建寧縣城鄉(xiāng)供水一體化中部供水片區(qū)水資源分析

謝國樣

（福建省建寧縣水利水電工作站,福建 建寧 354500）

1 概況

1.1 項(xiàng)目基本情況

建寧縣位于福建省西北部山區(qū),武夷山脈中部的主體向西南延伸部分,由四周向中部依次出現(xiàn)中山、低山、高丘、低丘、河谷平原,呈階狀下降,形成四周高,中間低的山間河谷盆地,屬于中、低山地貌。全境東西寬 54 km,南北長61 km,縣域面積 1718 km2。建寧縣轄9 個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn),2020 年戶籍總?cè)丝?15.63 萬人,2020 年第七次全國人口普查全縣常住人口11.44 萬人。建寧縣為閩江水源發(fā)源地,雨水充沛,多年平均降雨量為1800 mm 左右。建寧縣年人均水資源量為1.12 萬m3,高于福建省人均水資源量3200 m3。

建寧縣城鄉(xiāng)供水一體化建設(shè)工程范圍覆蓋全縣的9 個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn),建設(shè)范圍分為四個(gè)供水片區(qū),分別為：中部供水片區(qū)、西部供水片區(qū)、南部供水片區(qū)、北部供水片區(qū)。建寧縣城鄉(xiāng)供水一體化建設(shè)工程設(shè)計(jì)的規(guī)劃水平年近期2025 年、遠(yuǎn)期2030 年。中部供水片區(qū)（縣城,濉溪鎮(zhèn)、溪口鎮(zhèn)和黃坊鄉(xiāng)3個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)）現(xiàn)狀主要有主城區(qū)水廠、塔下水廠2 座水廠。

建寧縣城鄉(xiāng)供水一體化建設(shè)的中部供水片區(qū)水廠總設(shè)計(jì)規(guī)模為4.38 萬t/d（不含專供鐃山紙業(yè)的塔下水廠1.0 萬t/d）,其中主城區(qū)水廠2.5 萬t/d 規(guī)模,新建高峰水廠（規(guī)模1.78 萬t/d）和杉溪水廠（規(guī)模0.1 萬t/d）；水源建設(shè)工程主要有新建黃家水庫、改造高峰攔河壩取水口、新建高山村東坑攔河壩等。中部供水片區(qū)城鄉(xiāng)一體化工程建設(shè)總投資3.4 億元（未含新建黃家水庫工程投資）。

中部供水片區(qū)高峰水廠地面高程372 m,由于黃坊鄉(xiāng)供水村莊的地面高程大多比高峰水廠地面高,需采用水泵提水供水。

1.2 擬建黃家水庫基本情況

擬建黃家水庫位于建寧縣濉溪鎮(zhèn)圳頭村境內(nèi),距建寧縣城區(qū)3.5 km,水庫壩址位于濉溪流域支流黃家溪上,壩址以上集雨面積2.09 km2,河道長度2.42 km,河道平均坡降89.5‰,黃家水庫大壩為混凝土砌石重力壩,壩頂高程420.00 m,壩頂寬4.00 m,壩頂長146 m,最大壩高47.5 m,水庫總庫容108.72 萬m3。根據(jù)2020 年5 月《建寧縣黃家水庫可行性研究報(bào)告（送審稿）》,黃家水庫估算投資10588.27 萬元。經(jīng)查詢水庫大壩相關(guān)資料,黃家水庫經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)落后于三明市境內(nèi)的其他同類型水庫。

2 水廠水資源分析

2.1 人均綜合用水量指標(biāo)法測算需水量

隨著縣城城鎮(zhèn)化的加快,農(nóng)村人口逐漸向縣城轉(zhuǎn)移,根據(jù)《建寧縣年鑒》（2018 年）、各鄉(xiāng)鎮(zhèn)總規(guī)、縣城人口增長規(guī)律,分析得出建寧縣中部供水片區(qū)現(xiàn)狀受益人口5.71 萬人,近期（2025 年）受益人口7.11 萬人,遠(yuǎn)期（2030 年）受益人口7.96 萬人。查《城市給水工程規(guī)劃規(guī)范》（GB 50282-2016）中表4.0.3-1,小型城市Ⅱ型綜合用水量指標(biāo)為：0.25 萬m3/（萬人·d）～0.55 萬m3/（萬人·d）,根據(jù)建寧縣經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度,規(guī)劃水平年2030 年綜合用水量指標(biāo)取0.55 萬m3/（萬人·d）,計(jì)算得建寧縣中部供水片區(qū)遠(yuǎn)期（2030 年）供水規(guī)模為4.38 萬m3/d。按照日變化系數(shù)1.3 計(jì)算求得水廠日均供水量為3.37 萬m3/d。

