滹沱河綜合治理段多水源供水可行性分析

趙 勐

滹沱河綜合治理段多水源供水可行性分析

趙 勐

（河北省水文水資源勘測局，石家莊050031）

石家莊市水資源匱乏，供需矛盾突出，遇到偏枯年份及枯水年份，僅靠崗南、黃壁莊兩水庫供水難以滿足河段的補(bǔ)水要求。充分利用南水北調(diào)中線水源和再生水源，采用多水源聯(lián)合補(bǔ)水，是維持滹沱河綜合治理段水環(huán)境健康的關(guān)鍵措施。

滹沱河；水環(huán)境；多水源；耗水量；可行性

1 滹沱河綜合治理段概況

滹沱河發(fā)源于山西省繁峙縣，流經(jīng)石家莊主城區(qū)北部，上游建有崗南和黃壁莊兩座梯級串聯(lián)水庫，是石家莊市唯一地表水水源。由于上游用水及水庫水量控制，水庫下游河流自20世紀(jì)70年代開始出現(xiàn)連續(xù)斷流，80年代干涸沙化，90年代成為納污河道，河道水環(huán)境惡化顯著［1］。2007年，通過對“水、堤、路、橋、島、綠、景、居”進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃和綜合治理，依托河流水體和兩岸森林綠地，將滹沱河打造成為省會的生態(tài)地標(biāo)性景觀。綜合治理河段長16km，以橡膠壩和擋水堰分為5段，水面面積800萬m2［2-3］，該區(qū)域生態(tài)環(huán)境得到了極大改善，但恢復(fù)河流水環(huán)境首先需要解決補(bǔ)水問題。

2 綜合耗水量分析

滹沱河綜合治理段的耗水量包括水面蒸發(fā)量、綠化用水量及水體滲漏量。

2.1 水面蒸發(fā)量

黃壁莊陸上水面蒸發(fā)站位于1號水面站上游25km低山丘陵處，為常年觀測站。兩測站同期觀測的蒸發(fā)量相差23.7mm，即1號水面蒸發(fā)量大于黃壁莊站。通過對兩站的多個氣象因素資料（1號水面站借用正定站資料）進(jìn)行合理性對照，找出造成蒸發(fā)量不同的主要影響因素是風(fēng)速和氣溫等。

將兩站同期蒸發(fā)資料計(jì)算比較，參考?xì)夂蛞蛩?，得出黃壁莊站3～11月蒸發(fā)量修正系數(shù)采用1.3，12月～次年2月為封凍期，不作修正［4］。本次蒸發(fā)量分析計(jì)算，借用黃壁莊站2010～2013年資料，考慮修正系數(shù)折合為綜合治理段水面蒸發(fā)量。由此計(jì)算出滹沱河綜合治理段1～5號各水面月、年水面蒸發(fā)量。

2.2 綠化用水量

本次分析綠化用水時間自4月1日～10月31日，1～5號河段綠化面積共計(jì)345萬m2，其中，林地90萬m2。綠化用水定額采用GB50015—2003《建筑給排水設(shè)計(jì)規(guī)范》綠化澆灑1～3lm2/d［5］，本次分析取用2lm2/d。根據(jù)日綠化用水量計(jì)算公式求得各水面日、月、年綠化用水量。

2.3 水體滲漏量

2014年3～11月，對1～5號河段水位進(jìn)行了逐日觀測，觀測設(shè)備為直立式水尺。降水量取用正定站的同期降水資料。根據(jù)1～5號水面的河段特性，選取無補(bǔ)水、放水過程的水深數(shù)據(jù)，采用靜水法［6］分析計(jì)算各水面滲漏量。由此求得各水面日、月、年滲漏量。

1～5號水面蒸發(fā)、滲漏量比值分別為1.08，0.20，0.25，0.28，0.25，從中可看出只有1號水面防滲措施最好，蒸發(fā)、滲漏水量接近，而其他水面滲漏水量遠(yuǎn)大于蒸發(fā)水量。

通過對各水面的蒸發(fā)量、綠化用水量及滲漏量的分析計(jì)算，1～5號水面現(xiàn)狀年耗水量分別為：446，270，456，834,，751萬m3?？偤乃?757萬m3。

