二密鎮(zhèn)供水工程取水量分析

許春生，劉鳳海

(1.吉林省水文水資源局通化分局，吉林 通化 134001;2.吉林省德惠市松花江鎮(zhèn)水利管理站，吉林 德惠 130309)

1 基本概況

二密鎮(zhèn)供水工程位于通化縣北部，是通化縣北部重要的鄉(xiāng)鎮(zhèn)。西部與通化四棚鄉(xiāng)接壤;東北部與大安鎮(zhèn)相連，南部與快大鎮(zhèn)毗鄰。供水工程取水水源位于渾江流域右岸支流哈泥河一級支流二密河下游，水源取水口控制點(diǎn)以上流域面積60 km2，河道長度12 km，河道平均坡度8.6‰。流域植被較好，山地多為次生林覆蓋。土壤分布:坡地為粘壤土，平地為壤土，河谷兩岸多為農(nóng)田。

二密鎮(zhèn)屬于北溫帶大陸性季風(fēng)氣候，四季氣候變化分明，其特點(diǎn)是春季干燥多風(fēng)，夏季溫?zé)岫嘤辏锛緵鏊缋剩諟夭畲螅緡?yán)寒而漫長。日平均氣溫低于零度的時間，一般從11月中旬至翌年3月下旬，長達(dá)四個月之久。根據(jù)通化市氣象站觀測資料統(tǒng)計，多年平均降水量870.6 mm，降水量年內(nèi)分配不均，每年6—9月份是該地區(qū)的主要雨季，其降水量可達(dá)全年的71%。歷年平均年蒸發(fā)量為670.1 mm(E601蒸發(fā)器觀測值)，歷年平均氣溫4.9℃ ;極端最高氣溫35.3℃，發(fā)生在1972年7月 18日，極端最低氣溫度-36.3℃，發(fā)生在1952年2月3日。多年平均日照時數(shù)2 282.9 h，多年平均風(fēng)速 1.8 m/s;歷年瞬時最大風(fēng)速 24 m/s，發(fā)生在1962年5月8日。

2 取水水源分析

2.1 資料的選用

工程所在區(qū)域二密河上沒有設(shè)立水文站，在通化縣的喇蛄河及趕馬河上早期建有水文站，由于實(shí)測資料系列較短，因此選用渾江大羅圈溝河鐵廠水文站、哈泥河八里哨水文站、渾江通化水文站實(shí)測徑流資料作參考分析，鐵廠站1973-2006年共34年完整的水文測驗(yàn)整編資料，該站為省級重要水文站、二類精度站。通化水文站1956-2008年共53年完整的水文測驗(yàn)整編資料，該站為國家重要水文站、一類精度站，哈泥河八里哨水文站1959-1984年共26年實(shí)測水文資料，該站為省級重要水文站、二類精度站。以上三個水文站資料完整、準(zhǔn)確、可靠，可作為本次論證的補(bǔ)充資料。但考慮到資料相近、集水面積、氣候條件、地形地貌等因素條件，主要選用鐵廠水文站做為參證站、其它兩站做為驗(yàn)證校核。

表1 水文站情況一覽表

2.2 徑流系列的代表性

參證站鐵廠、通化、八里哨水文站水文資料，建站以來逐年成果均通過了省水文水資源局組織的年度資料水文審查，達(dá)到《水文資料整編規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)。

取用1973～2006年徑流量系列進(jìn)行統(tǒng)計參數(shù)分析，同時在《吉林省水文圖集》中查得工程取水口以上二密河流域統(tǒng)計參數(shù)，成果見表1。參證站鐵廠水文站所在流域與論證流域面積極為接近，自然地理和下墊面及氣象條件極為相似，水文統(tǒng)計參數(shù)符合流域統(tǒng)計參數(shù)分布規(guī)律，可認(rèn)為具有較好代表性。

表2 水文統(tǒng)計參數(shù)統(tǒng)計表

從年徑流差積曲線看，在1973-2006系列包括了豐、平、枯水年，并有周期的變化規(guī)律，整個系列包含了2個周期，可認(rèn)為該段系列具有很好的代表性。鐵廠水文站1973-2006年徑流差積曲線分析見下圖1所示:

圖1 鐵廠站歷年徑流量差積曲線

2.3 來水量分析

根據(jù)鐵廠水文站1973-2006年的徑流量資料及《吉林省水文圖集》中查得工程取水口以上二密河統(tǒng)計參數(shù)(采用P-Ⅲ型頻率曲線)，多年平均徑流量 W=0.24×108m3，Cv=0.40、Cs=2.5Cv，計算出參證水文站及取水水源各頻率設(shè)計年徑流成果，見表2。

表2 參證水文站及取水口以上設(shè)計天然年徑流成果表108m3

2.4 用水量分析

根據(jù)二密鎮(zhèn)凈水廠供水工程項(xiàng)目要求，現(xiàn)狀水平年2006年取水量為134×104m3/a，日取水0.368 3×104m3;近期規(guī)劃水平年2010年取用水量為180×104m3/a，日取水0.493 8×104m3。遠(yuǎn)期規(guī)劃水平年2020年取用水量為266×104m3/a，日取水 0.729 2 ×104m3。

