商州區(qū)應急水源工程水資源供需平衡分析

王 婷

（商州區(qū)水利局,陜西 商洛 726000）

1 概況

商州城區(qū)現(xiàn)有單一水源地為二龍山水庫。隨著商州城市人口規(guī)模和工業(yè)規(guī)模的不斷增長,單一水源不僅不能滿足未來的需要、嚴重制約經(jīng)濟社會持續(xù)健康快速發(fā)展,而且一旦水源發(fā)生危險,就會造成社會的恐慌,引起嚴重的社會后果。南秦水庫是商州區(qū)第二大水庫,是南秦城市新區(qū)和高鐵站的水源,需首先滿足南秦城市新區(qū)和高鐵站的日常用水需求,同時在特定情況下應急用水期同時保障商州中心城區(qū)和南秦新區(qū)應急備用期的水量供給,故需對南秦水庫作為商州城區(qū)應急水源的可行性進行分析。

2 供水對象及水源確定

2.1 供水人口

根據(jù)《商州區(qū)城市總體規(guī)劃》,綜合確定設計中商州區(qū)中心城區(qū)的人口自然增長率為4‰。工程現(xiàn)狀水平年為2020年人口399567 人,設計水平年為2025 年426614 人,遠景規(guī)劃水平年為2035 年529138 人。

2.2 水源地選擇

目前,商州區(qū)周邊較大水系有丹江和南秦河,南秦河為丹江的一級支流。二龍山水庫位于丹江上游,目前已經(jīng)承擔向商州城區(qū)供水的任務。南秦水庫位于南秦河中游,目前為南秦新區(qū)供水。兩座水庫的匯水面積區(qū)域相對獨立,不會互為污染。采用南秦河中游已建成的南秦水庫為商州中心城市的應急備用水源地。經(jīng)水質(zhì)檢測結(jié)果表明：監(jiān)測期間南秦水庫水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果優(yōu)于Ⅱ類標準,滿足商州城區(qū)應急水源的水質(zhì)要求。

3 需水量預測

城鎮(zhèn)供水規(guī)模可采用綜合用水定額法、分類計算法和數(shù)理統(tǒng)計法等方法進行確定。由于不同年份的預測人數(shù)不同,為避免贅述,因此在列式計算時均以2025 年設計水平年的人口預測數(shù)據(jù)進行計算,2035 年遠景規(guī)劃年的人口預測數(shù)據(jù)用同樣方法計算,最終數(shù)據(jù)一同列表。

3.1 南秦新區(qū)正常供水需水量預測

根據(jù)《城市供水應急和備用水源工程技術(shù)標準》（CJJT 282-2019）、《室外給水設計標準》（GB 50013-2018）,正常供水狀況下,城市用水量計算如下。

（1）居民生活用水量

商州區(qū)常住人口大于20 萬,屬于Ⅰ型小城市,選取用水定額范圍為120 L/（人·d）～230 L/（人·d）,結(jié)合實際情況,本次設計取200 L/（人·d）,人數(shù)按照前章2025 年設計水平年總?cè)丝?9472 人確定,并以此進行計算。

（2）工業(yè)企業(yè)用水量

由于缺乏工業(yè)用水資料,此次設計中工業(yè)企業(yè)用水量按照居民生活用水量的25%記取。

（3）市政及綠化用水量

根據(jù)規(guī)范,澆撒市政道路、廣場和綠地用水量應根據(jù)路面、綠化、氣候和土壤等條件確定。澆撒道路和廣場用水可根據(jù)澆撒面積按2.0 L/（m2·d）～3.0 L/（m2·d）計算,澆撒綠地用水可根據(jù)澆撒面積按1.0 L/（m2·d）～3.0 L/（m2·d）。

澆撒道路及廣場面積取13 hm2,取2.5 L/（m2·d）,澆撒綠地總面積取50 hm2取2 L/（m2·d）。

（4）管網(wǎng)漏失水量

根據(jù)規(guī)范,城市管網(wǎng)的基本漏失水量按照綜合生活用水、工業(yè)企業(yè)用水、市政綠化用水量之和的10%計算：

（5）未預見水量

根據(jù)規(guī)范,未預見水量應根據(jù)水量預測時難以預見因素的程度決定,宜采用綜合生活用水、工業(yè)企業(yè)用水、市政綠化用水、管網(wǎng)漏失用水量之和的8%～12%計算,本次設計取10%。

（6）水廠自用水量

南秦新區(qū)規(guī)劃有南秦水廠1 座,應考慮水廠的自用水。水廠自用水量按最高日綜合用水量的5%-10%計取,本工程取最高日綜合用水量的5%。

（7）最高日總用水總量

（8）年需水量計算

根據(jù)《室外給水設計標準》（GB 50013-2018）和《城市給水工程規(guī)劃規(guī)范》（GB 50282-2016),南秦新區(qū)2025 年設計年用水量如下：