3 水質(zhì)達(dá)標(biāo)需水量

按照GB12941—91《景觀娛樂用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》［7］的C類標(biāo)準(zhǔn)，各水面水質(zhì)均時有超標(biāo)。為計(jì)算維持水質(zhì)、水量達(dá)標(biāo)的最低需水量，根據(jù)物質(zhì)守恒定律和化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)原理，對5個串聯(lián)水體，構(gòu)造了描述“壩式景觀水體”水質(zhì)、水量變化的綜合數(shù)學(xué)模型，建立起“壩式景觀水體”水質(zhì)和補(bǔ)水量的定量關(guān)系，進(jìn)而對串聯(lián)景觀水體聯(lián)合推演，確定出逐時段維持水質(zhì)達(dá)標(biāo)所需的最小補(bǔ)水量。

通過計(jì)算，確定了現(xiàn)狀年保證率50%，75%，95%條件下，1～5號水面年最小需水量分別為3494萬，3449萬，3386萬m3。最佳補(bǔ)水時機(jī)為每年的3，5，8，9，11月。

4 多水源供水的可行性

4.1 當(dāng)?shù)氐乇硭?/p>

崗南、黃壁莊水庫是石家莊市唯一地表水水源，兩水庫均為綜合利用水庫，設(shè)計(jì)總庫容27.8億m3。2001～2013年，兩庫平均供水5.94億m3，農(nóng)業(yè)用水占66.1%，生活用水占13.4%，工業(yè)用水比較穩(wěn)定，環(huán)境用水稍有增加。自2008年開始向北京市應(yīng)急供水，年均輸水1.52億m3。崗南水庫未有棄水，黃壁莊水庫溢洪道僅在4個月棄水0.42億m3。南水北調(diào)通水后，可置換出水庫城市供水量1.0億m3，可用于農(nóng)業(yè)與環(huán)境。同時，南水北調(diào)引江水供給北京后，水庫所承擔(dān)的北京應(yīng)急供水任務(wù)可取消，因此可提高水庫對當(dāng)?shù)氐墓┧ＷC率。

滹沱河水環(huán)境綜合治理段為重點(diǎn)區(qū)域生態(tài)修復(fù)工程，環(huán)境供水保證率選取低于工業(yè)高于農(nóng)業(yè)。對崗、黃水庫進(jìn)行長系列水量調(diào)節(jié)計(jì)算，調(diào)節(jié)年度為水利年。計(jì)算結(jié)果表明：按照滹沱河綜合治理段所確定的每年3，5，8，9，11月份的補(bǔ)水時間，在保證率50%的平水年份環(huán)境用水可由崗、黃水庫供給。但在保證率75%、95%年份水庫供水不足，環(huán)境缺水量一般在5月份，缺水量分別為562，563萬m3。崗南、黃壁莊兩庫不同保證率供水情況如表1。

表1 崗、黃兩庫不同保證率供水情況單位：萬m3

續(xù)表1

4.2 再生水水源

正定新區(qū)污水處理廠位于滹沱河北岸，距離綜合整治段5號水面不足3km，設(shè)計(jì)處理能力10萬t/d，出水水質(zhì)達(dá)到一級A標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)中水回用7萬t/d［8］，近期已經(jīng)建成投產(chǎn)。綜合整治段一期工程所在區(qū)域?qū)儆谑仪f市地下水二級保護(hù)區(qū)范圍，河道內(nèi)雖做了防滲處理，但水量滲漏不可避免，中水水源作為補(bǔ)充水是否會對周邊地下水產(chǎn)生影響，需要做進(jìn)一步研究。但綜合整治工程兩岸綠化、沖刷道路等對水質(zhì)要求不高的用水，完全可使用再生水。另外，以后隨著滹沱河綜合整治工程向下游延伸，延伸至地下水二級保護(hù)區(qū)范圍之外的，可以視工程情況，使用處理后的再生水作為滹沱河水環(huán)境的補(bǔ)水水源。

