東江-東莞供水工程江庫聯(lián)網(wǎng)工程方案比選研究

張麗娟 韓江

摘要：為選擇東江-東莞供水工程的最優(yōu)方案，對工程中東江與水庫聯(lián)網(wǎng)方案進(jìn)行了研究。分析了鯉魚洲、沙角和鰲峙塘3個取水方案的優(yōu)缺點，比較了松木山、蘆花坑等9座水庫間的環(huán)狀閉合、環(huán)狀不閉合和樹狀聯(lián)網(wǎng)方式的優(yōu)劣。最終推薦采用沙角取水和環(huán)狀閉合水庫聯(lián)網(wǎng)的方式。推薦方案達(dá)到了抽引東江水入水庫調(diào)蓄的要求，可提高東莞市中部及沿海片區(qū)供水保證率，緩解供需矛盾。

關(guān)鍵詞：取水口; 供水保證率; 江庫聯(lián)網(wǎng)工程; 供水工程; 東莞市

中圖法分類號： TV212文獻(xiàn)標(biāo)志碼： ADOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2019.02.029

1問題的提出

東莞市地處東江三角洲，人口稠密、經(jīng)濟發(fā)達(dá)，分為石馬河片、中部及沿海片和水鄉(xiāng)片三部分。中部及沿海片位于東莞中部，包括莞城區(qū)、長安鎮(zhèn)、松山湖科技產(chǎn)業(yè)園等共15個鎮(zhèn)區(qū)，面積1 140.4 km?人口350.98萬人，地區(qū)生產(chǎn)總值439億元（占全市的38.0%）。隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，該片區(qū)需水量劇增，供需矛盾日益加劇，缺水問題已成為經(jīng)濟進(jìn)一步發(fā)展的制約因素。該片84%的供水來自于東江，現(xiàn)水廠供水規(guī)模約206萬m?3/d。 據(jù)測算，95%年（如1991年）來水情況下，年缺水量52 102萬m?3，缺水率為53.4%。長安、虎門、大朗3個經(jīng)濟發(fā)達(dá)鎮(zhèn)處于現(xiàn)狀供水系統(tǒng)末端，水量水壓長期不足，給人民生活生產(chǎn)帶來了嚴(yán)重影響。為此，《東莞市水資源綜合規(guī)劃水資源配置專題報告》[1]提出興建東江與水庫聯(lián)網(wǎng)供水工程（簡稱“江庫聯(lián)網(wǎng)工程”），將東江和東部片區(qū)既有的9座水庫聯(lián)合起來，抽引東江水入水庫調(diào)蓄，通過9座水庫聯(lián)網(wǎng)調(diào)度，提高東莞市中部及沿海片區(qū)供水保證率和應(yīng)對水事故的能力，保障社會、經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。

2工程概述

東江發(fā)源于江西省尋鄔縣的椏髻缽，于東莞市橋頭鎮(zhèn)的東江村流入東莞境內(nèi)，境內(nèi)干流長35 km，干流過石龍后分為北干流和南支流。東莞江庫聯(lián)網(wǎng)工程由東江取水泵站、輸水線路、2處加壓泵站（泰崗圩、同沙）和9座水庫（松木山、同沙、橫崗、水濂山、白坑、蘆花坑、蓮花山、馬尾和五點梅）組成，其中蓮花山、馬尾和五點梅3庫已互通[2]。工程總體布置見圖1。9座水庫總集水面積241.37 km?2。沙角取水泵站和泰崗圩加壓泵站抽水流量均為27 m?3/s，同沙加壓泵站抽水流量為10.6 m?3/s。根據(jù)各水庫受水區(qū)需水要求和后置聯(lián)網(wǎng)水庫所需調(diào)蓄要求，結(jié)合抽水過程，經(jīng)長系列徑流調(diào)節(jié)分析，求得95%保證率的輸水能力作為輸水設(shè)計規(guī)模[3]。其中松木山-同沙段設(shè)計流量14.3m?3/s，橫崗-白坑段設(shè)計流量1.2 m?3/s。考慮來水、需水要求和水庫調(diào)蓄能力，按水量平衡方法進(jìn)行水資源供需分析，得2020年聯(lián)網(wǎng)工程最大供水規(guī)模253萬m?3/d，各水庫年總供水量為4.22億m?3。

