淺談引調(diào)水工程設(shè)計(jì)中供水規(guī)模的確定方法

【摘要】隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，城市框架不斷拉大，人口規(guī)模不斷增大，用水量也與日俱增，部分城市出現(xiàn)供水不足的問(wèn)題，為此，近年來(lái)我們修建了許多引調(diào)水工程，將水資源從相對(duì)富足的地區(qū)引調(diào)入相對(duì)貧乏的地區(qū)，以解決目標(biāo)區(qū)水資源短缺的問(wèn)題。引調(diào)水工程供水規(guī)模的合理確定不但關(guān)系到引水量能否滿足目標(biāo)區(qū)用水的需求，而且也關(guān)系到整個(gè)引調(diào)水工程的投資規(guī)模，文章以登封市白沙水庫(kù)引水工程為例，結(jié)合城市總體規(guī)劃和白沙水庫(kù)現(xiàn)有各供水對(duì)象的重要程度，通過(guò)需水量預(yù)測(cè)分析、水庫(kù)興利調(diào)節(jié)計(jì)算，分析確定供水規(guī)模。

【關(guān)鍵詞】引調(diào)水工程；供水規(guī)模，興利調(diào)節(jié)計(jì)算

1、項(xiàng)目概況

登封市白沙水庫(kù)引水工程以白沙水庫(kù)為水源，在白沙水庫(kù)庫(kù)區(qū)修建浮船取水泵站，鋪設(shè)管道，將水通過(guò)三次加壓提至新建的盧店水廠，凈化消毒后，接入城區(qū)自來(lái)水管網(wǎng)，以解決登封市城區(qū)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(shè)管道22.46km。

2、需水量預(yù)測(cè)分析

2.1 預(yù)測(cè)方法

城市需水量主要由生活用水和工業(yè)用水兩大部分組成，需水量預(yù)測(cè)涉及因素很多，預(yù)測(cè)的方法也多種多樣，由于登封市因供水量多年嚴(yán)重不足，歷年供水量不能真實(shí)反映城市需水量的實(shí)際情況，因此采用生活用水定額指標(biāo)法進(jìn)行需水量預(yù)測(cè)。

2.2 基本參數(shù)確定

（1）預(yù)測(cè)期限

預(yù)測(cè)年限與《登封市城鄉(xiāng)總體規(guī)劃綱要（2010-2030）》、《河南省登封市中城區(qū)控制性詳細(xì)規(guī)劃》、《河南省登封市天地之中旅游新城控制性詳細(xì)規(guī)劃》和《登封新區(qū)商住區(qū)控制性詳細(xì)規(guī)劃》一致，為2013～2030年。

（2）規(guī)劃范圍

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

（3）人口規(guī)模

根據(jù)總體規(guī)劃，登封市中心城區(qū)人口規(guī)模主要包括現(xiàn)狀少林、嵩陽(yáng)及中岳辦事處及東部盧店部分區(qū)域的人口。規(guī)劃基準(zhǔn)年采用2012年，規(guī)劃水平年為2030年，采用年增長(zhǎng)率發(fā)進(jìn)行人口預(yù)測(cè)，規(guī)劃基準(zhǔn)人口數(shù)采用2013年統(tǒng)計(jì)年鑒人口，年增長(zhǎng)率為7‰，經(jīng)計(jì)算，至2030年中心城區(qū)戶籍人口為37.19萬(wàn)人，流動(dòng)人口為9萬(wàn)人，總?cè)丝跒?6.19萬(wàn)人。

（3）用水指標(biāo)

①綜合生活用水量指標(biāo)

根據(jù)國(guó)家規(guī)范《室外給水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50013-2006）、同類城市相關(guān)指標(biāo)，在基于登封市現(xiàn)狀用水情況，考慮強(qiáng)化節(jié)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(yè)用水量指標(biāo)

按照《登封市城鄉(xiāng)總體規(guī)劃綱要（2010-2030）》中城市給排水規(guī)劃，并考慮產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整升級(jí)，2030年工業(yè)用水量按照占居民綜合用水量10%進(jìn)行計(jì)算。

③澆灑道路和綠地用水量指標(biāo)

