某供水工程改造項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、供水設施日趨老化，已無力保證居民生產、生活用水。結合當地水資源條件，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，取水口設于此處，取水保證程度滿足需要。項目原某河道取水水源地和廠區3 眼井為備用水源。

2 水文地質

根據地質、地貌和自然地理條件，將該縣地下水劃分為3個水文地質單元，即中低山地水文地質區、山前丘陵、崗地水文地質區和沖積平原山間盆地水文地質區。中低山地水文地質區：主要分布于縣西部、北部、西南部的山區，面積約1 380 km2，占全縣總面積的47.20%。海拔高度500～2 153.10 m為侵蝕構造地形，切割深度變化大。主要基巖石質山地，巖石為花崗巖和變質巖類，裂隙一般不發育，透水性極弱，富水性差，普遍貧水，僅在地層表層發育有薄層風化殼，含裂隙水，在斷裂帶構造帶發育構造裂隙水，在碳酸鹽巖類區含較豐富的裂隙－巖溶水。山前丘陵、崗地水文地質區：分布全縣廣大崗丘地帶，面積1 441 km2，巖性為變質巖片麻巖類，屬于侵蝕－剝蝕地形，風化作用較強，風化殼發育，含水層為沖積層的粉沙、細沙以及風沙組成，顆粒粗，分選性差，滲透性好，風化裂隙較發育，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、山間盆地水文地質區：分布面積104 km2，含水層由第四系上更新統－全新統沖積沙、沙卵石、卵石、砂礫石層及亞沙土、亞黏土組成，質地疏松，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測出庫流量資料與某水庫蓄變量、蒸發、滲漏、引出水量資料來反推來水量。河口水文站1951 年4月設站，位于某縣皇路店鄉東抬頭村，控制流域面積3 025 km2。分析計算選用1956-2018 年系列資料資料可靠程度高。

3.1.2 計算方法

該水庫來水量分析采用某水文站的逐年各月平均實測出庫流量與水庫蓄變量、蒸發、滲漏、引出水量資料，計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測水量加上水庫各類影響水量。

式（1）中W來－時段內水庫來水量；W實－時段內出庫水量；△W蓄－時段內水庫蓄變量；W蒸－時段內水庫蒸發量；W滲—時段內水庫滲漏量；W引－時段內水庫引出水量。

3.2 取水斷面來水量分析

根據某水文站1956-2018 年的實測出庫流量資料系列及水庫各項影響水量資料分析，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，出現在8月份；月平均最小為0.11 億m3，出現在2 月份。水庫來水量主要受流域年降雨量、降雨強度等因素影響，年際變化幅度較大，年內分配也不均勻。

3.3 水庫水量供需平衡分析

3.3.1 水庫運行方式及供水次序

水庫二次除險加固后水庫運行原則沒變，水利部、長委批準的水庫運用原則：①水庫興利以發展農田灌溉、兼顧工業與城市用水為目標，結合灌溉放水發電。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，循環水排水口高程161 m，電廠運行時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。當庫水位降至161 m 以下時，可保證城市用水包括工業、生活用水。當庫水位降至160 m 以下時城市生活、工業用水停止。電廠和城市生活、城市工業供水保證率采用97%，農業灌溉供水保證率采用50%～75%。

3.3.2 調節計算方法與成果

3.3.2.1 調節計算方法

根據某水庫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，對規劃水平年進行興利調節計算。評價采用長系列時歷法按以下公式對某水庫近期及規劃水平年2020 年的不同情況進行供需調節計算。計算公式如下：

W余缺=W來-W蒸-W滲-W用± ΔV （2）

式（2）中：W余缺—計算時段內余水或缺水；W來—計算時段內水庫來水量；W蒸—計算時段內水庫總蒸發量；W滲—計算時段內水庫滲漏水量；W用—計算時段內水庫需水量；ΔV —計算時段內水庫調蓄水量增量。

3.3.2.2 調算結果

根據水利廳已批復的灌區取用水評估報告的結論，規劃水平年2020 年，水庫供水范圍內城市生活和工業需水量為6 809萬m3，生態需水量為10 000 萬m3，灌區灌溉面積10.67 萬hm2，農田灌溉水有效利用系數0.57 的需水條件下，灌區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、工業用水、生態需水要求，供水保證率98.20%；水庫向灌區供水有6年遭到破壞，灌溉供水保證率為87.50%，滿足農灌P=75% 的設計灌溉保證率要求。

4 水源地取水保證程度分析

近期該水庫供水調整為灌區年平均灌溉供水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 ，環境用水生態流量2.66 m3/s。經核算，項目年取水量為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，不影響其他用水項目用水保證程度。隨著南水北調工程的運行及工業企業用水調整，城市供水格局發生了變化，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，某企業取水量減少至923萬m3，熱電廠用水近期會被中水取代。現狀條件下，項目供水工程某水庫水源地保證程度較高。

5 結語

該供水工程改造項目從某水庫取水符合當地水資源管理、規劃、優化配置的要求和國家《水利產業政策》。項目取水保證率滿足設計要求，水源水質較好，滿足當地生態環境保護和水資源可持續利用要求，項目從水庫取水水源是可行的。