某供水工程改造項(xiàng)目取水水源論證分析

胡文斌

（河南省豫東水利工程管理局，河南 開封 475000）

1 基本概況

近年來，隨著降水量逐年減少，河道采砂嚴(yán)重，某河道水源地也面臨著河道斷流，枯水期逐漸長，無水可供的局面，加之制水工藝落后、管道、供水設(shè)施日趨老化，已無力保證居民生產(chǎn)、生活用水。結(jié)合當(dāng)?shù)厮Y源條件，選用某水庫水源。該水庫黃道溝取水口距岸邊約100 m ，水下高程約160 m 與水庫死水位一致，受庫水位變化影響小，取水口設(shè)于此處，取水保證程度滿足需要。項(xiàng)目原某河道取水水源地和廠區(qū)3 眼井為備用水源。

2 水文地質(zhì)

根據(jù)地質(zhì)、地貌和自然地理?xiàng)l件，將該縣地下水劃分為3個(gè)水文地質(zhì)單元，即中低山地水文地質(zhì)區(qū)、山前丘陵、崗地水文地質(zhì)區(qū)和沖積平原山間盆地水文地質(zhì)區(qū)。中低山地水文地質(zhì)區(qū)：主要分布于縣西部、北部、西南部的山區(qū)，面積約1 380 km2，占全縣總面積的47.20%。海拔高度500～2 153.10 m為侵蝕構(gòu)造地形，切割深度變化大。主要基巖石質(zhì)山地，巖石為花崗巖和變質(zhì)巖類，裂隙一般不發(fā)育，透水性極弱，富水性差，普遍貧水，僅在地層表層發(fā)育有薄層風(fēng)化殼，含裂隙水，在斷裂帶構(gòu)造帶發(fā)育構(gòu)造裂隙水，在碳酸鹽巖類區(qū)含較豐富的裂隙－巖溶水。山前丘陵、崗地水文地質(zhì)區(qū)：分布全縣廣大崗丘地帶，面積1 441 km2，巖性為變質(zhì)巖片麻巖類，屬于侵蝕－剝蝕地形，風(fēng)化作用較強(qiáng)，風(fēng)化殼發(fā)育，含水層為沖積層的粉沙、細(xì)沙以及風(fēng)沙組成，顆粒粗，分選性差，滲透性好，風(fēng)化裂隙較發(fā)育，但富水程度不勻，一般貧水，局部富水，含淺層孔隙潛水和風(fēng)化裂隙水，地下水埋深5～20 m，單井涌水量5～10 m3/h。沖積平原、山間盆地水文地質(zhì)區(qū)：分布面積104 km2，含水層由第四系上更新統(tǒng)－全新統(tǒng)沖積沙、沙卵石、卵石、砂礫石層及亞沙土、亞黏土組成，質(zhì)地疏松，含水層較厚，富水性較好，埋深淺，單井出水量一般50～100 m3/h。

3 取水水源論證分析

3.1 某水庫來水量分析

3.1.1 水文資料

項(xiàng)目供水工程取水水源地某水庫來水量分析論證，采用某水庫水文站控制斷面的實(shí)測出庫流量資料與某水庫蓄變量、蒸發(fā)、滲漏、引出水量資料來反推來水量。河口水文站1951 年4月設(shè)站，位于某縣皇路店鄉(xiāng)東抬頭村，控制流域面積3 025 km2。分析計(jì)算選用1956-2018 年系列資料資料可靠程度高。

3.1.2 計(jì)算方法

該水庫來水量分析采用某水文站的逐年各月平均實(shí)測出庫流量與水庫蓄變量、蒸發(fā)、滲漏、引出水量資料，計(jì)算其多年平均各月的來水量。并采用P～Ⅲ型頻率曲線的適線方法計(jì)算不同保證率的月、年來水量及典型年來水量的月 分配過程。其來水量為某水文站實(shí)測水量加上水庫各類影響水量。

式（1）中W來－時(shí)段內(nèi)水庫來水量；W實(shí)－時(shí)段內(nèi)出庫水量；△W蓄－時(shí)段內(nèi)水庫蓄變量；W蒸－時(shí)段內(nèi)水庫蒸發(fā)量；W滲—時(shí)段內(nèi)水庫滲漏量；W引－時(shí)段內(nèi)水庫引出水量。

3.2 取水?dāng)嗝鎭硭糠治?/h3>

根據(jù)某水文站1956-2018 年的實(shí)測出庫流量資料系列及水庫各項(xiàng)影響水量資料分析，某水庫多年平均來水量10.27億m3，折合徑流深339.50 mm。P=50% 保證率來水量8.98億m3，徑流深296.80 mm；P=75% 保證率來水量5.71 億m3，徑流深188.80 mm；P=90% 保證率來水量3.74 億m3，徑流深123.60 mm；P=95%保證率來水量2.88 億m3，徑流深95.10 mm，不同保證率的月年來水量見表1。