根據(jù)《室外給水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50013-2006），道路、綠地用水量按1.5L/m2·日核算用水量。依據(jù)總體規(guī)劃，2030年登封市中心城區(qū)澆灑道路及綠地面積為745×104m2，在強(qiáng)化節(jié)約用水下，考慮全部采用中水進(jìn)行澆灑。

④管網(wǎng)漏損水量

根據(jù)《室外給水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50013-2006），城鎮(zhèn)配水管網(wǎng)的漏損水量按綜合生活用水量、工業(yè)用水量和澆灑道路和綠地用水量之和的10%計(jì)算。

⑤未預(yù)見(jiàn)水量

根據(jù)規(guī)范《室外給水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50013-2006），未預(yù)見(jiàn)水量按綜合生活用水量、工業(yè)用水量、澆灑道路和綠地用水量及管網(wǎng)漏損水量之和的10%計(jì)算。

2.3 中心城區(qū)2030年需水量預(yù)測(cè)

按照2030年的規(guī)劃人口和各用水指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，至2030年總需水量為7.97萬(wàn)m3/d，年需水量為2908.20萬(wàn)m3。

3、現(xiàn)狀水源供水量預(yù)測(cè)分析

3.1 取水保證率選擇

依據(jù)《調(diào)水工程設(shè)計(jì)導(dǎo)則》（SL430-2008）6.3.2規(guī)定：城鄉(xiāng)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(qū)生活用水，保證率取95%。

3.2 現(xiàn)狀水源可供水量計(jì)算

現(xiàn)狀登封市中心城區(qū)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(kù)，由于登封市嚴(yán)重缺水，因此這5座水庫(kù)首要任務(wù)為保證城鄉(xiāng)生活用水需求。

（1）徑流量計(jì)算

由于這5座水庫(kù)均沒(méi)有長(zhǎng)系列徑流資料，本次采用等值線法計(jì)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(shù)和偏差系數(shù)查《河南省地表水資源附圖》（1984年），其中少林水庫(kù)和馬莊水庫(kù)多年平均徑流深R=125mm，離差系數(shù)CV=0.56，偏態(tài)系數(shù)CS=2CV；紙坊水庫(kù)和券門水庫(kù)多年平均徑流深R=115mm，離差系數(shù)CV=0.60，偏態(tài)系數(shù)CS=2CV。設(shè)計(jì)年徑流深、年徑流量由下式進(jìn)行計(jì)算：

式中：

Kp——模比系數(shù)，可由PⅢ曲線查得；

R——多年平均徑流深，mm；

Rp——設(shè)計(jì)年徑流深，mm；

F——流域面積，km2；

Wp——設(shè)計(jì)年徑流總量，萬(wàn)m3。

經(jīng)計(jì)算，各水庫(kù)95%保證率下的徑流量見(jiàn)表1所示。

（2）95%保證率下可供水量計(jì)算

由于登封市嚴(yán)重缺水，各水庫(kù)應(yīng)首先保障城市生活用水的需要，不再考慮除去城鄉(xiāng)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(kù)水量損失量，水庫(kù)水量損失量包括水庫(kù)水面蒸發(fā)損失量和水庫(kù)滲漏損失量，經(jīng)計(jì)算，各水庫(kù)95%保證率下的可供水量為751.89萬(wàn)m3。

2030年登封市中心城區(qū)年需水量為2908.20萬(wàn)m3，現(xiàn)有水庫(kù)的年可供水量為751.89萬(wàn)m3，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于中心城區(qū)的年需水量，缺水量為2156.31萬(wàn)m3。根據(jù)工程規(guī)劃，擬從白沙水庫(kù)引水，而白沙水庫(kù)為多年調(diào)節(jié)水庫(kù)，需根據(jù)白沙水庫(kù)現(xiàn)狀各個(gè)用水對(duì)象用水量和本工程所需水量對(duì)該水庫(kù)進(jìn)行興利調(diào)節(jié)計(jì)算，以判斷是否能滿足該工程需水量要求，

4、白沙水庫(kù)興利調(diào)節(jié)計(jì)算

4.1 用水量分析計(jì)算

白沙水庫(kù)用水主要包括白沙灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉用水、禹州市龍崗電廠和華潤(rùn)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(qū)農(nóng)業(yè)用水量分析計(jì)算

