建設項目水源方案論證實例分析

張笮娜，黃 凱，袁麗娜

(貴州省水利水電勘測設計研究院有限公司，貴陽 550002)

1 項目概況

沿河土家族自治縣位于貴州省東北角、銅仁地區(qū)北部、烏江下游，縣域面積2468.8km2，烏江流經沿河境內132km，水資源豐富，被稱為“烏江百里畫廊”。小溪水庫為沿河縣列入貴州省“十三五”水利發(fā)展規(guī)劃的中型水庫，工程任務為向沿河縣中心城區(qū)供水。本次結合烏江水源、沿河縣城現狀供水及烏江水質處理與小溪水庫供水的經濟性，進一步論述小溪水庫建設項目的必要性，通過分析論證，選定沿河縣城水源配置的最優(yōu)方案。

2 受水區(qū)分布基本情況

供水對象為沿河縣中心城區(qū)(含老城區(qū)、沙子及中界片區(qū))，老城區(qū)處于壩坨河與烏江匯口下游，高程分布在400-350m，該片區(qū)規(guī)劃水廠為位于沙陀電站右岸的土地坳水廠，進水池高程437.4m；沙中片區(qū)處于烏江右岸山脊背后的低洼地帶，高程分布在500-600m，該片區(qū)規(guī)劃水廠為峽門口水廠，進水池高程600m。

3 需水預測

經需水預測分析，水資源供需二次平衡可知，供水范圍在充分考慮節(jié)水、中水利用及當地水資源優(yōu)化配置情況下，仍缺水1968萬m3，供水能力不能滿足未來社會經濟可持續(xù)發(fā)展要求，其中，2030年老城片區(qū)水源缺水量達694萬m3，沙中片區(qū)水源缺水量達1274萬m3。為滿足社會經濟發(fā)展需求，需尋求新的供水水源方案。

4 受水區(qū)附近的水資源分布情況

根據受水區(qū)水資源及水利水電工程分布特點分析，受水區(qū)主要沿烏江及烏江二級支流壩坨河分布，附近現有的水源點有峽門口水庫，烏江沙陀電站庫區(qū)提水及壩坨河支流小溪水庫供水。

4.1 峽門口水庫

峽門口水庫位于貴州沿河土家族自治縣中界鄉(xiāng)境內的烏江二級支流沙子河中上游，是一座兼有防洪、灌溉、發(fā)電等綜合效益的已建中型水庫。水庫正常庫容800.6萬m3，死庫容60萬m3，水庫正常蓄水位578.90m，死水位557.62m，水庫主要供水區(qū)域是水庫下游至沙子南莊村一帶，原設計灌溉面積700hm2。至2030年根據沿河縣城總體的發(fā)展規(guī)劃，經初步分析原設計灌區(qū)有一部分將變成縣城用地，但結合“高水高用，近水近用”的水資源配置原則及全縣水資源開發(fā)利用規(guī)劃布局，可將水庫附近地勢較高的曉景鄉(xiāng)村鎮(zhèn)供水納入峽門口供水范圍，同時如考慮峽門口水庫興利庫容全部調整為城鎮(zhèn)供水，經復核最大城鎮(zhèn)供水量(P=95%)1316萬m3，也不能滿足沿河縣城2030年缺水量1967萬m3，也還需另找水源解決沿河縣的缺水量。從水資源配置分析峽門口解決附近用水更合適[1]。

4.2 烏江沙陀電站

沙沱電站位于壩坨河與烏江匯口處，沿河老城區(qū)上游，距主要供水對象沿河縣中心城區(qū)僅1km。從沙沱水電站庫區(qū)取水具有取水條件較好、線路布置短等優(yōu)勢，但水庫死水位較低，烏江水質較差，需涉及高揚程提水及水深度處理。

4.3 小溪水庫

小溪水庫位于壩坨河與支流坨井河匯口以上1km處，具有水質條件好，水源穩(wěn)定等優(yōu)勢。上游無鄉(xiāng)鎮(zhèn)及縣城，水質相對較好，淹沒影響小，且河道平均比降為7.50‰，相對較陡，建壩位置河床高程較高，建壩成庫后可自流解決受水區(qū)大部分供水。

