河北省承德市雙峰寺水庫水資源優(yōu)化調(diào)度研究

盧麗榮

（河北省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，天津 300250）

20世紀(jì)80年代以來，武烈河干流春季常常斷流。由于多年來降雨量偏小且每年降雨量又過于集中，枯水季節(jié)武烈河流量很小甚至斷流，從而造成地下水位大幅度下降，傍河水源地供水井出水能力降低。枯水季節(jié)水資源的嚴(yán)重不足，已經(jīng)制約了承德市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，影響了人民的正常生活。目前，正在籌建的雙峰寺水庫將會改善城區(qū)供水緊張的局面。如何在保證下游河道生態(tài)環(huán)境的前提下，優(yōu)化調(diào)度有限的水資源是值得我們深入研究的課題。

1 雙峰寺水庫概況

雙峰寺水庫是武烈河干流上擬建的1座大（Ⅱ）型水庫，地處承德市區(qū)上游12 km，總庫容1.37億m3，校核洪水位為395.11 m，設(shè)計(jì)洪水位為392.50 m，汛限水位387.0 m，水庫正常蓄水位為389.0 m，死水位382 m。調(diào)洪庫容7 380萬m3，興利調(diào)節(jié)庫容為4 510萬m3，死庫容3 350萬m3。該水庫功能是以解決承德市防洪為主，結(jié)合城市供水，兼顧生態(tài)環(huán)境及發(fā)電。

2 水庫供水范圍及供需狀況

2.1 供水范圍

雙峰寺水庫供水范圍為承德市主城區(qū)。根據(jù)承德市總體規(guī)劃布局，主城區(qū)將分為北區(qū)、老城區(qū)和南區(qū)。北區(qū)北起雙峰寺鎮(zhèn)小東溝，南至上二道河子；老城區(qū)北起二道河子，南至武烈河大橋；南區(qū)北起武烈河大橋，南至西營。水庫供水目標(biāo)為城市生活、工業(yè)及河湖環(huán)境用水。

2.2 供水現(xiàn)狀

承德市區(qū)現(xiàn)狀水源主要為武烈河、灤河地下水。現(xiàn)有水廠7座、水源井74眼、加壓站9座，供水能力18.5萬m3/d。現(xiàn)狀水平年（2008年）主城區(qū)總用水量3 409萬m3。其中，自來水公司供水2 559萬m3，自備水源供水850萬m3，自來水公司供水占總用水量的75%，自備井供水占總用水量的25%。總?cè)∷恐腥春铀?80萬m3，取武烈河水源2 429萬m3。根據(jù)承德市水資源管理辦公室統(tǒng)計(jì)，工業(yè)取水1 175萬m3，生活取水2 234萬m3。

2.3 需水預(yù)測

需水預(yù)測包括生產(chǎn)及生活需水、生態(tài)需水兩大部分。

生產(chǎn)及生活需水主要采用定額法進(jìn)行預(yù)測。各項(xiàng)社會經(jīng)濟(jì)指標(biāo)采用城市總體規(guī)劃中的成果。考慮到承德市是國家著名的歷史文化名城和風(fēng)景旅游城市，應(yīng)限制耗水量大且污染嚴(yán)重的產(chǎn)業(yè)發(fā)展，提倡發(fā)展節(jié)水型、無污染產(chǎn)業(yè)。未來水平年用水定額采用規(guī)劃節(jié)水措施實(shí)施后的定額。2025水平年生產(chǎn)及生活需水量為5 600萬m3。

生態(tài)需水量按橡膠壩及避暑山莊湖區(qū)補(bǔ)水量計(jì)算。武烈河市區(qū)河道現(xiàn)有12道橡膠壩，水面面積為240萬m2，年蒸發(fā)滲透損失深2 080 mm，需補(bǔ)水量為500萬m3；河道外避暑山莊湖區(qū)面積為63萬m2，考慮湖區(qū)的蒸發(fā)滲漏損失及形成流動水體的要求，湖區(qū)補(bǔ)水需水量為300萬m3。合計(jì)生態(tài)需水量為800萬m3。

經(jīng)分析，承德市區(qū)2025水平年總需水量為6 400萬m3，不同水平年需水預(yù)測成果詳見表1。

表1 需水量預(yù)測成果 萬m3/a

3 水庫運(yùn)營后水資源調(diào)度研究

3.1 水源配置方案

雙峰寺水庫投入運(yùn)營后，承德市將具有地表水和地下水2種水源，依據(jù)水庫的入庫徑流系列及供水目標(biāo)進(jìn)行興利調(diào)節(jié)計(jì)算，水庫多年平均可供水量5 200萬m3。水庫長系列調(diào)節(jié)歷年可供水量，如圖1所示。

