庫爾勒市石油石化產業園供水工程的設計研究

賈永生

(深圳市水務規劃設計院股份有限公司新疆分公司，新疆 烏魯木齊 830000)

1 工程概況

新疆巴州庫爾勒石油石化產業園位于城市西側，規劃總控制面積95km2，作為響應國家“一帶一路”及中巴經濟走廊建設號召的重要舉措，石油石化產業園的建設得到了當地政府的高度重視，主要發展石油石化、輕烴及液化氣加工、一般化工、精細化工和化纖等產業。在中泰石化年產120萬t PTA項目即將運行、中泰集團400萬t煤油共煉項目以及中石油60～100萬t乙烷制乙烯項目即將入住的情況下，保證工業園區各企業的工業用水，是園區正常運行發展的重要基礎建設內容之一[1,2]。工程主要任務是解決巴州庫爾勒市石油石化產業園的工業用水需求，同時兼顧鐵門關雙豐工業園及上庫綜合園區核心區的工業用水需求。通過對現有已入駐和即將入駐企業需水量的分析，確定園區近、遠期的需水量要求，選定合適水源與合理輸水方式，并分別提出不同的方案進行經濟比選。

本次工程供水對象為石油石化產業園、上庫工業園區及鐵門關雙豐工業園區，供水規模為近期14.41萬m3·d-1，遠期20.63萬m3·d-1。供水水源為庫尉水廠，供水方式采用重力流供水，自庫爾勒市經濟技術開發區工業供水工程北環路東口主管道至石油石化產業園的工業輸水主管線至末端3萬m3清水池，最終通過園區的配水管道進入園區各供水企業。輸水管道供水規模僅按照近期14.41萬m3·d-1進行設計。庫尉水廠至石油石化產業園新建2根供水管道，輸水管道向上庫綜合產業園、鐵門關雙豐工業園及石油石化產業園供水，供水方式采用雙管供水。

2 城市供水現狀

根據《庫爾勒上庫綜合產業園區規劃水資源論證報告書》，庫爾勒市本地地表水資源量主要來自霍拉山南部庫爾楚河，產水量較少，庫爾勒市地表利用水量基本來自孔雀河入境水量，地表水為0.36億m3，地下水資源量為5.11億m3，重復計算量為4.91億m3，因此，庫爾勒水資源總量為0.56億m3。2015年庫爾勒市社會經濟用水指標為10.34億m3，社會經濟用水總量為10.65億m3，其中工業用水量1.18億m3，占總用水量的11.08%，其它各業用水占88.92%。庫爾勒市總體呈現超用水指標現象，不宜再擴大地下水開采規模。

2.1 生活供水現狀

目前庫爾勒城市生活供水系統主要是由庫爾勒城市供水一期工程供給，該工程于2003年9月1日正式投產。截至目前，日供水能力已達設計供水能力上限20萬m3·d-1，庫爾勒市城市供水一期工程所建工程及現有城區管網等所有供水設施目前運行正常。

2.2 工業供水現狀

現階段在水資源集中管理，生活生產分離、地下水限制開采的大背景下，新疆開源供水公司建設的庫尉輸水工程于2016年正式投用。庫尉輸水工程水源地為博斯騰湖小湖水出口與大湖水出口匯集處的孔雀河水，已建成輸水規模為80萬m3·d-1，水處理廠已建成處理規模為40萬m3·d-1，預留20萬m3·d-1處理用地；目前庫爾勒市經濟開發區用水量16萬m3·d-1。

博斯騰湖原水水質濁度正常情況5～20NTU，冬春季低溫低濁。冬春季水溫可降到10℃甚至5℃以下，濁度可降到5NTU以下，為1～5NTU。洪水期400～500mg·L-1(出現幾率少，持續時間短)，礦化度1958—1987年由0.39g·L-1上升到最高值l.87g·L-1，從1987年開始下降，根據博斯騰湖水質資料，應用屬性識別模型進行博斯騰湖的水質評價，結果表明，博斯騰湖水質基本良好，影響湖泊水質的主要原因是農田排水，有排水口的區域水質較差，沒有排水口的湖區水質均為良好。從水質分析結果看，博斯騰湖水質符合《地表水環境質量標準》(GB3838-2002)Ⅲ類水質標準，可用于工業生產用水水源。

