淺談引調水工程設計中供水規模的確定方法

【摘要】隨著我國城鎮化進程的加快，城市框架不斷拉大，人口規模不斷增大，用水量也與日俱增，部分城市出現供水不足的問題，為此，近年來我們修建了許多引調水工程，將水資源從相對富足的地區引調入相對貧乏的地區，以解決目標區水資源短缺的問題。引調水工程供水規模的合理確定不但關系到引水量能否滿足目標區用水的需求，而且也關系到整個引調水工程的投資規模，文章以登封市白沙水庫引水工程為例，結合城市總體規劃和白沙水庫現有各供水對象的重要程度，通過需水量預測分析、水庫興利調節計算，分析確定供水規模。

【關鍵詞】引調水工程；供水規模，興利調節計算

1、項目概況

登封市白沙水庫引水工程以白沙水庫為水源，在白沙水庫庫區修建浮船取水泵站，鋪設管道，將水通過三次加壓提至新建的盧店水廠，凈化消毒后，接入城區自來水管網，以解決登封市城區供水不足的情況，該工程共新建浮船取水泵站1座、加壓泵站2座、水廠1座，鋪設管道22.46km。

2、需水量預測分析

2.1 預測方法

城市需水量主要由生活用水和工業用水兩大部分組成，需水量預測涉及因素很多，預測的方法也多種多樣，由于登封市因供水量多年嚴重不足，歷年供水量不能真實反映城市需水量的實際情況，因此采用生活用水定額指標法進行需水量預測。

2.2 基本參數確定

（1）預測期限

預測年限與《登封市城鄉總體規劃綱要（2010-2030）》、《河南省登封市中城區控制性詳細規劃》、《河南省登封市天地之中旅游新城控制性詳細規劃》和《登封新區商住區控制性詳細規劃》一致，為2013～2030年。

（2）規劃范圍

由于工程供水范圍為登封市中心城區，參照《登封市城鄉總體規劃綱要（2010-2030）》中所確定的中心城區范圍，包括中城區、東城區（登封新區）、西城區（旅游新城），規劃用地面積為42.26km2，其中建設用地面積為37.06km2。

（3）人口規模

根據總體規劃，登封市中心城區人口規模主要包括現狀少林、嵩陽及中岳辦事處及東部盧店部分區域的人口。規劃基準年采用2012年，規劃水平年為2030年，采用年增長率發進行人口預測，規劃基準人口數采用2013年統計年鑒人口，年增長率為7‰，經計算，至2030年中心城區戶籍人口為37.19萬人，流動人口為9萬人，總人口為46.19萬人。

（3）用水指標

①綜合生活用水量指標

根據國家規范《室外給水設計規范》（GB50013-2006）、同類城市相關指標，在基于登封市現狀用水情況，考慮強化節約用水下，確定2030年城市平均日綜合生活用水量定額為120L/人·日。

②工業用水量指標

按照《登封市城鄉總體規劃綱要（2010-2030）》中城市給排水規劃，并考慮產業結構調整升級，2030年工業用水量按照占居民綜合用水量10%進行計算。

③澆灑道路和綠地用水量指標

根據《室外給水設計規范》（GB50013-2006），道路、綠地用水量按1.5L/m2·日核算用水量。依據總體規劃，2030年登封市中心城區澆灑道路及綠地面積為745×104m2，在強化節約用水下，考慮全部采用中水進行澆灑。

④管網漏損水量

根據《室外給水設計規范》（GB50013-2006），城鎮配水管網的漏損水量按綜合生活用水量、工業用水量和澆灑道路和綠地用水量之和的10%計算。

⑤未預見水量

根據規范《室外給水設計規范》（GB 50013-2006），未預見水量按綜合生活用水量、工業用水量、澆灑道路和綠地用水量及管網漏損水量之和的10%計算。

2.3 中心城區2030年需水量預測

按照2030年的規劃人口和各用水指標進行計算，至2030年總需水量為7.97萬m3/d，年需水量為2908.20萬m3。

3、現狀水源供水量預測分析

3.1 取水保證率選擇

依據《調水工程設計導則》（SL430-2008）6.3.2規定：城鄉生活供水保證率為95%～97%，該引水工程供水用途為登封市中心城區生活用水，保證率取95%。

3.2 現狀水源可供水量計算

現狀登封市中心城區主要供水水源有少林、紙坊、券門、馬莊以及正在籌建的水磨灣水庫，由于登封市嚴重缺水，因此這5座水庫首要任務為保證城鄉生活用水需求。

（1）徑流量計算

由于這5座水庫均沒有長系列徑流資料，本次采用等值線法計算95%頻率下的徑流量，多年平均徑流深查《河南省水資源》，離差系數和偏差系數查《河南省地表水資源附圖》（1984年），其中少林水庫和馬莊水庫多年平均徑流深R=125mm，離差系數CV=0.56，偏態系數CS=2CV；紙坊水庫和券門水庫多年平均徑流深R=115mm，離差系數CV=0.60，偏態系數CS=2CV。設計年徑流深、年徑流量由下式進行計算：