式中：k 為日變化系數(shù),本次設計取1.3。

3.2 商州中心城區(qū)正常供水時需水量預測

中心城區(qū)正常供水時需水量計算方法和南秦新區(qū)需水量計算方法相同。人數(shù)P 按照前章2025 年設計水平年總?cè)丝?27142 人確定,取水定額q 取200 L/（人·d）。

計算過程如下：

中心城區(qū)2025 年設計年用水量如下：

3.3 中心城區(qū)應急備用期需水量預測

根據(jù)《城市供水應急和備用水源工程技術(shù)標準》（CJJT 282-2019）,水源風險期城市平均日綜合用水量可按下式計算確定：

式中：Q'為風險期城市平均日綜合用水量,m3/d；qi為不同類別用水平均日用水量,m3/d；ki為不同類別的供水壓縮比,%。

水源風險期供水壓縮比ki應根據(jù)氣候條件、水源條件、城市性質(zhì)和規(guī)模、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、居民生活水平等因素確定。居民生活用水指標不應低于80 L/（人·d）。綜合中心城區(qū)實際情況,本次水源風險期供水壓縮比ki居民生活用水按30%取值,工業(yè)用水按40%取值,市政綠化用水按60%取值。

水源風險期應急水源所需提供的水量可按下式計算：V=Q'×t=55583.54×40=222.33 萬m3（對應流量Q=0.64 m3/s）式中：V 為應急水源所需提供的水量,；t 為水源風險期,本次設計取40 d。

3.4 各種情況下的需水量預測

根據(jù)上述方法,對不同設計年份不同用水時期下,中心城區(qū)和南秦新區(qū)的需水量進行計算,計算成果見表1。

表1 需水量預測計算表

4 供需平衡分析

4.1 年供需平衡分析

設計水平年（2025 年）中心城區(qū)應急期用水量222.33 萬m3/a；設計水平年（2025 年）南秦新區(qū)應急期用水量68.18 萬m3/a,設計水平年（2025 年）總需水量為290.51 萬m3/a。展望年（2035年）中心城區(qū)應急期用水量259.88萬m3/a；展望年（2035年）南秦新區(qū)應急期用水量98.77 萬m3/a,展望年（2035 年）總需水量為358.64 萬m3/a。

根據(jù)《商州區(qū)南秦水庫除險加固主體工程實施方案》,南秦水庫多年平均年徑流量為0.9 億m3,總庫容984 萬m3（含淤積庫容417 萬m3）,調(diào)節(jié)庫容243 萬m3。

從年來水總量來說,南秦水庫多年平均年徑流0.9 億m3遠大于計算的總需水量0.165 億m3,但由于水資源時空分配不均,南秦水庫調(diào)蓄作用有限,水資源的利用率得不到充分保證。因此需要按月分配,并進行供需平衡分析。

4.2 月供需平衡分析

（1）月需水量

設計水平年（2025 年）中心城區(qū)應急期30 d 需水量為：

設計水平年（2025 年）南秦新區(qū)、高鐵站應急期30d 用水量為：

故設計水平年（2025 年）應急期月總需水量為：

展望年（2035 年）中心城區(qū)應急期30d 需水量為：

展望年（2035 年）南秦新區(qū)、高鐵站正常30 d 用水量為：

故展望年（2035 年）應急期月總需水量為：

（2）月來水量

根據(jù)前文第三章南秦水庫的月徑流量和月蒸發(fā)量,計算出每月剩余徑流量。

根據(jù)《商州區(qū)南秦水庫除險加固主體工程實施方案》,南秦水庫多年平均年徑流量為0.9 億m3,總庫容984 萬m3（含淤積庫容417 萬m3）,調(diào)節(jié)庫容243 萬m3,死庫容90 萬m3。

經(jīng)過表2 的調(diào)節(jié)計算,南秦水庫來水9220 萬m3,水庫蒸發(fā)滲漏損失52.39 萬m3,群眾生產(chǎn)生活需用水3227.76 萬m3,經(jīng)平衡分析計算余水5939.85 萬m3,棄水5938.23 萬m3。

表2 南秦水庫月可供水量調(diào)節(jié)計算表 單位：萬m3

（3）水量分析

根據(jù)表2 的計算結(jié)果,南秦水庫通過水庫水量調(diào)節(jié),所有月份均可滿足展望年（2035 年）南秦新區(qū)和中心城區(qū)應急期用水。

5 結(jié)語

城市應急備用水源是城市抵御突發(fā)性污染事件、應對干旱等極端天氣最有效的措施,通過分析探討,南秦水庫通過水庫水量調(diào)節(jié)后,在滿足南秦新區(qū)用水需求情況,所有月份水量均可滿足商州中心城區(qū)設計水平年（2025 年）和展望規(guī)劃年（2035 年）的應急期用水要求,可作為商州中心城區(qū)應急水源地。