策勒縣城鄉(xiāng)飲水安全工程水源比選及供水方案研究

李生福

（新疆金溝河流域管理局水利管理中心，新疆 沙灣 832100）

1 策勒縣城鄉(xiāng)飲水現(xiàn)狀及問題

策勒縣位于新疆維吾爾自治區(qū)南部、塔克拉瑪干大沙漠南緣，屬典型的暖溫帶大陸性干旱氣候。策勒縣通過十一五、十二五期間的擴(kuò)建、改建等飲水安全工程的實(shí)施現(xiàn)有水源水廠12座，均以地表水作為供水水源，供水總?cè)丝?2.3798萬人，年供水量406.2萬m3[1]。而策勒縣平原區(qū)有相當(dāng)一部分居民沒有吃上符合農(nóng)村生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的水，并且有不少工程由于當(dāng)時(shí)資金和技術(shù)的限制，在運(yùn)行后出現(xiàn)種種問題。存在的主要問題有[1]：

（1）水源水質(zhì)超標(biāo)。水質(zhì)達(dá)不到國家規(guī)定的生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，地下水氟含量超標(biāo)值在1.6 mg/L～1.7 mg/L之間。

（2）水工程簡(jiǎn)陋，建設(shè)規(guī)模小、標(biāo)準(zhǔn)低，配套設(shè)施少，入戶率不高，沒有徹底解決人畜飲水安全問題，供水能力達(dá)不到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

（3）運(yùn)行成本過高。調(diào)查資料表明，策勒縣農(nóng)村水廠全年總支出為308.8058萬元，全年總售水量140萬m3，單方水成本價(jià)為2.31元/m3，而售水價(jià)格僅為0.9元/m3。

（4）部分水廠已接近農(nóng)村水廠使用年限，機(jī)井建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低，水質(zhì)發(fā)生改變，不能達(dá)到國家規(guī)定的生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。

（5）人畜飲水管理運(yùn)行體制沒有健全完善，工程建成后不能很好的運(yùn)行。

為解決以上飲水安全問題，進(jìn)行策勒縣城鄉(xiāng)飲水安全工程建設(shè)項(xiàng)目，工程供水范圍包括策勒縣三鄉(xiāng)一鎮(zhèn)、天津工業(yè)園及奴爾鄉(xiāng)的城鄉(xiāng)居民及牲畜用水，工程現(xiàn)狀年為2017年，設(shè)計(jì)水平年為2030年。

2 項(xiàng)目區(qū)水源水質(zhì)情況

2.1 各水源水量

策勒縣地表徑流的年際變化不大，年內(nèi)分配不均。6月～8月為洪水期，水量占全年的76.9%，冬季徑流最小，水量占全年的2.89%，春季水量占全年的9.3%，秋季水量占全年的0.9%[2]。策勒縣主要河流徑流量見表1，河流月平均流量見表2。

表1 策勒縣主要河流徑流特征表

表2 策勒縣主要河流流量特征表

由于徑流在年內(nèi)分配不均，枯水期河水全部被灌區(qū)引盡，取水口下游河道變成干河。其余水量集中在夏季，通過河道下泄，在河道下游滲漏殆盡。

2.2 各水源水質(zhì)情況

對(duì)可為本工程供水的幾條河流的水質(zhì)進(jìn)行最新的水質(zhì)化驗(yàn)，結(jié)果顯示策勒河的兩個(gè)水樣存在氯化物、硫酸鹽、溶解性總固體、總硬度和放射性等指標(biāo)超標(biāo)[3]。恰哈河的水質(zhì)相對(duì)較好，努爾河的兩個(gè)水樣水質(zhì)也較好，但存在pH值超標(biāo)，可以通過常規(guī)水處理措施解決。而策勒河的超標(biāo)指標(biāo)通過常規(guī)水處理措施難以解決。

3 水源選擇

3.1 水源初選

策勒縣境內(nèi)的幾條河流存在以下幾種情況：（1）策勒河水質(zhì)不達(dá)標(biāo)；（2）薩依瓦克河、布藏河、阿克塞音河及卡爾蘇河水量不滿足要求；（3）烏魯克薩依河無調(diào)蓄工程，無法滿足供水工程全年均勻供水的要求；（4）恰哈河在水質(zhì)、水量上亦滿足工程的供水要求，且有勝利水庫作為調(diào)蓄工程；（5）奴爾河水質(zhì)、水量均滿足工程要求，加之有在建的努爾水庫，其調(diào)蓄功能能滿足工程的全年均勻供水的要求。根據(jù)策勒縣境內(nèi)河流的水量及水質(zhì)，初選選擇兩個(gè)水源方案，即恰哈河和努爾河。