2.2 主城區(qū)水廠水資源分析

2.2.1 主城區(qū)水廠水源基本情況

主城區(qū)水廠設(shè)計(jì)規(guī)模 2.5 萬t/d,主城區(qū)水廠第一水源為王坪棟水庫,控制集雨面積6.0 km2,水庫總庫容196 萬 m3；第二水源坑井水庫,控制集雨面積 7.82 km2,水庫總庫容152 萬 m3；2019 年新建成一應(yīng)急水源點(diǎn),應(yīng)急水源位于濉溪鎮(zhèn)水西村山口自然村,控制集雨面積5.85 km2。

2.2.2 主城區(qū)水廠水資源分析

由于各水源點(diǎn)流域面積較小,且無實(shí)測徑流資料,以等值線圖法對各水源點(diǎn)進(jìn)行徑流分析計(jì)算。查福建省徑流深等值線圖,各水源點(diǎn)多年平均年徑流：R=1030 mm,Cv=0.30,Cs=2.0Cv。根據(jù)以上參數(shù),可計(jì)算求得各水源點(diǎn)徑流量。

1）徑流分析。山口應(yīng)急水源點(diǎn)集雨面積5.85 km2,由此計(jì)算求得其設(shè)計(jì)徑流成果見表1。

表1 山口應(yīng)急水源設(shè)計(jì)年徑成果表

2）枯水徑流分析。為分析壩址取水口處枯水徑流,采用設(shè)計(jì)豐水年（P=10%）、平水年（P=50%）和枯水年（P=90%）三年設(shè)計(jì)逐日平均流量共1096 天進(jìn)行分析。以1096 天日平均流量為樣本從大到小排序（見表2）,進(jìn)行保證率計(jì)算：

表2 山口應(yīng)急水源各保證率日平均流量成果表

據(jù)此畫出保證率曲線圖見圖1。

圖1 山口應(yīng)急水源日均流量保證率曲線

2.2.3 水庫可供水量分析

（1）水庫徑流量分析。王坪棟壩址集雨面積6.0 km2,坑井水庫壩址集雨面積7.82 km2,采用山口水源點(diǎn)的分析計(jì)算方法,求得P=95%時(shí)年平均流量：坑井水庫為0.11 m3/s,王坪棟為0.14 m3/s。

（2）徑流分配。以建寧站為參證站,選取典型年進(jìn)行設(shè)計(jì)流域的徑流分配見表3。

表3 水庫逐月平均徑流總量成果表（P=95%）

（3）水庫可供水量分析。主城區(qū)水廠第一水源王坪棟水庫,第二水源坑井水庫。水量平衡分析主要根據(jù)設(shè)計(jì)的來水和用水過程,對供用水量進(jìn)行平衡分析,先按王坪棟水庫來水扣除用水量、各類庫損后,有余則產(chǎn)生棄水,不足則由坑井水庫補(bǔ)充,根據(jù)這一思路,對王坪棟水庫和坑井水庫同時(shí)進(jìn)行水量平衡分析。

兩水庫均以死庫容作為起始調(diào)節(jié)狀態(tài),調(diào)節(jié)過程中以正常庫容和死庫容作為控制,正常庫容作為棄水標(biāo)準(zhǔn),死庫容作為缺水標(biāo)準(zhǔn),即當(dāng)原庫容加凈來水減用水量大于正常庫容時(shí)則產(chǎn)生棄水,原庫容加凈來水減用水量小于死庫容的量即為缺水量。水庫滲漏及蒸發(fā)損失以月計(jì),按中等水文地質(zhì)條件取蓄水容積的1.0%。用水量根據(jù)枯水期首先保障生活用水的原則進(jìn)行。

水源水庫的可供水量成果見表4。

表4 王坪棟、坑井水庫的可供水量成果表 單位：萬m3

由表4 可得,P=95%時(shí),兩水庫聯(lián)合供水,3 月份和4 月份分別缺水21.4 萬m3和7.6 萬m3,利用山口應(yīng)急水源點(diǎn)月可供水量10.4 萬m3,可使4 月份滿足供水需求,但3 月份仍有缺水情況。3 月份缺水,可采用長池坑水庫的水源解決,長池坑水庫位于濉溪鎮(zhèn)長吉村,總庫容27.6 萬m3,興利庫容23.5 萬m3,上游控制集雨面積3.36 km2。