從圖1可以看出，僅由雙峰寺水庫供水不能滿足承德市2025水平年需水6 400萬m3的要求，需由灤河地下水作為補(bǔ)充水源，才能保證承德市區(qū)供水保證率達(dá)到95%。在水庫正常供水年份（P=75%），雙峰寺水庫供水量為0.56億m3，需灤河地下水供水量為0.08億m3。當(dāng)遇特枯年份（P=95%）雙峰寺水庫供水量為0.37億m3時，需灤河地下水供水量為0.27億m3；根據(jù)《承德市中心城區(qū)地下水源勘察報告》，在特枯年份，灤河秋窩水源地的地下水可供水量為0.292億m3，可以滿足2025水平年供水要求。

圖1 1956—2007年長系列調(diào)節(jié)供水過程線

3.2 水庫供水調(diào)度研究

雙峰寺水庫向市區(qū)供水受來水豐枯變化的影響。根據(jù)上述水源配置方案，正常供水年份（P=75%）雙峰寺水庫供水量為0.56億m3。為便于水庫供水調(diào)度管理，需研究繪制水庫供水調(diào)度線。依據(jù)水庫長系列興利調(diào)節(jié)計(jì)算結(jié)果，統(tǒng)計(jì)供水破壞年份的各月水位情況，以供水破壞年份中水位較高者作為供水防破壞點(diǎn)，繪制水庫正常供水防破壞線。統(tǒng)計(jì)供水破壞較深的年份各月水位情況，以破壞較深月份的水位作為限制供水點(diǎn)。考慮環(huán)境用水保證程度高，限制供水最低水位應(yīng)在死水位以上滿足預(yù)留春季環(huán)境用水量要求。水庫供水調(diào)度見表2及圖2。

3.3 水庫運(yùn)營后供水方案研究

表2 水庫供水調(diào)度水位

圖2 雙峰寺水庫供水調(diào)度

現(xiàn)狀承德市區(qū)主要由武烈河、灤河傍河水源井取水，輸送至各水廠，然后直供用戶。雙峰寺水庫運(yùn)行后，水庫地表水源供給市區(qū)，水庫供水方案也有待于進(jìn)一步研究。

水庫運(yùn)行后，初步擬定3個供水方案：

方案1：將水放入河道，武烈河沿岸水源井保留，仍利用現(xiàn)有供水系統(tǒng)給城區(qū)供水。

方案2：修建雙峰寺地表水廠，北區(qū)和老城區(qū)供水全部由雙峰寺地表水廠直供用戶，武烈河沿岸現(xiàn)有水源井取消。

方案3：修建雙峰寺地表水廠，由雙峰寺水廠直供北區(qū)和老城區(qū)用戶，同時保留武烈河沿岸現(xiàn)有水源井，作為城市應(yīng)急和補(bǔ)充供水水源。

上述各方案優(yōu)缺點(diǎn)比較分析，見表3。

根據(jù)表3中的各方案優(yōu)缺點(diǎn)對比，方案3較優(yōu)，既提供了應(yīng)急備用水源，又可以充分利用豐水期水量減少地下水開采量。但是，雙峰寺水庫運(yùn)行初期，因需償還建設(shè)期債務(wù)，受經(jīng)濟(jì)條件限制，若增加水廠投資及運(yùn)行維護(hù)成本，實(shí)施有難度。考慮實(shí)際與可能，近期推薦方案1。隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，經(jīng)濟(jì)制約因素也會消除，城市要有應(yīng)急備用水源是必然要求，遠(yuǎn)期推薦供水方案3。

表3 水庫供水方案優(yōu)缺點(diǎn)分析對比

4 承德市水源優(yōu)化調(diào)度建議

通過前述研究分析，對承德市水資源優(yōu)化調(diào)度提出以下建議：

（1）雙峰寺水庫運(yùn)行后，由雙峰寺水庫地表水和灤河地下水共同保證承德市供水保證率達(dá)到95%。

（2）在規(guī)劃水平年（2025年），水庫正常年份（P＝75%）供水5 600萬m3，由灤河地下水供800萬m3；在水庫供水破壞年份，不足水量由灤河地下水源作為補(bǔ)充。

（3）水庫運(yùn)行初期，將水庫水源水放入河道，仍維持利用武烈河沿岸現(xiàn)有水源井供水格局。

（4）待水庫運(yùn)行平穩(wěn)、經(jīng)濟(jì)條件成熟后，修建水庫地表水廠直供用戶，同時保留武烈河沿岸現(xiàn)有水源井作為城市補(bǔ)充和應(yīng)急供水水源。

（5）水庫運(yùn)行要與水庫供水調(diào)度線緊密結(jié)合，適時切換水源供水比例，生態(tài)環(huán)境與生產(chǎn)生活供水應(yīng)協(xié)調(diào)兼顧。

（6）水庫運(yùn)行過程中，要實(shí)事求是地做好調(diào)度記錄，為以后進(jìn)一步優(yōu)化水資源調(diào)度奠定基礎(chǔ)。

（7）隨著城市的發(fā)展以及調(diào)度經(jīng)驗(yàn)的積累，結(jié)合來水豐枯變化，適時對供水調(diào)度方案進(jìn)行調(diào)整研究。