3方案比較

3.1取水口方案比選

東江取水工程由取水口（取水泵站）和輸水總干線組成。取水口和輸水線路選擇是否恰當(dāng)，直接影響取水水質(zhì)和水量，投資、施工運行管理及河流的綜合利用[4-5]。根據(jù)實際條件，該工程有3個取水口可供選擇，分別是鯉魚洲、沙角和鰲峙塘。影響取水方案選擇的主要因素是水質(zhì)、輸水線路長度及施工難易程度和取水口條件等[6]。

3.1.1水 質(zhì)

東莞市經(jīng)濟發(fā)達(dá)，東江沿岸企業(yè)眾多、人口密集，極易發(fā)生東江突發(fā)水污染事件。東江三角洲潮汐屬不規(guī)則半日潮，約15 d為一個周期。受河道挖砂等人類活動的影響，河槽下切，潮汐動力增強，現(xiàn)狀咸潮已到達(dá)莞城區(qū)段。

鯉魚洲取水口位于東江的上游，至聯(lián)網(wǎng)水庫35 km，集水區(qū)面積347 km?該取水口由于接納的污染物少，水質(zhì)良好，也不受咸潮影響。附近的石龍南站的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，除溶解氧、五日生化需氧量和氨氮為Ⅲ～Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)及鐵指標(biāo)不達(dá)標(biāo)外，其余指標(biāo)均能達(dá)到Ⅰ～Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)。

沙角取水口位于鯉魚洲取水口下游5 km，其間有幾處企業(yè)排污口和一些居民生活污水排入東江，水質(zhì)比鯉魚洲取水口差。附近的石龍北站水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，溶解氧為Ⅲ～Ⅳ類，氨氮為Ⅲ～劣Ⅴ類。該取水口也不會受到咸潮影響。

鰲峙塘取水口處于最下游，受沙河、寒溪水河雨洪污水匯入影響，且受咸潮威脅的可能性較大，水質(zhì)難以保證。

3.1.2輸水總干線長度及施工難易程度

輸水總干線是從取水口到聯(lián)網(wǎng)水庫始端松木山水庫的線路（含沙角取水泵站和泰崗圩加壓泵站），沿東引運河、寒溪水、松木山水左岸，至松木山水庫。總干線采用箱涵輸水。

3個取水口方案輸水線路長短不一，建筑物種類、數(shù)量及地形條件不同。鯉魚洲取水口輸水總干線長35 km，為3方案之最，投資約為19.7億元，施工難度最大，與當(dāng)?shù)匾?guī)劃的黃大仙公園不協(xié)調(diào)。沙角取水口總干線長30 km，投資15.5億元，施工條件相對較好，且對環(huán)境影響較小。鰲峙塘取水口總干線長16 km，投資約為11.4億元。

3.1.3取水口條件

取水口條件包括取水口的水力條件和工程地質(zhì)條件[7-8]。沙角取水口位于東江南岸角新圍一村附近的沖積臺地上，臺面高程約8.40～12.70 m，前緣為沙角沙場。取水口位于河道凹岸，地面起伏較大，第四系松散覆蓋層厚約18 m，地下水位較高，存在開挖邊坡穩(wěn)定問題，采用護岸及穩(wěn)定岸線的工程措施后可以滿足取水條件要求。

鯉魚洲取水口臺面高程為9.20～13.50 m，呈兩級階梯狀，西北低，東南高，地下水位埋深2 m，也存在泵站施工開挖邊坡穩(wěn)定問題。

鰲峙塘取水口泵站取水水流條件最好，臺面高程為6.64～8.50 m。地基土為全風(fēng)化土，厚度大，岸坡及岸線穩(wěn)定。

3個取水方案優(yōu)缺點比較結(jié)果見表1。

表13個取水方案優(yōu)缺點比較Tab.1Comparation of three pumping site schemes

取水口優(yōu)點缺點

鯉魚洲處于最上游，水質(zhì)最優(yōu)，輻射范圍廣，取水口條件好輸水線路最長，投資高，拆遷征地及施工困難

沙角水質(zhì)可以滿足供水的要求，輸水線路長度適中，供水范圍較廣，施工較容易取水口條件一般

鰲峙塘輸水線路最短，施工難度小，投資低，取水口條件好受咸潮和沿線排污影響，輻射范圍最小

經(jīng)全面分析比較，沙角取水口條件最好，最終選定沙角取水口。

3.2水庫聯(lián)網(wǎng)方案優(yōu)選

9座水庫的聯(lián)接方式和輸水線路，是需要研究的重點。

3.2.1聯(lián)網(wǎng)方式布置

根據(jù)水庫地形條件以及盡量減小對周邊建筑物干擾的原則，擬定了3種聯(lián)網(wǎng)方式，見圖2。

（1）聯(lián)網(wǎng)方式1。東江干流取水入松木山水庫后分兩路，一路向蓮花山、馬尾、五點梅、蘆花坑水庫輸水（簡稱東線），東線最大輸水流量為12.3 m?3/s;另一路向同沙、橫崗、蘆花坑水庫輸水（簡稱西線）。兩條線在蘆花坑水庫閉合，形成環(huán)狀閉合網(wǎng)絡(luò)，線路總長47.16 km。