白沙灌區(qū)灌溉面積為24.3萬(wàn)畝，作物種植比例為：小麥占70%，晚秋占65%，早秋占30%，復(fù)種指數(shù)為1.65，灌溉保證率為75%，灌區(qū)多年平均灌溉綜合凈定額為157.6萬(wàn)m3/萬(wàn)畝，灌溉水利用系數(shù)取0.65，多年平均灌溉綜合毛定額為242萬(wàn)m3/萬(wàn)畝，經(jīng)計(jì)算，多年平均用水量為5880.6萬(wàn)m3。

（2）電廠用水量分析計(jì)算

根據(jù)河南省水利廳批復(fù)，白沙水庫(kù)每年向禹州市龍崗電廠供水1405萬(wàn)m3，根據(jù)淮委許可【2010】51號(hào)文，白沙水庫(kù)每年向華潤(rùn)電力登封有限公司供水208萬(wàn)m3，即電廠每年用水量為1613萬(wàn)m3。

（3）城市生活需水量分析計(jì)算

目前白沙水庫(kù)暫無(wú)城市生活用水對(duì)象，本工程擬以白沙水庫(kù)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(rùn)電廠按批復(fù)供水量進(jìn)行逐月分配。

（2）白沙水庫(kù)死水位209.0m，相應(yīng)庫(kù)容984萬(wàn)m3，當(dāng)庫(kù)水位低于死水位209.0m時(shí)，為保證水庫(kù)大壩安全，停止向電廠供水。

（3）當(dāng)白沙水庫(kù)水量不能全部滿足各個(gè)用水對(duì)象保證率時(shí)候，根據(jù)供水保證率由高到低的原則，首先滿足城鎮(zhèn)供水，其次滿足電廠用水，最后滿足白沙灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉用水。

（4）白沙灌區(qū)地下水資源利用：規(guī)劃龍崗電廠供水項(xiàng)目時(shí)，為了利用白沙灌區(qū)地下水資源，把10萬(wàn)畝灌區(qū)灌溉面積渠灌改井灌，當(dāng)白沙水庫(kù)供水不足時(shí)，可開(kāi)采灌區(qū)地下水，灌區(qū)實(shí)施井渠結(jié)合供水方案。

4.3 長(zhǎng)系列時(shí)歷法興利調(diào)節(jié)計(jì)算。

根據(jù)白沙水庫(kù)和供水區(qū)內(nèi)歷年各月、各旬扣除蒸發(fā)、滲漏損失后的可供水量以及供水區(qū)內(nèi)歷年各月、旬需水量，采用時(shí)歷法按以下公式分別進(jìn)行供需調(diào)節(jié)計(jì)算，計(jì)算公式：

W余缺=W來(lái)-W蒸-W滲-W用±△V

式中：

W余缺——計(jì)算時(shí)段內(nèi)余水或缺水：

W來(lái)——計(jì)算時(shí)段內(nèi)水庫(kù)和供水內(nèi)山泉來(lái)水；

W蒸——計(jì)算時(shí)段內(nèi)水庫(kù)蒸發(fā)量；

W用——計(jì)算時(shí)段內(nèi)需水量；

△V——計(jì)算時(shí)段內(nèi)水庫(kù)調(diào)蓄水量，與水庫(kù)調(diào)度運(yùn)用計(jì)劃有關(guān)，增量為+，減量為-。

經(jīng)計(jì)算，水廠供水保證率為100%、電廠保證率為74.58%，農(nóng)業(yè)灌溉保證率為37.29%，白沙水庫(kù)的水量不能滿足各個(gè)用水對(duì)象相應(yīng)保證率水量的的需求，在犧牲了白沙灌區(qū)農(nóng)業(yè)保證率和電廠用水保證率的前提下，水廠供水滿足了設(shè)計(jì)要求。

5、供水規(guī)模確定

經(jīng)過(guò)需水量分析預(yù)測(cè)、現(xiàn)有可供水量分析預(yù)測(cè)和水庫(kù)興利調(diào)節(jié)后，確定本工程每年可從白沙水庫(kù)引水2156.31萬(wàn)m3，供水規(guī)模確定為6萬(wàn)m3/d。