取水口以上兩山夾一溝，用水主要有兩個自然村，人口稀少，沒有水田及工廠。因此沒有水田的灌溉用水量及工業(yè)用水量，只有少量的生活用水。90%保證率下，取水口以上天然來水量為0.127×108m3/a。

2.5 可供水量計算

90%保證率下，取水口以上流域(集水面積為60 km2)天然來水量為0.127×108m3/a，沒有水田灌溉用水量及工業(yè)用水量，扣除生態(tài)用水量0.003 8×108m3后可供水量為0.123 ×108m3。

3 取水量可靠性和可行性分析

3.1 可靠性分析

取水口以上流域(集水面積60 km2)多年平均天然來水量為0.24×108m3，考慮生態(tài)用水，多年平均可供水量為0.236 2×108m3;現(xiàn)狀水平年2006年取水量為134×104m3，日取水0.368 3×104m3;近期規(guī)劃水平年2010年取用水量為180×104m3，日取水 0.493 8×104m3。遠(yuǎn)期規(guī)劃水平年2020年取用水量為266×104m3，日取水0.729 2×104m3。占取水口上游多年平均天然來水量比例分別為5.6%、7.5% 、11.0% 。

通過分析計算，90%保證率下，取水口可供水量為0.127×108m3/a，滿足現(xiàn)狀水平年 2006年取用水量0.013 4×108m3/a要求，滿足近期規(guī)劃水平年2010年取用水量為0.018 0×104m3，滿足遠(yuǎn)期規(guī)劃水平年2020年取用水量0.026 6×108m3要求。雖然年用水總量滿足用水要求，但由于取水口設(shè)在天然河道上，對水量沒有調(diào)節(jié)作用，所以需對來水量進(jìn)行月分配及日分配，即看典型年的各月來水量是否滿足日取水要求，如不滿足，看一年有多少天遭到破壞，破壞日由原水源提供多少供水量。月來水、供水過程余缺水計算如表3、表4。

二密河近期規(guī)劃水平年2010年90%保證率按月水量供需平衡計算

表3 104m3

二密河遠(yuǎn)期規(guī)劃水平年2020年90%保證率按月水量供需平衡計算

表4 104m3

考慮不利情況影響，選取鐵廠水文站2000年作為典型年將取水口來水量按鐵廠水文站2000年的分配比例對90%保證率取水口來水量進(jìn)行月分配，并對現(xiàn)狀水平年2006年和規(guī)劃水平年2010、2020年90%保證率來水、用水和供水進(jìn)行按月平衡分析(見圖2、圖3和圖4)。現(xiàn)狀水平年2006年只有2月份不能滿足要求，缺水量為6.06×104m3，其它各月能滿足要求。近期規(guī)劃水平年2010年1月和2月不能滿足要求，缺水量為3.247 ×104m3和9.698 ×104m3，12 月部分日期不能滿足日取水量要求，缺水量為2.542×104m3，遠(yuǎn)期規(guī)劃水平年2020年1月、2月、12月不能滿足要求，缺水量為 10.541 ×104m3、16.525 ×104m3和 8.187 ×104m3，3月份有部分日期不能滿足要求，缺水量為 3.757 ×104m3。

圖2 典型年(2000年)90%保證率及2006年可供水量與用水量過程線

圖3 典型年(2000年)90%保證率及2010年可供水量與用水量過程線

3.2 可行性分析

遠(yuǎn)期規(guī)劃水平年2020年年取水量為266×104m3，日取水量0.729 2×104m3。通過以上統(tǒng)計分析，遠(yuǎn)期規(guī)劃水平年2020年1月、2月、12月不能滿足要求，缺水量為10.541×104m3、16.525 ×104m3和 8.187 ×104m3，3 月份有部分日期不能滿足要求，缺水量為3.757×104m3，達(dá)不到90%保證率，若要達(dá)到90%保證率，缺水日可從原水源取水，缺少量能夠通過原水源進(jìn)行補(bǔ)償供給。因此，雙水源互為補(bǔ)充后取水完全能夠得到保證，取水量可行。

圖4 典型年(2000年)90%保證率及2010年可供水量與用水量過程線

4 結(jié)語

根據(jù)選取水源所在區(qū)域的實(shí)地調(diào)查勘測和水資源開發(fā)利用情況，遵循水資源的合理配置、高效利用和有效保護(hù)原則，充分利用現(xiàn)有的水文資料成果，在分析資料代表性、可靠性和可行性的基礎(chǔ)上，推算取水口斷面的來水量，結(jié)合二密鎮(zhèn)下游工業(yè)需水量、流域綜合規(guī)劃和水資源分配、預(yù)留生態(tài)水量等來確定水資源供需平衡情況，分析現(xiàn)狀與規(guī)劃水平年取水水源不同保證率的來水量、可供水量和用水量以及水資源供需平衡情況，從而確定供水水源和原供水水源并用才能保證二密鎮(zhèn)供水工程的取水量。