5 受水區(qū)水源方案擬定

初步分析沿河縣縣城周邊水源情況：沿河縣縣城現狀取水為烏江提水以及峽門口水庫減少灌面后的優(yōu)化供水，規(guī)劃水源有沙陀電站取水(烏江提水)以及小溪水庫。根據烏江的調度原則以及水質監(jiān)測結果來看，烏江取水具有受到航運、發(fā)電以及上游工礦企業(yè)排污影響等多重風險，全年不定期水質會超出地表水飲用標準中的Ш類標準，處理成本較高，飲水安全風險較大[2]。小溪水庫水質好，上游無污染因素且工程經濟性也較好，由小溪水庫先置換現狀烏江提水水源，設計水平年后若有合適的水源再逐步置換沙陀電站取水，將烏江水源作為沿河縣城備用水源，待將來烏江水質徹底變好，且沿河縣城又有更大的用水需求，再由烏江提水。烏江提水與小溪水庫兩個水源方案比較采用相同供水效益比選。

兩水源方案均只考慮向縣城供水，受水區(qū)供水規(guī)模及供水末端位置高程均一致，按供水同效益進行比較，總供水量為1968萬m3，輸水終端為峽門口水廠(高程600m)及土地坳水廠(高程437.4m)。

6 水源方案比選

水源方案的比選從工程布置、地質條件、施工條件、水質監(jiān)測、工程投資及后期運行費用等幾個方面進行比較。

6.1 工程布置

小溪水庫方案為：從樞紐取水后采用管道自流輸水至干管末端分為兩個支管，左支管自流輸水至土地坳水廠，右支管經泵站提水至峽門口水廠，泵站裝機2130MW，提水設計揚程為175m，管道均為單管鋪設。

烏江沙沱電站提水方案為：取水泵站位于沙沱電站壩址上游1km處的淇灘鄉(xiāng)政府附近。結合地形及考慮烏江航運影響，取水建筑物采用岸邊圓筒式泵站。

至老城土地坳水廠提水輸水線路為：泵站(揚程90m)→440m高位水池→輸水管道→老城土地坳水廠，線路總長1.5km。

至峽門口水廠提水輸水線路為：泵站(揚程275m)→620m高位水池→輸水管道→峽門口隧洞→管道→峽門口水廠，線路總長11.5km。

6.2 地質條件

小溪水庫及烏江提水方案沿線地層均為桐梓組灰?guī)r夾頁巖、灰?guī)r和白云巖互層；紅花園組灰?guī)r夾少量白云質灰?guī)r，地質條件相當。

6.3 施工條件

小溪水庫輸水沿線均有公路分布，需從現有鄉(xiāng)村公路新建臨時道路至主要水工建筑物附近及棄渣場，場內交通運輸除利用場區(qū)內現有的道路外，還需新建部分場內施工臨時公路，管線沿公路鋪設，施工方便。

烏江提水至峽門口水庫周圍鄉(xiāng)村公路較少，需要新建及改建公路工程量較大，場內交通運輸除利用場區(qū)內現有的道路外，還需新建的部分場內施工臨時公路。烏江提水方案泵站規(guī)模較大，在沙沱庫區(qū)修建泵站，施工難度大，施工臨時工程造價高。

6.4 水質監(jiān)測

小溪水庫監(jiān)測結果水質評價均達到或優(yōu)于Ⅲ類?，F狀水質評價為《地表水環(huán)境質量標準》(GB3838-2002)Ⅲ類標準，水質較好，達到生產、生活用水水源地的水質要求。

烏江近年水質監(jiān)測資料表明，烏江部分流域治污形勢嚴峻，烏江水質不穩(wěn)定，個別月份水常年氮、磷嚴重超標，現狀水質不足以滿足城鎮(zhèn)集中供水要求，存在供水風險。

6.5 工程投資

小溪水庫工程直接投資包含水庫、大壩及輸水建筑物土建投資、機電設備及安裝工程、金屬結構設備及安裝工程、施工臨時工程，總投資52742萬元。烏江沙沱庫區(qū)提水工程直接投資包含泵站及輸水線路土建投資、機電設備及安裝工程、金屬結構設備及安裝工程、施工臨時工程，投資合計20540萬元。

