述，原橫峰縣自來水廠供水能力已無法滿足其人口增長及工業(yè)發(fā)展對用水量的需求，為此，以開發(fā)利用程度不高、植被良好、上游基本無較大污染源的黃源水庫為供水水源，經(jīng)過論證，黃源水庫設(shè)計新增供水規(guī)模達2×104t/d，待水庫灌區(qū)內(nèi)規(guī)劃灌溉替代水源新建完成后，黃源水庫可供水量將提升至3×104t/d，無論在水量還是水質(zhì)方面均能保證橫峰縣城市可靠供水。