南水北調(diào)向魯山縣城供水工程方案研究

□余培松（河南省南水北調(diào)中線工程建設(shè)管理局）□丁永杰（河南省水利勘測設(shè)計研究有限公司）□紀(jì)淑慶（靈寶市黃河河務(wù)局）

1.引言

魯山縣位于平頂山市西南部，淮河流域沙河上游。南水北調(diào)中線工程總干渠橫貫魯山縣東部，在境內(nèi)全長42.37 km。受自然地理?xiàng)l件限制，魯山縣水資源可利用量有限，特別是魯山縣城的供水緊缺，大量擠占水庫灌區(qū)用水，城鄉(xiāng)供水矛盾突出。隨著工業(yè)化和城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快，當(dāng)?shù)厮Y源不能保障需水增長的要求，迫切需要增加南水北調(diào)工程供水。南水北調(diào)中線工程調(diào)水145億m3方案總體規(guī)劃時，曾將魯山縣境總干渠右岸農(nóng)業(yè)灌溉列入供水范圍。目前實(shí)施的南水北調(diào)中線一期工程其供水目標(biāo)主要供城市用水，考慮魯山縣城位于總干渠左岸且地勢偏高，未將其列入供水范圍。隨著縣域經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，魯山縣城區(qū)規(guī)模不斷擴(kuò)大，水資源短缺是成為制約城區(qū)發(fā)展主要因素之一。

為解決魯山縣缺水問題和經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展對水資源的需求，研究在南水北調(diào)總干渠魯山縣段內(nèi)增設(shè)分水口門，增加向魯山縣城供水是非常必要的。

2.水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀及存在問題

2.1 水資源量及現(xiàn)狀

根據(jù)有關(guān)資料分析，魯山縣當(dāng)?shù)厮Y源多年平均可利用量為1.77億m3，其中地表水可利用量為1.61億m3，地下水可利用量為0.16億m3。魯山縣現(xiàn)狀年供水量為1.23億m3，其中地表水供水1.07億m3，地下水供水0.16億m3?？h城城區(qū)年供水量2074萬m3，其中地表水供水由昭平臺水庫灌區(qū)引水1095萬m3，開采地下水979萬m3。在地下水供水量中，公共供水企業(yè)水井供水624萬m3，自備井供水355萬m3。

2.2 存在的主要問題

2.2.1 水資源緊缺，不能保障經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展用水需求

魯山縣城區(qū)位于昭平臺水庫下游，為平原地貌，城區(qū)生活及工業(yè)用水主要靠打井解決，由于常年超采，淺層地下水位下降，根本不能滿足城區(qū)居民生活和工業(yè)生產(chǎn)需要。位于縣城西20 km的昭平臺水庫以防洪為主，汛期棄水量較多，利用率很低，近期新建的魯陽電廠需要從昭平臺水庫取水1859萬m3，限制了昭平臺水庫只能為魯山縣城年供水1000萬m3左右。隨著社會、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城區(qū)人口迅速增加，以城市為依托的工業(yè)規(guī)模也將逐步增加，水資源需求的缺口會越來越大。

2.2.2 縣城工業(yè)用水大量擠占農(nóng)業(yè)用水

昭平臺水庫灌區(qū)1997-2001年灌溉平均供水量4262萬m3，有效灌溉面積2.67萬hm2，實(shí)灌面積1.67萬hm2，加上水庫向江河機(jī)械廠工業(yè)供水500萬m3，昭平臺水庫年平均供水量4726萬m3。2002-2008年平均灌溉供水量1502萬m3，實(shí)灌面積0.48萬hm2，昭平臺水庫年平均總供水量2240萬m3，2008年增加了匯源化工集團(tuán)用水，工業(yè)用水總量達(dá)到1590萬m3。

昭平臺水庫灌溉供水量由1997-2001年的年均4262萬m3減少到2002-2008年的年均1502萬m3，工業(yè)用水大量擠占農(nóng)業(yè)用水。

2.2.3 城區(qū)地下水超采

2008年魯山縣城區(qū)面積24 km2，建成區(qū)面積16.03 km2，按本區(qū)域地下水可開采量模數(shù)分析，可開采量為12.7萬m3/km2，城區(qū)地下水每年可開采量約304.8萬m3。2008年魯山縣城區(qū)自來水廠和企事業(yè)單位自備井實(shí)際開采地下水979萬m3，地下水嚴(yán)重超采，而且隨著社會和工農(nóng)業(yè)發(fā)展，地下水超采隨需水量增加有擴(kuò)大的趨勢，需要嚴(yán)格控制城區(qū)和工業(yè)園區(qū)地下水開采量，避免過度超采引發(fā)城區(qū)地面沉降等水文地質(zhì)災(zāi)害。

3.南水北調(diào)供水量及工程布置

3.1 供需水平衡分析

經(jīng)對魯山縣各水平年需水量和可供水量進(jìn)行平衡分析，現(xiàn)狀基準(zhǔn)年全縣需水量13606萬m3，可供水量1.23億m3，缺水量1306萬m3，缺水率為9.6%，主要是農(nóng)田灌溉缺水和城市擠占農(nóng)業(yè)用水，實(shí)際灌溉面積未達(dá)到有效灌溉面積造成的缺水。2020年全縣需水量1.57億m3，可供水量為1.40億m3，缺水量1631萬m3，缺水率為10.4%；2030年全縣需水量1.71億m3，可供水量1.51億m3，缺水量2034萬m3，缺水率11.9%。缺水對全縣經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展有嚴(yán)重影響。

