馬蹄水庫(kù)取用水及退水方案合理性水資源論證

(遵義水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，貴州 遵義 563000)

馬蹄水庫(kù)位于貴州省遵義市播州區(qū)馬蹄集鎮(zhèn)北面黑水河上，水庫(kù)大壩為重力壩，壩頂高程892.00m，最大壩高39.50m，水庫(kù)校核(P=0.2%)洪水位890.99m，設(shè)計(jì)(P=2%)洪水位890.02m，正常蓄水位890.00m；水庫(kù)總庫(kù)容1310萬(wàn)m3，興利庫(kù)容1102萬(wàn)m3，馬蹄水庫(kù)是一座工程等別為Ⅲ等的以經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)供水、集鎮(zhèn)供水、農(nóng)村人飲及農(nóng)田灌溉為主的中型多年調(diào)節(jié)水庫(kù)。

馬蹄水庫(kù)多年平均供水量1830萬(wàn)m3/a(經(jīng)開區(qū)供水量1294萬(wàn)m3/a、集鎮(zhèn)供水量446萬(wàn)m3/a、農(nóng)村人飲供水量63.5萬(wàn)m3/a、多年平均灌溉供水量26.5萬(wàn)m3/a)；水庫(kù)設(shè)計(jì)供水能力1835萬(wàn)m3/a(P=95%經(jīng)開區(qū)供水1294萬(wàn)m3/a、P=95%集鎮(zhèn)供水量446萬(wàn)m3/a、P=95%農(nóng)村人飲供水量63.5萬(wàn)m3/a、P=80%灌溉供水量31.5萬(wàn)m3/a)，水量利用率47%。

1 區(qū)域水資源狀況及開發(fā)利用現(xiàn)狀

1.1 流域概況

馬蹄水庫(kù)所在河流黑水河發(fā)源于播州區(qū)楓香鎮(zhèn)青坑村梨樹坪，山頂海拔1410m，水庫(kù)自東北向西南流，經(jīng)田灣、山花山、馬登、上溫水、下溫水等地，于新橋處納右岸石橋溝后，自西北向東南流約0.50km納右岸較大支流關(guān)河，再經(jīng)黑水橋、底莊壩等地，于高爐處匯入偏巖河，匯口處海拔772m。黑水河穿行于中、低山峽谷，流域水系較為發(fā)育，主要支流有右岸的石橋溝、關(guān)河等，水系呈樹枝狀展布。根據(jù)水文地質(zhì)調(diào)查，在流域的西北面有洪關(guān)壩閉流區(qū)，閉流區(qū)流域面積27.4km2，該區(qū)地表水經(jīng)∈1q層K11溶洞進(jìn)入地下伏流后由K10溶洞流出，再經(jīng)K9溶洞流進(jìn)地下暗河，最終在∈1q層與∈2g分界線附近的K6溶洞溢出，排入庫(kù)區(qū)右岸支流關(guān)河。黑水河流域面積148km2(其中明流區(qū)流域面積121km2、閉流區(qū)流域面積27.40km2)，多年平均徑流量5920萬(wàn)m3，河長(zhǎng)26.7km，流域形狀系數(shù)0.17，主河道加權(quán)平均坡降12‰。

1.2 水資源狀況

1.2.1 區(qū)域水資源總量

分析范圍流域面積為508km2，地下水向分析范圍內(nèi)的黑水河、白臘河、滸洋水、石關(guān)河及各河流支流排泄，項(xiàng)目區(qū)水資源總量基本等于河川徑流量。根據(jù)貴州省1956—2000年同步期降水量和年徑流深均值等值線圖，結(jié)合周邊雨量站進(jìn)行分析，得多年平均面降雨量為969.80mm。區(qū)域徑流以木孔水文站(流域面積999km2，多年平均流量13.50m3/s，多年平均面降雨量1004.40mm)為參證站，采用水文比擬法并結(jié)合降雨修正來推求[1-2]，經(jīng)計(jì)算分析范圍內(nèi)水資源總量為2.03億m3。分析范圍內(nèi)各設(shè)計(jì)頻率水資源量見表1。

