夾巖水利樞紐受水區(qū)水資源供需平衡計算分析

戴 楠

(貴州省水利水電工程咨詢有限責(zé)任公司，貴州 貴陽 550001)

夾巖水利樞紐為貴州省目前唯一的大(1)型水利工程，受水區(qū)主要涉及黔西北的畢節(jié)市和遵義市的西南部區(qū)域，該區(qū)域是黔中經(jīng)濟(jì)區(qū)的重要組成部分，在貴州省經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展中占有重要地位。受水區(qū)內(nèi)供水由城市(畢大、遵義)、縣城(金沙、納雍、黔西、織金、仁懷)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、農(nóng)村人畜、灌溉組成，供水水源以地表水為主，供水工程包括當(dāng)?shù)毓┧垂こ毯蛫A巖引水工程兩部分。為充分合理利用當(dāng)?shù)厮Y源，受水區(qū)一是對當(dāng)?shù)匾呀ㄋ垂こ踢M(jìn)行挖潛配套、節(jié)水治污；二是加快控制性骨干水源工程建設(shè)，主要是通過興建 “三位一體規(guī)劃”大中型蓄水工程、引水骨干工程增加當(dāng)?shù)厮纯晒┧俊A巖水利樞紐主要是補(bǔ)充受水區(qū)內(nèi)城市及主要工業(yè)園區(qū)、灌溉供水缺口，同時向夾巖輸水工程沿線附近的部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)和農(nóng)村集中聚居點(diǎn)供水，提高輸水工程沿線附近鄉(xiāng)鎮(zhèn)和農(nóng)村生活用水水平。其供水規(guī)模應(yīng)從需水預(yù)測、可供水量預(yù)測、供需平衡三個層次進(jìn)行分析，從而確定合理規(guī)模。

1 需水預(yù)測

1.1 預(yù)測原則

(1)堅持先節(jié)水后調(diào)水，先治污后通水，先生態(tài)后用水的“三先三后”原則。

(2)根據(jù)相關(guān)城市總體規(guī)劃及工業(yè)發(fā)展規(guī)劃，對供水城市的水資源進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，對城市的近、遠(yuǎn)期需水量進(jìn)行科學(xué)合理的預(yù)測。

(3)以灌溉為主，兼顧?quán)l(xiāng)鎮(zhèn)供水、農(nóng)村供水的原則。以灌溉要求布置渠道，兼顧?quán)l(xiāng)鎮(zhèn)供水，帶動農(nóng)村人畜飲水，盡量使灌溉與鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水渠道合二為一。鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水范圍根據(jù)灌區(qū)布置選擇，主要針對灌區(qū)內(nèi)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)，同時兼顧灌區(qū)周邊缺水嚴(yán)重且無當(dāng)?shù)厮O(shè)施解決的鄉(xiāng)鎮(zhèn)。

(4)實(shí)行水資源可持續(xù)利用戰(zhàn)略，生活用水和工業(yè)用水堅持“節(jié)流優(yōu)先，治污為本，多渠道開源”的新策略，加強(qiáng)需水管理與優(yōu)化調(diào)配，合理利用當(dāng)?shù)氐乃Y源。

1.2 畢節(jié)-大方城區(qū)需水預(yù)測

根據(jù)表1預(yù)測成果，至2030年畢節(jié)—大方城區(qū)供水范圍內(nèi)城市供水系統(tǒng)用水量24424萬m3。預(yù)測至2030年供水范圍內(nèi)人口160萬人，二、三產(chǎn)業(yè)增加值449億元(不含火電增加值)，預(yù)測2030年人均綜合日用水量418 L/(人·d)，年用水量152.6 m3/(人·a)，GDP綜合用水指標(biāo)54 m3/(萬元·a)。根據(jù)《城市綜合用水量標(biāo)準(zhǔn)》(SL 367—2006)，該區(qū)人口綜合用水指標(biāo)為110～155 m3/(人·a)，經(jīng)濟(jì)綜合用水指標(biāo)為50～70 m3/(萬元·a)。可見人均綜合用水指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)綜合用水指標(biāo)均符合標(biāo)準(zhǔn)SL 367—2006要求。從貴州省實(shí)際情況來看，黔中水利樞紐工程規(guī)劃至2030年，貴陽市人均綜合用水量為553 L/(人·d)，GDP綜合用水量37 m3/(萬元·a)，經(jīng)與省會貴陽市對比，畢節(jié)—大方城區(qū)人均綜合用水量相對較低，GDP綜合用水量相對較高，是符合該地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市用水規(guī)律的。

表1 畢節(jié)—大方城區(qū)需水預(yù)測相關(guān)指標(biāo)