3.2 水源選定

根據(jù)初選的水源方案，從工程經(jīng)濟(jì)性、水量保證率及水源保護(hù)等幾個(gè)方面進(jìn)行比選。

（1）恰哈河水源方案

恰哈河發(fā)源于昆侖山終端北坡，自出山口以上基本為樹干形狹長河段，源頭3000 m以上區(qū)域才有大的支流發(fā)育，流域向東西展開，支流呈樹枝狀分布。恰哈河以冰雪融水和降水補(bǔ)給為主，地下水補(bǔ)給為輔。恰哈河無長期徑流觀測(cè)資料，只有兩年短期實(shí)測(cè)資料，徑流代表期段。根據(jù)《新疆和田地區(qū)策勒縣浪沙水庫除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告》資料可知[4]，恰哈河多年平均年徑流量0.911億m3。

勝利水庫通過恰哈渠首引恰哈河水，總庫容2000萬m3，興利庫容為1930萬m3，主要解決策勒鄉(xiāng)、策勒鎮(zhèn)春旱問題，同時(shí)也擔(dān)負(fù)著向卡拉卡依電站供水的任務(wù)。勝利水庫在6月～7月水庫全部蓄滿，水庫蓄水庫水量為2390.07萬m3，3月～5月供給策勒鄉(xiāng)、策勒鎮(zhèn)灌溉用水1262萬m3，8月份的大河來水全部用于發(fā)電和蓄水損失，水庫供給恰拉卡依電站用水800萬m3，冬季水庫無放水任務(wù)。

供水方案：從勝利水庫修建引水管線至擬建總水廠處，管線全長38.2 km。

（2）奴爾河水源方案

奴爾河發(fā)源于昆侖山中段喀拉塔什山北坡，其徑流組成除包括有少部分泉水和低山區(qū)季節(jié)性積雪、降雨補(bǔ)給外，冰川消融是其主要補(bǔ)給源，屬消融補(bǔ)給型河流。努爾水文站位于奴爾河上游出山口位置，控制流域面積734 km2，多年平均徑流量為1.708億m3，多年平均流量為5.41 m3/s，最大年徑流量為1966年的2.294億m3，最小年徑流量為1965年的1.122億m3，最大與最小年徑流量比值為2.04，由此反映出徑流年際變化較小。從多年平均情況可知，冬季水量（12月～次年2月）只占年水量的3.1%，而夏季水量（6月～8月）占年水量的76.8%，奴爾河努爾水文站斷面，水文站以上集水面積734 km2，多年平均流量為5.41 m3/s，多年平均徑流量為1.708億m3。

奴爾水利樞紐工程為堤壩式開發(fā)，開發(fā)任務(wù)為灌溉兼顧發(fā)電。工程總庫容6900萬m3，調(diào)節(jié)庫容4500萬m3，正常蓄水位2497 m，死水位2465 m，裝機(jī)容量6.2 MW，多年平均發(fā)電量0.21億kW·h，裝機(jī)利用小時(shí)數(shù)3309小時(shí)。大壩壩型為土石壩，奴爾水利樞紐工程等別為Ⅲ等工程，工程規(guī)模為中型。