從直接工程投資看，小溪水庫項目涉及水庫淹沒、新建大壩等投資，烏江提水直接從烏江沙沱電站庫區(qū)提水，投資較節(jié)省。

6.6 運行費用

小溪水庫輸水線路采用自流輸水至土地坳水廠，泵站提水至峽門口水廠。除了涉及土建投資，還涉及泵站提水運行費用，泵站提水揚程175m，提水流量0.488m3/s，每年提水耗電量為945kW·h，考慮一般工商業(yè)及其他用電提水電價為0.7044元/kW·h，年運行費用為665.7萬元。小溪水庫水質為Ⅲ類水，根據已實施項目經驗常規(guī)水處理綜合費用約0.5元/m3，合計年水處理費用合計984萬元。

沙陀庫區(qū)提水除了涉及土建投資，同樣還涉及泵站提水運行費用，低揚程機組提水至土地坳水廠，提水揚程90m，提水流量0.264m3/s，高揚程機組提水至峽門口水廠，提水揚程275m，提水流量0.488m3/s，合計每年提水耗電量為1730kW·h，考慮一般工商業(yè)及其他用電提水電價為0.7044元/kW·h，提水年運行費用為1218.6萬元。

城鄉(xiāng)生活用水對水質要求較高，需進行深度處理，經對類似水廠進行調查，針對水源總磷超標的問題，主要增加除磷措施，結合除磷工藝綜合考慮，目前磷超標水處理費用比一般常規(guī)處理要高0.5-0.9元/m3，水處理綜合費用按1.2元/m3取，合計年水處理費用合計2361.6萬元。

同時，烏江提水對沙陀電站發(fā)電影響，減少梯級發(fā)電量208萬kW·h，電量補償費0.3元/度，合計電量補償費用62.4萬元。

6.7 費用現值比較

小溪水庫工程因新建擋水建筑物，存在水庫淹沒，其工程投資較高，較烏江沙沱庫區(qū)提水工程高32202萬元；烏江沙沱庫區(qū)提水工程不涉及樞紐建筑物，但提水運行費及水處理費用較高，兩方案只考慮工程建設費用及運行成本費，不考慮水質處理費用時，小溪水庫總費用現值為73045萬元，較烏江沙沱庫區(qū)提水工程高19037萬元；考慮水質處理費用時，較烏江沙沱庫區(qū)提水工程只多2184萬元，水質處理費用占據很大的比例。

6.8 綜合比較

綜合比較分析后，新建小溪水庫直接投資較高，但考慮水處理費用后，總費用現值略高，且可自流解決大部分區(qū)域供水，水質較好，不存在水污染風險，實施條件成熟，對烏江發(fā)電、通航無影響，后期管理方便等優(yōu)勢。

沙沱庫區(qū)提水工程因直接從烏江取水，不存在淹沒及擋水建筑物投資，工程直接投資較低，但年提水運行費用較高，且對電站發(fā)電影響較大，提水存在水處理成本高，治理難度大，治理時間長的不利因素，且隨著河段的通航功能日益完善以及上游工業(yè)發(fā)展，烏江水質還存在污染風險，水廠需增設水質處理設備及專項水處理措施，必將導致水廠一次性投資及水處理費用的增加[3]。雖然烏江中下游水質逐年改善，但烏江作為貴州的經濟動脈，伴隨經濟發(fā)展帶來的環(huán)境壓力，導致烏江水質改善仍存在諸多不穩(wěn)定因素；同時，烏江中下游規(guī)劃通航，存在較高的發(fā)生水污染事故的風險，也是沿河縣城供水的安全隱患。從長期穩(wěn)定供水水源保障來看，烏江提水存在突發(fā)性水質污染風險，也是沿河縣城供水的安全隱患，小溪水庫相比之下更有保障性。

7 結 語

1)通過對小溪水庫和烏江提水兩個水源配置方案的綜合比選，小溪水庫為更合理、經濟、水質安全保障的水源配置方案。

2)結合水資源開發(fā)利用現狀、需水預測及供需平衡，擬定可能的水資源配置方案并進行技術經濟比較，能為評價項目水資源條件合理性、優(yōu)化配置水資源提供依據。

3)水源方案分析作為項目評價過程中的重點，直接影響建設項目的可行性和必要性，應作為項目前期工作的重點。