表1 分析范圍各設(shè)計(jì)頻率水資源量

1.2.2 水資源特點(diǎn)

在年際變化上，徑流變差系數(shù)Cv=0.31，最大、最小年徑流量為多年平均徑流量的1.67倍和0.42倍。在年內(nèi)分配上，豐水期共6個(gè)月(每年5—10月)徑流量占全年徑流量的77%，枯水期6個(gè)月(11—次年4月)徑流量占全年徑流量的23%，徑流年內(nèi)分配也不均勻。分析范圍水資源量2.03億m3、總?cè)丝?9.3萬(wàn)、耕地17.9萬(wàn)畝，人均占有水資源量1052m3，約是遵義市2015年人均水資源量(2393m3)的44%、貴州省2015年人均水資源量(2900m3)的36%，為全國(guó)2015年人均水資源量(2200m3)的48%，畝均占有水資源量1134m3。人均占有水資源量較地區(qū)和全國(guó)為低，屬水資源較缺乏的區(qū)域。根據(jù)水質(zhì)檢測(cè)結(jié)果，取水河段現(xiàn)狀水質(zhì)優(yōu)良，各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)均能達(dá)到Ⅲ類水質(zhì)。

1.3 水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀

分析范圍內(nèi)水資源總量2.03億m3，2015年供水工程設(shè)計(jì)供水能力為2358萬(wàn)m3，無(wú)向分析范圍外供水,水資源開發(fā)利用率僅為12%，開發(fā)利用程度較低，具有較大水資源開發(fā)利用潛力。為促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，有條件和必要對(duì)項(xiàng)目區(qū)水資源進(jìn)行進(jìn)一步的開發(fā)利用，同時(shí)需積極改變用水結(jié)構(gòu)以促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)健康發(fā)展[1]。

2 工程取用水合理性分析

2.1 取水合理性分析

馬蹄水庫(kù)壩址處多年平均設(shè)計(jì)徑流量3930萬(wàn)m3。工程任務(wù)為經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)供水、集鎮(zhèn)供水、農(nóng)村人飲及農(nóng)田灌溉。經(jīng)水庫(kù)調(diào)節(jié)后，馬蹄水庫(kù)供水能力能滿足工程設(shè)計(jì)取水量1835萬(wàn)m3(P=95%經(jīng)開區(qū)供水1294萬(wàn)m3/a、P=95%集鎮(zhèn)供水量446萬(wàn)m3/a、P=95%農(nóng)村人飲供水量63.5萬(wàn)m3/a、P=80%農(nóng)田灌溉供水量31.5萬(wàn)m3/a)需求。水庫(kù)屬多年調(diào)節(jié)水庫(kù)，供水、取水量均較大，但庫(kù)容系數(shù)僅為28%，水量交換較為頻繁[3]；水庫(kù)上游污染源很少，為Ⅲ類水質(zhì)。區(qū)域水資源現(xiàn)狀條件能滿足馬蹄水庫(kù)項(xiàng)目的取水需求?！蹲窳x市播州區(qū)和平(鴨溪)經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)及周邊區(qū)域供水配置方案》在對(duì)區(qū)域周邊河流及區(qū)域內(nèi)現(xiàn)有水源工程調(diào)查的基礎(chǔ)上本著節(jié)約用水的思路確定了合理需水量并考慮了再生水利用，進(jìn)而對(duì)區(qū)內(nèi)可開發(fā)利用水資源進(jìn)行進(jìn)一步研究，提出了擬建的水源工程方案。經(jīng)分析計(jì)算，馬蹄水庫(kù)與規(guī)劃的其他水源工程相結(jié)合方案可滿足區(qū)域用水要求，因此，其水源配置方案是合理的。

2.2 用水合理性分析

馬蹄水庫(kù)工程采用“不同類別用地用水量指標(biāo)法”計(jì)算了工業(yè)用水量，工業(yè)用地、居住用地、公共設(shè)施用地等地類用水定額分別為1.5萬(wàn)m3/(km2·d)、1.0萬(wàn)m3/(km2·d)、0.3萬(wàn)m3/(km2·d)。分析表明：馬蹄水庫(kù)提供的工業(yè)園區(qū)用水量1294萬(wàn)m3/a、集鎮(zhèn)用水量446萬(wàn)m3/a、農(nóng)村人飲用水量63.5萬(wàn)m3/a和P=80%灌溉用水量31.5萬(wàn)m3/a均是合理的。