縣城城區(qū)現(xiàn)狀基準(zhǔn)年由于昭平臺水庫向城市生活工業(yè)供水1590萬m3，加上地下水供水，基本維持了城市用水；2020、2030年城市需水量為3448萬、4483萬m3，挖掘當(dāng)?shù)毓┧疂摿?，利用污水處理廠的中水，2020、2030年增加中水回用量548萬、912萬m3，城市可供水量為2267萬、2631萬m3，縣城區(qū)缺水量2020年為1181萬m3，2030年為1852萬 m3。

3.2 供水需求量

縣城現(xiàn)狀供水量是在擠占昭平臺水庫灌區(qū)用水和超采城區(qū)地下水狀況下維持的城市用水，根據(jù)魯山縣城市經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展總體規(guī)劃確定各用水部門規(guī)劃水平年的發(fā)展目標(biāo)，選定節(jié)水定額，預(yù)測城市2020年、2030年需水量，符合“先節(jié)水、后用水的原則”，在供水量預(yù)測中，充分挖掘當(dāng)?shù)厮Y源的供水潛力，增加非常規(guī)供水，利用城區(qū)污水處理廠處理的污水，增加中水回用量達(dá)548～912萬m3，經(jīng)過全縣供需平衡分析，規(guī)劃水平年全縣缺水率仍有11%，難以通過其他工程措施和途徑解決縣城供需平衡問題。南水北調(diào)中線工程供水目標(biāo)以城市生活工業(yè)供水為主，為此需要通過南水北調(diào)中線工程，保證縣城的生活、生產(chǎn)和環(huán)境用水。

根據(jù)供需水平衡分析，縣城區(qū)2020年缺水1181萬m3，2030年缺水量1852萬m3。河南省2001年5月完成的《河南省南水北調(diào)城市水資源規(guī)劃報告》各地市對南水北調(diào)的需調(diào)水量以2010、2030年兩個水平年的缺水量為基本依據(jù)，大部分地市提出的需調(diào)水量相當(dāng)于2010、2030年缺水量的平均水平，魯山縣城2020、2030年兩個水平年缺水量平均為1516萬m3，建議魯山縣城年需調(diào)水量取1000萬m3。由于南水北調(diào)水量指標(biāo)已分配到受水區(qū)各省轄市，平頂山市政府同意在全市總水量不變的條件下，調(diào)整水量分配指標(biāo)，增加魯山縣城供水量。在總干渠增設(shè)分水口門，流量按年調(diào)水量折算的平均流量為0.70 m3/s，考慮年用水季節(jié)變化及地區(qū)間水資源調(diào)配，分水口門設(shè)計流量適當(dāng)留有余地采用1.0 m3/s。

3.3 供水工程布置

經(jīng)方案比選，在魯山縣境內(nèi)辛集鎮(zhèn)張村東南總干渠左岸增設(shè)分水口門，該口門位于魯山坡東北，南水北調(diào)總干渠沙河渡槽以北，由于修建沙河渡槽，該口門距離水廠最近，水廠地面高程約145 m。向魯山縣城供水工程布置，從總干渠分水口門引水（樁號為SH（3）13+800），經(jīng)泵站加壓后向西經(jīng)魏莊，沿231省道在西肖樓折向西北，穿越231省道、焦枝鐵路后向西偏南直達(dá)水廠，全長11.08 km，沿途穿越大浪河及其支流，穿越城區(qū)道路等。輸水管道采用球墨鑄鐵管，管徑0.8 m，設(shè)計流量0.5 m3/s，泵站揚(yáng)程38.8 m，裝機(jī)容量440 kW。

4.結(jié)語

魯山縣經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展迅速，當(dāng)?shù)厮Y源可供水量不能保證經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展用水需求。魯山縣城產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，城市人口快速增長，現(xiàn)狀供水大量擠占農(nóng)業(yè)用水，供需矛盾突出。

根據(jù)供需水平衡分析，現(xiàn)狀基準(zhǔn)年全縣缺水量1306萬m3，主要是農(nóng)田灌溉缺水和城市擠占農(nóng)業(yè)用水；縣城區(qū)由昭平臺水庫加上地下水供水，基本維持了城市用水。規(guī)劃水平年2020年全縣缺水量為1631萬m3，縣城缺水量為1181萬m3；2030年全縣缺水量為2034萬m3，縣城缺水量1852萬m3。缺水對全縣經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展有嚴(yán)重影響，為保證城市發(fā)展的用水需求，增加南水北調(diào)中線工程供水是必要的。

南水北調(diào)中線工程總干渠橫貫魯山縣南部，在境內(nèi)全長42.37 km，部分渠段（沙河渡槽）距離縣城只有3 km，區(qū)間地勢開闊。在辛集鎮(zhèn)張村南總干渠左岸增設(shè)分水口門，通過泵站加壓向魯山縣供水，輸水線路長11.08 km，提水揚(yáng)程38.8 m，管道可沿道路鋪設(shè)，交通便利，在技術(shù)上是可行的。