3 園區需水預測

3.1 預測方法

本次供水對象為石油石化產業園工業企業用水量，考慮園區企業近期、中期企業實際入駐情況，近期、中期實際用水量以各企業實際上報數據為準，遠期需水量采用單位用地面積法進行預測，石油石化產業園用地屬于三類工業用地，是對居住和公共環境有嚴重干擾、污染和安全隱患的工業用地，用水指標為規劃期最高日用水量指標，包括了工業用地中職工生活用水及管網滲漏損失水量。近期規劃年為2025年，遠期規劃年為2035年。

3.2 近期需水量預測

近期需水量用實際調查法進行預測。目前，鐵門關雙豐工業園及上庫綜合園區核心區工業未有用水量較大的企業入駐，確定入住石油石化產業園的企業有中泰石化年產120萬t PTA項目、中泰集團400萬t煤油共煉項目以及中石油60～100萬t乙烷制乙烯項目，園區各企業實際用水量需求調查情況見表1，用水指標為各用水單位最高日用水量，不再考慮日變化系數。根據國家標準《室外給水設計規范》GB50013-2019，管道漏損水量按照綜合生活用水、工業用水、澆灑道路和綠地用水量的10%～12%計算。管道漏損水量按照10%計算，即1.31萬m3·d-1，用水需求及考慮漏損水量，園區近期預測最高日需水量14.41萬m3·d-1。

表1 園區各企業實際用水量調查表

3.3 遠期需水量預測

根據巴州庫爾勒石油石化產業園總體規劃，產業園建設用地按照石化產業區、倉儲物流區、公用工程區和管理區進行功能分區。本次僅對工業用地進行需水量預測，園區工業用地為三類用地，用水量指標為300～500m3·d-1·hm-2，具體見表2。表2中選用指標為包含管網漏失水量的最高日用水量指標，計算得出遠期需水量為20.63萬m3·d-1。

表2 單位用地面積法預測表

4 園區供水工程設計

4.1 供水水源選擇

4.1.1 方案1：庫爾楚水庫供水方案

庫爾楚水庫是庫爾楚河上唯一的控制性水利樞紐工程，工程建設任務是以農業灌溉供水為主，兼顧防洪和工業供水。庫容981萬m3，年總供水量為2845.71萬m3，由于歷年洪水夾帶大量泥沙進入水庫造成的淤積等問題，致使水庫庫容大幅下降。夏季用水高峰季將首要保證下游農業灌溉用水，對于工業供水保障率不高，該水庫供水量太小，只能以其作為應急備用水源。除供農業及一般工業用水，可供本園區用水200萬m3·a-1。

4.1.2 方案2：庫尉地區輸水工程水廠供水

在水資源集中管理，生活生產分離、地下水限制開采的大背景下，巴州新疆開源供水公司建設了庫尉輸水工程，于2016年正式投用，庫尉水廠設計主要為庫爾勒經濟技術開發區提供工業用水，同時為開發區居民生活用水提供后備水源保證。庫尉輸水工程水源地為博斯騰湖小湖水出口與大湖水出口匯集處的孔雀河水，取水口位于達吾提閘后100m，自引水口后通過輸水箱涵沿庫魯克山山前沖洪積扇向西南，進入隧洞穿庫魯克山，然后接輸水管道至庫爾勒經濟技術開發區，在此端口附近建設水處理廠。原水輸送到水廠處理后再供給開發區各工業企業，已建成輸水規模為80萬m3·d-1，水處理廠已建成處理規模為40萬m3·d-1，預留20萬m3·d-1處理用地；目前規劃用戶用水量16萬m3·d-1，剩余24萬m3·d-1供水能力。

根據對以上2個方案進行對比，采用方案1作為水源，存在泄洪時泥沙含量大、水量保證率低、需重新建設取水泵站、水處理廠等問題，造成能源的浪費以及重復建設，而且根據現場調查，其下游9km為巖石山體，需爆破施工，并且地勢起伏大，施工難度最大。采用方案2作為水源,水質水量均有保障，投資省、運行費用低，管理方便，無需重復建設水廠。因此，庫爾勒石油石化園工業用水可從庫爾勒經濟開發區庫尉工業供水工程輸水管道端口引水至園區，滿足園區工業用水需求。