供水方案：從奴爾水庫修建引水管線至擬建總水廠處，管線全長87 km。

3.3 方案比選分析

（1）工程投資方面

選擇恰哈河作為水源，利用勝利水庫作為調(diào)蓄工程，并修建引水管道的方案管道長度短，投資較省。

（2）水源保護(hù)及措施方面

勝利水庫為平原水庫，水庫引水渠長8.2 km，勝利水庫引水口（勝利水庫渠首）位于恰哈鄉(xiāng)蘭貴村境內(nèi)的恰哈河河道上。若選擇恰哈河作為本工程水源，根據(jù)《飲用水水源保護(hù)區(qū)劃分技術(shù)規(guī)范》（HJ/T 338-2007）中有關(guān)規(guī)定，需設(shè)置水源保護(hù)區(qū)，則勝利水庫渠首以上2000 m范圍內(nèi)河道均作為其準(zhǔn)保護(hù)區(qū)，基本恰哈鄉(xiāng)均為水源保護(hù)區(qū)，在恰哈鄉(xiāng)境內(nèi)實(shí)施水源保護(hù)，困難較大。而選擇奴兒河作為水源方案，工程從奴爾水庫取水，奴爾水庫原工程任務(wù)就包含人畜供水，在對(duì)其水源保護(hù)措施方面已充分考慮，估水源保護(hù)方面，奴爾河作為水源較優(yōu)，可實(shí)施性較強(qiáng)。

（3）供水保證率方面

勝利水庫興利庫容1900萬m3，其工程任務(wù)為在洪水期引洪水入庫，負(fù)責(zé)恰拉卡依電站用水及解決策勒鄉(xiāng)、策勒鎮(zhèn)3月～5月的春旱問題，其5月～6月水庫滿足放水任務(wù)后，水庫放至死水位，待至洪水期再引洪蓄庫，其在春旱至洪水期期間基本無多余水量供給人飲；奴爾水庫興利調(diào)節(jié)庫容4500萬m3，其工程任務(wù)中包含奴爾鄉(xiāng)、固達(dá)灌區(qū)的人畜用水，加之需下泄生態(tài)基流，可保證全年往下游輸水。其在供水保證率遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于勝利水庫。

通過對(duì)工程投資方面、水源保護(hù)方面及供水保證率方面綜合比選，最終選擇奴爾河作為推薦水源。

4 推薦水源的可靠性分析

4.1 供水水量分析

根據(jù)徑流計(jì)算分析，奴爾河P=75%、95%時(shí)的天然徑流量分別為1.55億m3、1.23億m3；從年內(nèi)分配來看，在天然工況來水量最小月為95%時(shí)的1月份，最小平均流量為0.52 m3/s。隨著奴爾水庫建成運(yùn)行后，其任務(wù)為先保證下游灌區(qū)人畜、灌溉及河道生態(tài)基流后利用其水量發(fā)電，故一級(jí)電站檢修時(shí)為機(jī)組輪流檢修，其可保證滿足本工程引水要求。

4.2 供水水質(zhì)分析

奴爾河河水水質(zhì)較好，根據(jù)烏魯木齊市新建昌源水務(wù)科學(xué)研究院（有限公司）于2017年4月1日對(duì)奴爾河河水取水水樣分析結(jié)果來看，水質(zhì)僅有濁度超標(biāo)，其它各項(xiàng)指標(biāo)均滿足飲用水標(biāo)準(zhǔn)。

4.3 地形條件分析

本工程管線取水點(diǎn)至布朗臺(tái)渠首段為河谷段，線路只能布置在河道內(nèi)，現(xiàn)狀奴爾水庫～布朗臺(tái)渠首段河道左岸有水庫進(jìn)場(chǎng)道路，因此此段管線沿進(jìn)場(chǎng)道路布置，并沒有受到河谷段復(fù)雜地形的影響增加管線施工難度。

工程取水水源為奴爾水庫（高程為2435 m），奴爾鄉(xiāng)水廠的高程為2342 m，末端總水廠高程為1535 m，因此在奴爾水庫附近河道上已建工程處設(shè)引水點(diǎn)高程均能滿足重力流輸水要求，對(duì)整個(gè)工程的運(yùn)行有利的。

5 結(jié)語

策勒縣城鄉(xiāng)飲水安全工程是覆蓋策勒縣平原區(qū)三鄉(xiāng)一鎮(zhèn)的供水工程，經(jīng)過水量水質(zhì)對(duì)比和輸水方案比選分析，推薦工程取水水源為奴爾水庫，可滿足項(xiàng)目區(qū)現(xiàn)狀13.47萬城鄉(xiāng)居民、44.10萬頭牲畜和規(guī)劃年18.74萬城鄉(xiāng)居民、51.07萬頭牲畜飲水及鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)用水需求，解決項(xiàng)目區(qū)存在的飲水安全問題，改善項(xiàng)目區(qū)飲水條件，提高供水保證率、提高居民的生活質(zhì)量。