2.3 工程水量平衡分析

經(jīng)開區(qū)、集鎮(zhèn)及農(nóng)村人飲供水保證率取95%，灌溉保證率取80%。馬蹄水庫(kù)多年平均入庫(kù)徑流量3930萬(wàn)m3，水庫(kù)正常蓄水位庫(kù)容1220萬(wàn)m3，興利庫(kù)容1102萬(wàn)m3，庫(kù)容系數(shù)28%，屬多年調(diào)節(jié)水庫(kù)。在考慮生態(tài)用水、水庫(kù)蒸發(fā)滲漏損失的情況下，經(jīng)長(zhǎng)系列水利調(diào)節(jié)計(jì)算，馬蹄水庫(kù)設(shè)計(jì)總供水量1835萬(wàn)m3，多年平均供水量1830萬(wàn)m3。工程取用水量分析成果見表2。

表2 水量平衡分析成果 單位：萬(wàn)m3/a

由表2可知：馬蹄水庫(kù)P=80%年入庫(kù)徑流量2850萬(wàn)m3/a，下放生態(tài)用水429萬(wàn)m3/a，水庫(kù)蒸發(fā)滲漏損失122萬(wàn)m3/a，水庫(kù)供水量1835萬(wàn)m3/a，溢洪道退水464萬(wàn)m3/a；馬蹄水庫(kù)P=95%年入庫(kù)徑流量2110萬(wàn)m3，通過水庫(kù)調(diào)蓄跨年度調(diào)入水量268萬(wàn)m3，下放生態(tài)用水429萬(wàn)m3/a，水庫(kù)蒸發(fā)滲漏損失122萬(wàn)m3/a，水庫(kù)供水量1827萬(wàn)m3/a，無(wú)溢洪道退水。馬蹄水庫(kù)多年平均入庫(kù)徑流量3930萬(wàn)m3/a，下放生態(tài)用水429萬(wàn)m3/a，水庫(kù)蒸發(fā)滲漏損失122萬(wàn)m3/a，水庫(kù)供水量1830萬(wàn)m3/a，溢洪道退水(即棄水)1549萬(wàn)m3/a。

2.4 取水可靠性分析

分析表明：馬蹄水庫(kù)的取用水量適中，取水口選址合理。取水對(duì)區(qū)域水資源可利用量有一定影響，但水庫(kù)多年平均取水量為1830萬(wàn)m3/a，占分析范圍內(nèi)多年平均徑流量2.03億m3的9%，比重小，取水對(duì)其他用水戶和生態(tài)用水影響較小。馬蹄水庫(kù)取水水質(zhì)良好，取水口布置合理，取水水源可靠性高。

3 工程退水方案合理性分析

3.1 退水總量分析

馬蹄水庫(kù)建設(shè)期生產(chǎn)用水退水總量為13.8萬(wàn)m3(其中，大壩樞紐區(qū)為9.0萬(wàn)m3，輸水工程區(qū)為4.8萬(wàn)m3)，生活用水退水總量為4.18萬(wàn)m3(其中，大壩樞紐區(qū)為2.58萬(wàn)m3，輸水工程區(qū)為1.6萬(wàn)m3)。運(yùn)行期經(jīng)開區(qū)用水退水總量為721萬(wàn)m3/a(其中，居民生活、公共設(shè)施及商業(yè)用水退水量為317萬(wàn)m3/a，工業(yè)用水等退水量為404萬(wàn)m3/a)；集鎮(zhèn)用水退水總量為290萬(wàn)m3/a(其中，馬蹄集鎮(zhèn)84.5萬(wàn)m3/a，泮水集鎮(zhèn)87.8萬(wàn)m3/a，楓香集鎮(zhèn)118萬(wàn)m3/a)；農(nóng)村人飲用水退水總量6.35萬(wàn)m3/a；農(nóng)灌用水退水量9.28萬(wàn)m3/a。