1.3 遵義市中心城區(qū)需水預(yù)測

根據(jù)表2預(yù)測成果，至2030年遵義市中心城區(qū)供水范圍城市供水系統(tǒng)用水量31116萬m3(含供水管網(wǎng)漏失率，不含水源至水廠輸水損失)。預(yù)測至2030年供水范圍內(nèi)人口160萬人，二、三產(chǎn)業(yè)增加值916億元，由此計算，2030年人均綜合日需水量533 L/(人·d)，年需水量195 m3/(人·a)，GDP綜合用水指標(biāo)34 m3/(萬元·a)。經(jīng)與畢節(jié)—大方城區(qū)和貴陽市對比，各項(xiàng)用水指標(biāo)是符合該地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市用水規(guī)律的。

表2 遵義市中心城區(qū)需水預(yù)測相關(guān)指標(biāo)

1.4 縣城需水預(yù)測

根據(jù)預(yù)測成果，至2030年，縣城總需水量23 991萬m3，黔西縣、金沙縣、織金縣、納雍縣、仁懷市縣城供水范圍內(nèi)需水量分別為8573萬m3、5278萬m3、3814萬m3、1760萬m3、4567萬m3，扣除縣城工業(yè)園區(qū)需水量后為2610萬m3、2669萬m3、1899萬m3、1760萬m3、4567萬m3，人均綜合用水量分別為238 L/(人·d)、244 L/(人·d)、260 L/(人·d)、241 L/(人·d)、417 L/(人·d)，縣城平均人均綜合用水量為285 L/(人·d)。從人均指標(biāo)上看，仁懷市相對較高，這是由于仁懷市社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平高于其余各縣，二、三產(chǎn)業(yè)在縣城用水中所占比例較高。總體來看，各縣用水量基本符合標(biāo)準(zhǔn)SL 367—2006要求，也符合縣城發(fā)展對供水的要求。

1.5 鄉(xiāng)鎮(zhèn)需水預(yù)測

從鄉(xiāng)鎮(zhèn)現(xiàn)狀供水分析來看，夾巖受水區(qū)69個鄉(xiāng)鎮(zhèn)現(xiàn)狀用水水平較低，人均綜合用水量在96 L/(人·d)左右。此次鄉(xiāng)鎮(zhèn)需水預(yù)測主要依據(jù)《村鎮(zhèn)供水工程技術(shù)規(guī)范》(SL 310—2019)，綜合考慮受水區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水現(xiàn)狀、生活水平、氣候條件等因素，一般鄉(xiāng)鎮(zhèn)人均綜合用水量標(biāo)準(zhǔn)取180 L/(人·d)，重點(diǎn)城鎮(zhèn)采用190 L/(人·d)。經(jīng)預(yù)測，夾巖受水區(qū)69個鄉(xiāng)鎮(zhèn)需水量2030年為5222.8萬m3/a。

1.6 農(nóng)村需水預(yù)測

基準(zhǔn)年農(nóng)村人飲需水量按70 L/(人·d)預(yù)測，大、小牲畜分別按35 L /(頭·d)和20 L /(頭·d)計算。隨著農(nóng)村生活水平的提高，人均用水量也需相應(yīng)提高。參考規(guī)劃取值標(biāo)準(zhǔn)，2030年農(nóng)村用水綜合定額提高到80 L(人·d)，大、小牲畜分別提高到40 L /(頭·d)和25 L /(頭·d)。經(jīng)預(yù)測，受水區(qū)農(nóng)村需水量2030年為2550.3萬m3/a。

1.7 農(nóng)業(yè)灌溉預(yù)測

夾巖灌區(qū)2030年可灌面積為9.45萬hm2(現(xiàn)狀、2020年可灌面積差異很小，按相同考慮)。灌溉需水量根據(jù)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整后的作物組成及作物灌溉面積，采用相應(yīng)作物相應(yīng)年份的灌溉定額進(jìn)行長系列計算，灌溉水利用系數(shù)取0.7，經(jīng)計算至2030年灌區(qū)多年平均總需水量為4.0321億m3。

1.8 需水預(yù)測成果匯總

夾巖受水區(qū)規(guī)劃水平年2030年總需水量為141 196萬m3/a，2030年需水量年均增長率為2.1%。2030年人均綜合用水量(不含灌溉)為175 m3/(人·a)。從夾巖受水區(qū)人均用水指標(biāo)來看，規(guī)劃水平年用水指標(biāo)也符合相關(guān)水資源規(guī)劃和規(guī)范要求，預(yù)測成果合理可行。