4.2 輸水路線布置

石油石化園工業用水水源采用庫尉工業供水工程凈水廠出水管，由管道輸送至末端3萬m3清水池，再通過園區的配水管道進入園區各供水企業，中間輸水管線存在多條線路方案，考慮到管線廊道、沿線征地、拆遷以及地下管線等多種因素，選擇兩條管道線路進行對比分析。

4.2.1 方案1：南線方案

從水廠出水管為起點，主要考慮避開市區。從樁號0+000到樁號16+700主要占公路預留綠化帶。在樁號10+950處有一處管道架空穿越人工河，架空人工河采用鋼桁架結構，跨度66m。樁號16+700至樁號37+400沿線主要占耕地及民房，在樁號31+618處過孔雀河，過孔雀河采用鋼套管底部穿越的形式，鋼套管外包0.5m混凝土，管道頂部采用格賓石籠護底及護坡，防止管道局部沖刷破壞。樁號37+400至末端沿規劃建設道路庫鐵大道進行布設，沿線主要占地為耕地，穿越田間支渠斗渠。沿線給上庫工業園和鐵門關市雙豐工業園預留分水口，最終輸送至石油石化產業園末端清水池，管道全線采用雙管DN1200，單管長約96.67km。由于最大落差近115m，在樁號6+350處設置1座直徑26.7m圓形2000m3鋼筋混凝土減壓池，降低管道壓力等級。管道末端新建3萬m3清水池1座，沿線新建流量計井8座、分水閥井14座、排氣井262座、排水井136座。

4.2.2 方案2：北線方案

管線遠離市區與村莊，將管線布置在南疆鐵路以北，整體管線總體分為2段。揚水管線，在水廠出水口處設置揚水泵站，揚水泵站高程為1019m，沿公益林外圍鋪設鋪2根DN1200管道，采用頂管依次穿過南疆鐵路、G3012高速公路和218國道，最終進入高程為1069的高位清水池，容積為3萬m3，清水池位于218國道以西的空地；泵站揚程為65m，管道(單管)長度為7.276km；重力流輸水管道，從清水池出水口外接2根DN1200管道沿山坡下的便道鋪設2.56km后變徑為2根DN1000管道，采用頂管穿孔雀河后接隧洞方案穿越山嶺地帶，避開軍事管理范圍及市場。

本次對方案1和方案2進行了同等深度設計比選，主要從輸水線路管道長度、輸水方式、施工難易程度、施工工期、運行管理以及工程投資等方面進行綜合比選，對比情況見表3。

表3 兩輸水路線方案對比表

方案1沿線建筑物少、地形開闊、地下管線少、施工難度低，但對沿線村舍、農田與林地占地量較大，管道地勢落差較大，管材壓力等級相應較高。方案2管道遠離市區，管線基本不涉及拆遷以及占用農田，具有較大的施工作業空間，但由于管道需穿越高速公路、南疆鐵路、孔雀河、軍事管理區、燃氣管線、新建隧洞等，施工難度較大，協調部門較多，且隧洞的造價和施工進度也是制約因素。因此選擇方案1為管線布置方案。

5 結論及建議

通過對現有已入住和即將入住企業需水量的分析，采用實際調查法預測近期需水量為14.41萬m3·d-1，采用單位用地面積法預測遠期需水量為20.63萬m3·d-1。根據現有水源對比分析，采用庫尉地區輸水工程向園區供水的方案水量有保證、投資省、運行費用低，即從庫爾勒經濟開發區輸水管道端口引水至石油石化產業園區，滿足園區工業用水需求。

從水源凈水廠出水管至末端清水池中間輸水管線存在多條線路方案，選取較為合理的2個輸水線路，從管道長度、輸水方式、施工難易程度、施工工期、運行管理以及工程投資等方面進行綜合比選，選擇沿線建筑物少、地形開闊、地下管線少、施工難度低、造價低的南線管線布置方案。