退水分析中，建設(shè)期生產(chǎn)用水退水量按用水量的20%計(jì)，生活用水退水量按用水量的80%計(jì)；運(yùn)行期經(jīng)開區(qū)居民生活、公共設(shè)施及商業(yè)用水退水量按用水量的65%計(jì)，工業(yè)用水退水量按用水量的50%計(jì)；運(yùn)行期集鎮(zhèn)用水退水量按用水量的65%計(jì)，農(nóng)村人飲用水退水量按用水量的10%計(jì)，農(nóng)灌用水退水量水田按用水量35%計(jì)、旱地按用水量10%計(jì)。退水總量分析計(jì)算是合理的。

3.2 退水方案合理性分析

建設(shè)期退水方案：馬蹄水庫(kù)大壩樞紐區(qū)生產(chǎn)用水退水采用三級(jí)沉淀法處理后全部回用；輸水工程區(qū)退水量小且較為分散，廢水采用三級(jí)沉淀法處理后回用，不進(jìn)入河道[4]；生活廢水采用厭氧生物濾池法處理達(dá)標(biāo)后回用于生產(chǎn)和施工道路澆灑，綠地除塵或附近農(nóng)灌，不進(jìn)入河道。

運(yùn)行期退水方案：經(jīng)開區(qū)工業(yè)污廢水需企業(yè)自行處理達(dá)到工業(yè)用水的復(fù)用標(biāo)準(zhǔn)，其余排入園區(qū)污水管網(wǎng)的污水排放標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合《污水排入城市下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(CJ 343—2010)的相關(guān)要求[5]；經(jīng)開區(qū)廢污水經(jīng)污水處理廠處理后出水符合《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918—2002)中的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)后排放。集鎮(zhèn)用水退水經(jīng)各污水處理廠處理達(dá)標(biāo)后排放；農(nóng)村人飲退水進(jìn)入旱廁或小型人工濕地，不進(jìn)入河道；農(nóng)田灌溉用水退水屬面源污染，退水難以集中收集處理，不必考慮退水處理方案。

3.3 退水口合理性分析

馬蹄水庫(kù)項(xiàng)目建設(shè)期間大壩樞紐區(qū)和輸水工程區(qū)的生產(chǎn)、生活污廢水經(jīng)達(dá)標(biāo)處理后回用，不設(shè)退水口；馬蹄水庫(kù)建成供水后，經(jīng)開區(qū)和集鎮(zhèn)用水退水按規(guī)劃將納入集鎮(zhèn)污水處理廠處理，退水經(jīng)達(dá)標(biāo)后統(tǒng)一排放，污水處理廠入河排污口由專課論證確定，以保證退水口河段水質(zhì)滿足水功能區(qū)水質(zhì)要求。

3.4 分析結(jié)果綜述

綜上所述，馬蹄水庫(kù)的退水總量分析是合理的，建設(shè)期退水對(duì)水功能區(qū)的影響很小且是暫時(shí)性的，運(yùn)行期污水經(jīng)污水處理廠處理后達(dá)標(biāo)排放，要求受納水體在接納經(jīng)處理的污水后水質(zhì)類別不改變，因此，退水方案是合理可行的。

4 結(jié) 語(yǔ)

馬蹄水庫(kù)屬水利基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目，符合國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策，屬于民生工程。水庫(kù)多年平均取水量1830萬(wàn)m3/a，占馬蹄水庫(kù)壩址多年平均入庫(kù)徑流量(3930萬(wàn)m3)的47%；下放生態(tài)用水量393萬(wàn)m3/a，占徑流量的10%。馬蹄水庫(kù)取水可靠性高、取水量適中、取水口布置合理且水質(zhì)有保障。水庫(kù)建設(shè)期退水總量18萬(wàn)m3，運(yùn)行期退水總量1027萬(wàn)m3/a，退水經(jīng)污水處理廠處理達(dá)標(biāo)后排放，退水口河段水質(zhì)滿足水功能區(qū)水質(zhì)要求，退水方案合理可行。水庫(kù)取用水及退水對(duì)分析范圍內(nèi)其他用水戶和河道生態(tài)環(huán)境影響較小，項(xiàng)目取用水及退水方案是合理可行的。