2.3 高峰水廠水資源分析

2.3.1 高峰水廠水源基本情況

高峰水廠位于濉溪鎮(zhèn)高峰村鋪前東南方向,遠(yuǎn)期設(shè)計(jì)規(guī)模 1.78 萬t/d,按日變化系數(shù)1.3 計(jì)算求得水廠的日均取水量為1.37 萬t/d。高峰水廠水源有2 個(gè),水源點(diǎn)一為高峰攔河壩,取水口上游控制集雨面積18.5 km2；水源點(diǎn)二為黃家水庫。由于擬建黃家水庫經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)差,本次按不建黃家水庫進(jìn)行水資源分析。查高峰水廠附近1∶1 萬地形圖,在附近尋找謝家瑤、圳頭村鄭家2 處水源點(diǎn)替代黃家水庫。謝家瑤水源點(diǎn)控制集雨面積4.65 km2,圳頭村鄭家水源點(diǎn)控制集雨面積3.1 km2。

2.3.2 高峰水廠水資源分析

（1）徑流分析。由于各水源點(diǎn)控制集雨面積較小,無實(shí)測徑流資料,且攔河壩壩低,未形成小水庫或山塘,不具備日調(diào)節(jié)能力,從安全角度考慮,按溪流的自然狀態(tài)分析徑流。采用山口水源點(diǎn)的分析計(jì)算方法,計(jì)算得P=95%時(shí)年平均流量：高峰攔河壩為0.34 m3/s,謝家瑤0.09 m3/s,圳頭村鄭家0.06 m3/s。

（2）供水量分析。采用山口水源點(diǎn)的分析計(jì)算方法,供水保證率為95%時(shí),高峰水廠高峰攔河壩、謝家瑤、圳頭村鄭家3 個(gè)水源點(diǎn)的來水總量為:0.78+0.27+0.18=1.23 萬t/d,尚不能滿足高峰水廠取水規(guī)模1.37 萬t/d 要求,建議減小高峰水廠供水規(guī)模,可為1.6萬t/d以內(nèi)（1.23萬t/d×1.3=1.6萬t/d）。高峰水廠主要供水對象之一為黃坊鄉(xiāng),查詢1∶10000 地形圖,黃坊鄉(xiāng)黃坊村黃桑畬小溪集雨面積12.45 km2,小溪取水口上游較為偏僻,植被良好,只有少量農(nóng)戶和農(nóng)田,山澗水水量充足,水質(zhì)良好,可作為中部供水片區(qū)水廠的水源。

2.4 杉溪水廠水資源分析

2.4.1 杉溪水廠水源基本情況

杉溪水廠位于溪口鎮(zhèn)杉溪村,供水規(guī)模0.1 萬t/d,按日變化系數(shù)1.3 計(jì)算求得水廠的日均取水量為0.08 萬t/d。杉溪水廠采用溪口鎮(zhèn)高山村東坑自然村的水源,取水口上游集雨面積5.675 km2。

2.4.2 杉溪水廠水資源分析

（1）徑流分析。采用山口水源點(diǎn)的分析計(jì)算方法,計(jì)算得P=95%時(shí)年平均流量：杉溪攔河壩為0.10 m3/s。

（2）供水量分析。采用山口水源點(diǎn)的分析計(jì)算方法,供水保證率為95%時(shí),杉溪水廠水源點(diǎn)的來水總量為0.36 萬t/d,可以滿足杉溪水廠取水規(guī)模0.08 萬t/d 要求。

2.5 中部供水片區(qū)水資源分析

未建黃家水庫時(shí),中部供水片區(qū)高峰水廠水源不足,但建寧縣是閩江水源發(fā)源地,山澗水充沛,可選擇其他水源解決水量不足問題。

3 結(jié)語

（1）城鄉(xiāng)供水一體化建設(shè)工程資金需求量大,籌措資金困難,黃家水庫經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)差,建議暫緩開工建設(shè)。

（2）高峰水廠水源不足,供水區(qū)域之一的黃坊鄉(xiāng)大部分行政村需水泵提水,運(yùn)行成本高,建議減小高峰水廠供水規(guī)模,另外利用黃坊鄉(xiāng)黃坊村黃桑畬小溪的水源在黃坊村新建一規(guī)模為0.2 萬 t/d 的水廠,采取重力流向黃坊鄉(xiāng)各行政村供水,以及向主城區(qū)補(bǔ)充供水,以解決中部片區(qū)供水量不足問題,并降低中部供水片區(qū)水廠的運(yùn)行成本。