陜西省洛川縣秦關(guān)及土基集中供水工程水源選擇及合理性分析

馮翠平

（陜西省洛川縣水務(wù)局水利工作隊(duì)，陜西 延安 727400）

洛川縣地處陜西省北部，黃土高原南部，洛河中游，屬黃土高原溝壑區(qū)。秦關(guān)鄉(xiāng)和土基鎮(zhèn)位于洛川縣城以東南約23 km處，現(xiàn)有供水站1個(gè)—南月合供水站，建于1993年，由于無凈化消毒工藝，其水質(zhì)難以滿足生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。此外，水源泵站年久失修，水泵及配電設(shè)備舊損嚴(yán)重，出水量嚴(yán)重下降，且故障頻現(xiàn)，難以正常運(yùn)行。塬面管網(wǎng)管接頭松脫現(xiàn)象嚴(yán)重，導(dǎo)致較大的水量漏失。目前，供水站已不能發(fā)揮原有的供水能力，現(xiàn)有供水范圍內(nèi)用水量無法保障，嚴(yán)重影響著生產(chǎn)生活和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。供水工程的修建是當(dāng)?shù)厝罕娮铌P(guān)心、最迫切的現(xiàn)實(shí)需求。

1 秦關(guān)、土基集中供水工程概述

洛川縣秦關(guān)、土基集中供水工程擬提供秦關(guān)鄉(xiāng)和土基鎮(zhèn)共42個(gè)村組，總?cè)藬?shù)18469人的安全用水。該工程供水規(guī)模為水廠最高日供水能力，即居民生活用水量、公共建筑用水量、管網(wǎng)漏失水量和未預(yù)見用水量之和[1]。通過相關(guān)數(shù)據(jù)分析計(jì)算得知，洛川縣秦關(guān)、土基集中供水工程的供水總量為1170 m3/d。

2 集中供水工程水源選擇

2.1 水源選擇的原則

（1）水量豐富，水質(zhì)良好的水源；

（2）優(yōu)先選擇水量滿足所建供水工程的需水量，且無需處理或經(jīng)簡(jiǎn)單工藝處理后可供使用的水源；

（3）對(duì)于農(nóng)村集中供水工程的特點(diǎn)，在滿足工程需求的基礎(chǔ)上，應(yīng)選取工程建設(shè)成本較低的水源；

（4）若供水工程水源是地表水，則需保證其枯水期保證率不得低于90%[2][3]；

（5）水源可通過管網(wǎng)延伸供水的水源。

2.2 水源選擇

秦關(guān)、土基集中供水工程可就近利用的水源有地下水和地表水，但地下水埋藏在100 m以下，出水量小，開采利用成本大且無法滿足項(xiàng)目區(qū)對(duì)水量的需求，故選擇地表水作為供水水源。該供水工程的地表水資源主要來源有洛河一級(jí)支流黃連河和馬茹溝，其中，馬茹溝水量經(jīng)水文計(jì)算，日保證率P=90%的日徑流量為619 m3/d，不能滿足供水項(xiàng)目設(shè)計(jì)日取水量1170 m3/d的要求；黃連河水量較豐富，可滿足本工程的需水量要求[4][5]。

黃連河是洛河的一級(jí)支流，全流域面積248.6 km2，河長(zhǎng)37 km，平均比降為12.9‰，取水點(diǎn)控制流域面積為199 km2，河長(zhǎng)28 km，平均比降為16.3‰。黃連河河段取水位置有兩處可供選擇：黨家塔村附近溝底河段、劉星村河段。黨家塔村附近溝底河段的優(yōu)點(diǎn)是可利用20世紀(jì)80年代建成的“黨家塔抽水灌溉工程”的滾水壩、引水口及上塬管坡。劉星村河段的優(yōu)點(diǎn)是相對(duì)于黨家塔村附近溝底河段可減少提水高度約60 m，減少一級(jí)加壓泵站；其缺點(diǎn)相對(duì)于黨家塔村附近溝底河段需修建約80 m長(zhǎng)漿砌石壩一座及修整開挖1300 m上塬管坡。按照設(shè)計(jì)運(yùn)行年限10年計(jì)算，黨家塔村附近溝底河段比劉星村河段節(jié)約資金約82萬人民幣。故從經(jīng)濟(jì)上考慮，黨家塔村附近溝底河段優(yōu)于劉星村河段。從技術(shù)上分析，利用黨家塔附近已建成的滾水壩可縮短工期，且劉星村河段壓力管線地形較為復(fù)雜，跨越兩個(gè)小溝，施工難度較大。因此，該供水工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)推薦選用黨家塔村附近溝底河段作為水源的取水位置。