（2）聯(lián)網(wǎng)方式2。東線與聯(lián)網(wǎng)方式1相同，西線到白坑水庫止，形成了環(huán)狀不閉合聯(lián)網(wǎng)。線路總長41.76 km。

（3）聯(lián)網(wǎng)方式3。東線與聯(lián)網(wǎng)方式1相同，西線由松木山向橫崗和水濂山水庫輸水，中間分支向同沙、白坑及蘆花坑輸水。松木山與同沙不相聯(lián)，聯(lián)網(wǎng)方式3形成樹狀不閉合網(wǎng)絡(luò)。線路總長為48.34 km。

3.2.2聯(lián)網(wǎng)方案比選

聯(lián)網(wǎng)方式1中，松木山等6座水庫的水均可通往蘆花坑、馬尾和五點梅3座水庫，可解決長安、虎門兩鎮(zhèn)的嚴(yán)重缺水問題，供水量比聯(lián)網(wǎng)不抽水時增加2.25億 m?3，生活供水保證率達(dá)97%。環(huán)狀閉合型聯(lián)網(wǎng)方式水量調(diào)配能力強，投資約11.5億元。

聯(lián)網(wǎng)方式2可形成環(huán)狀不閉合輸水線路，縮短了蘆花坑水庫至白坑水庫間的距離5.4 km，可減少投資約0.85億元，但水蓮山、白坑、同沙和橫崗4座水庫無法與蘆花坑水庫聯(lián)通，所儲備的水量無法用于蘆花坑下游的長安鎮(zhèn)和虎門鎮(zhèn)。

聯(lián)網(wǎng)方式3通過干、支輸水線路連通各個水庫，供水保證率和聯(lián)網(wǎng)方式1相同，但輸水線路長度增加1.14 km，增加投資約2.3億元。

從供水保證率、經(jīng)濟、社會效益等因素綜合考慮，選取聯(lián)網(wǎng)方式1。

4結(jié) 語

本文對東江與水庫聯(lián)網(wǎng)工程取水與聯(lián)網(wǎng)方式選擇進(jìn)行了分析研究，通過對比分析鯉魚洲、沙角和鰲峙塘3個取水方案及松木山、蘆花坑等9座水庫間的環(huán)狀閉合、環(huán)狀不閉合和樹狀不閉合3種不同聯(lián)網(wǎng)方式，最終選定沙角取水加環(huán)狀閉合的水庫聯(lián)網(wǎng)方式。通過實際運行效果證明所選方案是合理的，充分發(fā)揮了現(xiàn)有水庫調(diào)蓄能力，改善了供水水質(zhì)，從而全面提高了東莞市中部及沿海片區(qū)供水保證率，可保障該片區(qū)社會、經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展。

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引用本文：張麗娟，韓江.東江-東莞供水工程江庫聯(lián)網(wǎng)工程方案比選研究[J].人民長江，2019，50（2）：166-168.

Scheme comparison of river-reservoir connection of Dongjiang River to Dongguan City water supply project

ZHANG Lijuan?，HAN Jiang?2

（1.School of Civil and Transportation， Guangdong University of Technology， Guangzhou 510006， China;2.China Water Resources Pearl River Planning Surveying &Designing Co.， Ltd， Guangzhou 510507， China）

Abstract： To select the optimized scheme of Dongjiang River to Dongguan City water supply project， research was conducted on the scheme of river and reservoir connection. In the research， the merits and demerits of 3 water intake sites called Liyuzhou， Shajiao and Aositang are analyzed. 3 connection schemes of circular closure， circular non-closure， dendritic structure for 9 reservoirs called Songmushan， Luhuakeng etc. were compared. The scheme of water intake at Shajiao and circular closure was proposed， which can meet reservoirs impounding demand of pumping from the Dongjiang River， increase water supply guarantee？for the central area as well as coastal area of Dongguan City， and ease water supply and demand contradiction.

Key words：river and reservoir connection; water intake; connection type; guarantee ratio of water supply; Dongguan City