表1 某水庫不同保證率月平均（典型年）來水量成果表單位：億m3

多年平均來水量中，月平均最大為2.50 億m3，出現(xiàn)在8月份；月平均最小為0.11 億m3，出現(xiàn)在2 月份。水庫來水量主要受流域年降雨量、降雨強(qiáng)度等因素影響，年際變化幅度較大，年內(nèi)分配也不均勻。

3.3 水庫水量供需平衡分析

3.3.1 水庫運(yùn)行方式及供水次序

水庫二次除險(xiǎn)加固后水庫運(yùn)行原則沒變，水利部、長委批準(zhǔn)的水庫運(yùn)用原則：①水庫興利以發(fā)展農(nóng)田灌溉、兼顧工業(yè)與城市用水為目標(biāo)，結(jié)合灌溉放水發(fā)電。②電廠和城市用水，按照日程均勻分配。③水庫死水位160 m，160～161 m 為電廠及城市供水庫容。④汛限水位，6 月21 日至8 月15 日限制蓄水位為175.70 m，其他時(shí)期庫水位可蓄至正常蓄水位177 m，其中電廠一期工程采用直流式冷卻供水，循環(huán)水排水口高程161 m，電廠運(yùn)行時(shí)要求水庫水位不低于此高程，水庫水位161 m 以下電廠供水停止。當(dāng)庫水位降至161 m 以下時(shí)，可保證城市用水包括工業(yè)、生活用水。當(dāng)庫水位降至160 m 以下時(shí)城市生活、工業(yè)用水停止。電廠和城市生活、城市工業(yè)供水保證率采用97%，農(nóng)業(yè)灌溉供水保證率采用50%～75%。

3.3.2 調(diào)節(jié)計(jì)算方法與成果

3.3.2.1 調(diào)節(jié)計(jì)算方法

根據(jù)某水庫1963-2018 年歷年逐月入庫徑流量和水庫供水各部門的需水系列資料，對規(guī)劃水平年進(jìn)行興利調(diào)節(jié)計(jì)算。評(píng)價(jià)采用長系列時(shí)歷法按以下公式對某水庫近期及規(guī)劃水平年2020 年的不同情況進(jìn)行供需調(diào)節(jié)計(jì)算。計(jì)算公式如下：

W余缺=W來-W蒸-W滲-W用± ΔV （2）

式（2）中：W余缺—計(jì)算時(shí)段內(nèi)余水或缺水；W來—計(jì)算時(shí)段內(nèi)水庫來水量；W蒸—計(jì)算時(shí)段內(nèi)水庫總蒸發(fā)量；W滲—計(jì)算時(shí)段內(nèi)水庫滲漏水量；W用—計(jì)算時(shí)段內(nèi)水庫需水量；ΔV —計(jì)算時(shí)段內(nèi)水庫調(diào)蓄水量增量。

3.3.2.2 調(diào)算結(jié)果

根據(jù)水利廳已批復(fù)的灌區(qū)取用水評(píng)估報(bào)告的結(jié)論，規(guī)劃水平年2020 年，水庫供水范圍內(nèi)城市生活和工業(yè)需水量為6 809萬m3，生態(tài)需水量為10 000 萬m3，灌區(qū)灌溉面積10.67 萬hm2，農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)0.57 的需水條件下，灌區(qū)多年平均灌溉需水量為59 520 萬m3。1960-2015 年長系列年間，水庫能滿足城市生活、工業(yè)用水、生態(tài)需水要求，供水保證率98.20%；水庫向灌區(qū)供水有6年遭到破壞，灌溉供水保證率為87.50%，滿足農(nóng)灌P=75% 的設(shè)計(jì)灌溉保證率要求。

4 水源地取水保證程度分析

近期該水庫供水調(diào)整為灌區(qū)年平均灌溉供水59 695萬m3/a，淯龍泉工程用水1 500萬m3/a，電廠用水1 936萬m3/a ，環(huán)境用水生態(tài)流量2.66 m3/s。經(jīng)核算，項(xiàng)目年取水量為73.50 萬m3/a，供水量較小，占水庫可供水量的比重甚小，基本不增加某水庫總供水任務(wù)，不影響其他用水項(xiàng)目用水保證程度。隨著南水北調(diào)工程的運(yùn)行及工業(yè)企業(yè)用水調(diào)整，城市供水格局發(fā)生了變化，水庫水源成為城市供水的備用水源，四水廠已很少使用水庫水源水，某企業(yè)取水量減少至923萬m3，熱電廠用水近期會(huì)被中水取代?，F(xiàn)狀條件下，項(xiàng)目供水工程某水庫水源地保證程度較高。

5 結(jié)語

該供水工程改造項(xiàng)目從某水庫取水符合當(dāng)?shù)厮Y源管理、規(guī)劃、優(yōu)化配置的要求和國家《水利產(chǎn)業(yè)政策》。項(xiàng)目取水保證率滿足設(shè)計(jì)要求，水源水質(zhì)較好，滿足當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境保護(hù)和水資源可持續(xù)利用要求，項(xiàng)目從水庫取水水源是可行的。