2 當(dāng)?shù)厮O(shè)施可供水量預(yù)測

2.1 可供水量預(yù)測方法

將現(xiàn)有水利工程分為蓄水工程，引水工程和提水工程，其中蓄水工程按工程規(guī)模分為中型、小(1)型、小(2)型。

2.1.1 復(fù)核方法

中型、小(1)型、小(2)型水庫均根據(jù)長系列徑流過程逐一復(fù)核供水量成果。將復(fù)核供水量成果與現(xiàn)已收集到的供水量成果進(jìn)行對比，差異不大時采用原設(shè)計成果；若差異較大，經(jīng)分析原因、檢查計算過程后仍有較大差異，則采用復(fù)核成果。引水工程和提水工程供水量根據(jù)設(shè)計資料，結(jié)合來水量、枯水模數(shù)、引水渠道設(shè)計引水能力、泵站設(shè)計提水流量等參數(shù)進(jìn)行復(fù)核。將復(fù)核供水量成果與現(xiàn)已收集到的供水量成果進(jìn)行對比，差異不大時采用原設(shè)計成果；若差異較大，經(jīng)分析原因后仍有較大差異，則采用復(fù)核成果。

2.1.2 參數(shù)取值

(1)徑流過程選擇以原設(shè)計徑流過程為首選，對無法找到原設(shè)計徑流成果的水庫，根據(jù)所處流域選取水文參證站并進(jìn)行水文比擬加徑流深修正至壩址。

(2)庫容采用原設(shè)計成果。

(3)庫損按正常蓄水位以下庫容的10%計。

(4)流域內(nèi)耗水根據(jù)水庫所處區(qū)域的水資源開發(fā)利用水平進(jìn)行擬定，耗水量占來水量的2.0%～4.0%。

(5) 根據(jù)《水利水電建設(shè)項(xiàng)目水資源論證導(dǎo)則》(SL 525—2011)[1]，關(guān)于河道生態(tài)水量的敘述如下：“對于河道生態(tài)需水量的確定，原則上按多年平均流量的10%～20%確定”。故復(fù)核供水能力時，河道生態(tài)需水量按10%計。

2.2 可供水量預(yù)測成果

通過對當(dāng)?shù)厮O(shè)施及擬建水源工程可供水量分析、城市中水回用分析、農(nóng)村人飲工程分析后，可得到夾巖受水區(qū)可供水量，同時考慮城鄉(xiāng)供水水源至水廠5%輸水損失，規(guī)劃水平年2030年總可供水量為82 599萬m3/a。其中，規(guī)劃水平年2030年中水回用水量為8628萬m3/a。

3 供需平衡分析

通過上述分析計算，受水區(qū)規(guī)劃水平年2030年多年平均需水量14.12億m3，其中城市需水量6.91億m3(含火電廠用水2772萬m3)，縣城需水量2.40億m3，鄉(xiāng)鎮(zhèn)需水量0.52億m3，農(nóng)村人畜需水量0.26億m3，灌溉需水量4.03億m3。根據(jù)受水區(qū)內(nèi)現(xiàn)狀及規(guī)劃水源工程可供水能力分析，2030年，受水區(qū)內(nèi)當(dāng)?shù)厮垂こ炭偪晒┧?.26億m3，其中城市供水水源可供水量4.05億m3、縣城供水水源可供水量1.20億m3、鄉(xiāng)鎮(zhèn)可供水量0.12億m3、農(nóng)村人畜可供水量0.07億m3、灌溉可供水量1.96億m3，中水回用可供水量0.86億m3。如果由當(dāng)?shù)厮鉀Q，則缺口為5.86億m3。

由于夾巖調(diào)水較當(dāng)?shù)厮鉀Q損失要大，故夾巖水庫調(diào)水量比當(dāng)?shù)厮鉀Q的缺口量大。此外，考慮供水及灌溉用水在超過保證率時的削減，經(jīng)水庫興利調(diào)節(jié)計算分析，多年平均配水量稍小于缺水量要求。夾巖樞紐工程建成后，2030年擬向受水區(qū)多年平均年配水量為6.88億m3，其中，城鄉(xiāng)配水4.55億m3(城市年供水量為2.45億m3、縣城年配水量為1.27億m3、鄉(xiāng)鎮(zhèn)年配水量為0.55億m3、農(nóng)村人畜年配水量為0.28億m3)，灌溉年配水量為2.33億m3。夾巖工程配水后，受水區(qū)將不再缺水[2-3]。

4 結(jié) 語

本文首先對受水區(qū)范圍的各水平年需水進(jìn)行科學(xué)合理預(yù)測，其次對現(xiàn)狀、在建、擬建的當(dāng)?shù)厮O(shè)施進(jìn)行供水能力復(fù)核，最后在充分考慮當(dāng)?shù)噩F(xiàn)有水資源開發(fā)利用，挖掘現(xiàn)有、在建、擬建供水工程的供水潛力，同時加強(qiáng)治污和非常規(guī)水利用情況下，對各水平年缺水量進(jìn)行分析，從而得到需夾巖水利樞紐調(diào)配的出庫水量即供水規(guī)模，為了合理確定夾巖水利樞紐供水規(guī)模提供了有力支撐。從水資源供需平衡角度來說，夾巖水利樞紐的建設(shè)有利于區(qū)域水資源的開發(fā)，應(yīng)給予建設(shè)支持。