4.3 南水北調(diào)引江水水源

南水北調(diào)中線總干渠在1號水面上游橫穿滹沱河，并在滹沱河右岸留有退水口門，完全可以實(shí)現(xiàn)向綜合整治段的河道供水。

南水北調(diào)水源區(qū)連續(xù)枯水期很少，與本區(qū)域同枯遭遇概率更低，有很好的補(bǔ)償調(diào)節(jié)作用。

石家莊市多年平均分配引江水7.82億m3，即便在枯水期保證率90%時可供石家莊水量仍有4.87億m3［9］。按照南水北調(diào)水近期供水遵循以城市供水為主、適當(dāng)考慮生態(tài)和農(nóng)業(yè)用水原則，在直接供給城市工業(yè)、生活用水的情況下，可適當(dāng)考慮城市生態(tài)供水。由上述分析，在偏枯年和枯水年份，單獨(dú)由崗、黃兩庫供水無法滿足綜合治理段環(huán)境用水的需求，可考慮由南水北調(diào)中線工程供水。另外，在南水北調(diào)通水初期，石家莊市配套工程尚未完全建成運(yùn)行的條件下，可由南水北調(diào)總干渠滹沱河退水口門直接向綜合整治段供水，以充分利用外來水源。

5 結(jié)語

（1）監(jiān)測和分析表明：滲漏量在耗水量中占比重最大，1～5號水面的耗水量差異大的原因也是滲漏量不同造成的。年內(nèi)各月的滲漏水量基本穩(wěn)定，蓄水量對其影響不大。造成各水面滲漏量差異的原因很可能與施工質(zhì)量有關(guān)。對綜合整治段河道的補(bǔ)水，除了考慮耗水量以外，還要考慮水質(zhì)達(dá)標(biāo)的因素，現(xiàn)狀一般年份的最小補(bǔ)充水量3494萬m3。

（2）由于當(dāng)?shù)厮Y源匱乏，即便是在水環(huán)境保證率高于農(nóng)業(yè)用水時，在偏枯年份和枯水年份仍有部分月份不能滿足需要。利用當(dāng)?shù)氐乇硭膯我凰唇o綜合治理段水環(huán)境供水，存在很大的不確定性。

（3）南水北調(diào)中線水源具有很好的補(bǔ)給條件，尤其在配套工程尚未完全建成的情況下，應(yīng)多用引江水來補(bǔ)充環(huán)境用水。遇到偏枯年和枯水年份，當(dāng)上游水庫來水不足時，應(yīng)提前考慮采用引江水。

（4）兩岸綠化、沖刷道路等可使用正定新區(qū)污水處理廠的再生水。5號水面也可考慮使用部分再生水源。

（5）隨著滹沱河綜合整治工程向下游延伸，延伸至二級保護(hù)區(qū)范圍之外的，可以視工程情況，綜合使用處理后的再生水、引江水和水庫地表水聯(lián)合供水。

［1］畢遠(yuǎn)山.滹沱河流域水資源與水環(huán)境變化分析［J］.水科學(xué)與工程技術(shù)，2014（3）：37-40.

［2］田義軒.石家莊滹沱河綜合整治生態(tài)景觀概念設(shè)計(jì)［J］.水科學(xué)與工程技術(shù)，2011（6）：48-49.

［3］郝彥玲，盧雙寶.滹沱河整治工程的主要任務(wù)［J］.河北水利，1997（5）：48-49.

［4］盧峰，鄒偉國，盧斌.封閉景觀水體補(bǔ)充水量研究［J］.凈水技術(shù)，2010，29（3）：11-13.

［5］GB50015—2003，建筑給排水設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［6］SL18—91，渠道防滲技術(shù)規(guī)范［S］.

［7］GB12941—91，景觀娛樂用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［8］李藏哲，王永成.石家莊正定新區(qū)污水處理廠防水施工［J］.水利與特殊構(gòu)筑物防水，2014（20）：40-44.

［9］河北省南水北調(diào)工程建設(shè)委員會辦公室.河北省南水北調(diào)配套工程規(guī)劃［R］.2008.

Feasibility analysis on water supply with multiple water sources of Hutuo River comprehensive treatment segment

ZHAO Meng
（Hydrology and Water Resources Survey Bureau of Hebei Province，Shijiazhuang 050031，China）

Shijiazhuang is lack in water resource to result in the standing out imbalance between supply and demand，in the year of water shortage condition or even worse，it is hard to meet water demand only by Gangnan reservoir and Huangbizhuang reservoir.It is the essential measure to keep Hutuo river comprehensive treatment section healthy water environment by the multiple water resources water supply of the middle line of south to north water transfer project and water resources regeneration.

Hutuo River；water environment；multiple water sources；water consumption；feasibility

TV213.9

B

1672-9900（2016）04-0025-03

2016-06-28

趙勐（1987-），男（漢族），河北石家莊人，工程師，主要從事水文水資源工作，（Tel）17703116576。