式中：

Kp——模比系數，可由PⅢ曲線查得；

R——多年平均徑流深，mm；

Rp——設計年徑流深，mm；

F——流域面積，km2；

Wp——設計年徑流總量，萬m3。

經計算，各水庫95%保證率下的徑流量見表1所示。

（2）95%保證率下可供水量計算

由于登封市嚴重缺水，各水庫應首先保障城市生活用水的需要，不再考慮除去城鄉生活用水以外的其它用水戶，因此95%保證率的可供水量等于95%保證率的徑流量減去水庫水量損失量，水庫水量損失量包括水庫水面蒸發損失量和水庫滲漏損失量，經計算，各水庫95%保證率下的可供水量為751.89萬m3。

2030年登封市中心城區年需水量為2908.20萬m3，現有水庫的年可供水量為751.89萬m3，遠遠小于中心城區的年需水量，缺水量為2156.31萬m3。根據工程規劃，擬從白沙水庫引水，而白沙水庫為多年調節水庫，需根據白沙水庫現狀各個用水對象用水量和本工程所需水量對該水庫進行興利調節計算，以判斷是否能滿足該工程需水量要求，

4、白沙水庫興利調節計算

4.1 用水量分析計算

白沙水庫用水主要包括白沙灌區農業灌溉用水、禹州市龍崗電廠和華潤電廠用水以及向本次工程登封市向新建盧店水廠供水等三部分。

（1）白沙灌區農業用水量分析計算

白沙灌區灌溉面積為24.3萬畝，作物種植比例為：小麥占70%，晚秋占65%，早秋占30%，復種指數為1.65，灌溉保證率為75%，灌區多年平均灌溉綜合凈定額為157.6萬m3/萬畝，灌溉水利用系數取0.65，多年平均灌溉綜合毛定額為242萬m3/萬畝，經計算，多年平均用水量為5880.6萬m3。

（2）電廠用水量分析計算

根據河南省水利廳批復，白沙水庫每年向禹州市龍崗電廠供水1405萬m3，根據淮委許可【2010】51號文，白沙水庫每年向華潤電力登封有限公司供水208萬m3，即電廠每年用水量為1613萬m3。

（3）城市生活需水量分析計算

目前白沙水庫暫無城市生活用水對象，本工程擬以白沙水庫為水源向登封市新建的盧店水廠供水，供水量為2156.31m3。

4.2 供水方案

（1）禹州市龍崗電廠和華潤電廠按批復供水量進行逐月分配。

（2）白沙水庫死水位209.0m，相應庫容984萬m3，當庫水位低于死水位209.0m時，為保證水庫大壩安全，停止向電廠供水。

（3）當白沙水庫水量不能全部滿足各個用水對象保證率時候，根據供水保證率由高到低的原則，首先滿足城鎮供水，其次滿足電廠用水，最后滿足白沙灌區農業灌溉用水。

（4）白沙灌區地下水資源利用：規劃龍崗電廠供水項目時，為了利用白沙灌區地下水資源，把10萬畝灌區灌溉面積渠灌改井灌，當白沙水庫供水不足時，可開采灌區地下水，灌區實施井渠結合供水方案。

4.3 長系列時歷法興利調節計算。

根據白沙水庫和供水區內歷年各月、各旬扣除蒸發、滲漏損失后的可供水量以及供水區內歷年各月、旬需水量，采用時歷法按以下公式分別進行供需調節計算，計算公式：

W余缺=W來-W蒸-W滲-W用±△V

式中：

W余缺——計算時段內余水或缺水：

W來——計算時段內水庫和供水內山泉來水；

W蒸——計算時段內水庫蒸發量；

W用——計算時段內需水量；

△V——計算時段內水庫調蓄水量，與水庫調度運用計劃有關，增量為+，減量為-。

經計算，水廠供水保證率為100%、電廠保證率為74.58%，農業灌溉保證率為37.29%，白沙水庫的水量不能滿足各個用水對象相應保證率水量的的需求，在犧牲了白沙灌區農業保證率和電廠用水保證率的前提下，水廠供水滿足了設計要求。

5、供水規模確定

經過需水量分析預測、現有可供水量分析預測和水庫興利調節后，確定本工程每年可從白沙水庫引水2156.31萬m3，供水規模確定為6萬m3/d。