3 水源合理性分析

3.1 日保證流量分析

由于黃連河黨家塔村附近溝底河段無實(shí)測(cè)徑流資料，只能通過間接途徑推求其日保證流量，即以黃陵水文站為參證站。根據(jù)“延安市實(shí)用水文手冊(cè)”，采用下式計(jì)算黨家塔村附近溝底河段的日保證流量[6]：

式中：qp、QP為某設(shè)計(jì)保證率的設(shè)計(jì)站和參證站的日平均流量，m3/s；f、F 為設(shè)計(jì)站和參證站控制流域面積，km2；h、H 為設(shè)計(jì)站和參證站的多年平均徑流深，mm。

當(dāng)設(shè)計(jì)保證率取90%時(shí)，由“延安市實(shí)用水文手冊(cè)”的黃陵水文站Qp=0.904 m3/s，H=57 mm，代入上式，計(jì)算得本工程站址日保證率P=90%時(shí)的保證流量=0.0501 m3/s，即日保證率P=90%的日徑流量WP=90%=4332 m3。

3.2 典型年枯水期日徑流量分析

以黃陵水文站為參證站推求枯水期日徑流量，由“延安市水文手冊(cè)”提供的黃陵站典型年年徑流量的年內(nèi)分配見表1：

參照《村鎮(zhèn)供水工程技術(shù)規(guī)范（SL310-2004）》和“陜西省村鎮(zhèn)供水工程初步設(shè)計(jì)要點(diǎn)”，在對(duì)地表水源進(jìn)行分析時(shí)，是以干旱年枯水期作為時(shí)段的，干旱年的保證率為90%。在徑流分析中，只需要確定干旱年枯水期的徑流日分配流量，而不必對(duì)徑流年內(nèi)分配進(jìn)行嚴(yán)格意義上的分析。

表1 黃陵站典型年年徑流量年內(nèi)分配表

從表1可以看出，黃陵水文站在頻率P=75%時(shí)，12月份的徑流量占全年比例最小，只有4.8%，而P=95%時(shí)，8月份的徑流量占全年比例最小，僅有4.4%，兩者比例比較接近。在該地區(qū)，一般枯水期主要出現(xiàn)在12月～2月，因此，從水文現(xiàn)象的基本規(guī)律和供水安全角度考慮，當(dāng)P=90%時(shí)，取12月份為枯水期，徑流量取全年的4.8%，相應(yīng)的月徑流量為4.8%×336.71×104=16.16×104m3。由于枯水期的徑流主要補(bǔ)給來源是深層地下水，徑流量相對(duì)穩(wěn)定，枯水期的日平均流量可用月平均流量代替，則日徑流量為 16.16×104/31=5214 m3[6]。

3.3 水源水質(zhì)分析

黃連河流域各溝谷坡面經(jīng)多年人工植樹造林，溝坡植被狀況逐漸好轉(zhuǎn)，基本被植被所覆蓋，流域內(nèi)無工業(yè)企業(yè)及人為污染的影響。水源水樣的化驗(yàn)結(jié)果表明，水源水質(zhì)符合《生活飲用水水源水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（CJ3020）的要求[7]。

黃連河按日保證流量分析可知，黃連河在工程取水點(diǎn)處日保證率P=90%時(shí)的日徑流量為4332 m3/d；在典型年枯水期工程取水點(diǎn)處P=90%枯水期的日徑流量為5214 m3/d。洛川縣秦關(guān)、土基集中供水工程的供水總量為1170 m3/d，兩種水文分析計(jì)算的河水流量均大于該工程的供水總量，取水保證率可得到滿足，且水質(zhì)符合要求。

4 結(jié)論

為滿足洛川縣秦關(guān)、土基鎮(zhèn)42個(gè)村組，總?cè)藬?shù)18469人的用水安全需求，結(jié)合該縣為蘋果種植主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)區(qū)等現(xiàn)實(shí)情況，確定秦關(guān)、土基集中供水工程的供水總量為1170 m3/d。在此基礎(chǔ)上，重點(diǎn)討論該集中供水工程水源的選擇，并分析選擇該水源的合理性。依據(jù)水質(zhì)、水量等水源選擇的原則，推薦選擇黃連河黨家塔村附近溝底河段作為該供水站的水源。通過對(duì)黃連河黨家塔村附近溝底河段日保證流量和典型年枯水期日徑流量進(jìn)行計(jì)算得出，確定選擇水源在水量上滿足供水工程的需求，且水質(zhì)符合《生活飲用水水源水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》，故水源選擇合理。該集中供水站的建設(shè)對(duì)積極推進(jìn)農(nóng)村安全飲水工程的建設(shè)，解決洛川縣秦關(guān)、土基鎮(zhèn)居民用水的需求具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。