西和縣中部供水工程水源選擇及供水方案比選

劉玉瑞

(甘肅省水利水電勘測設(shè)計研究院有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 734000)

1 概況

西和縣隸屬于甘肅省隴南市，位于甘肅省東南部，2019年總?cè)丝?0.59萬人。西和縣中部涉及鄉(xiāng)鎮(zhèn)有漢源鎮(zhèn)、西峪鎮(zhèn)、盧河鄉(xiāng)、興隆鎮(zhèn)、十里鎮(zhèn)、河壩鎮(zhèn)、洛峪鎮(zhèn)、蒿林鄉(xiāng)、大橋鎮(zhèn)，共計9個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，現(xiàn)狀供水人口12.51萬人。西和縣人口密集區(qū)現(xiàn)狀水源主要存在水源供水水量不足，水質(zhì)不達(dá)標(biāo)等問題，現(xiàn)狀水源供水能力已無法滿足西和縣中部人口密集區(qū)用水需求，水資源短缺已成為制約區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的最主要因素[1-2]。

2 現(xiàn)狀水源及存在的問題

2.1 水廠供水能力不足

西和縣中部人口密集區(qū)集中供水水源地共有3個，分別是黃江水庫、二郎地下水、岷郡山水廠，設(shè)計總供水能力13600 m3/d，現(xiàn)狀總供水能力6000 m3/d，年供水量約219萬m3，小于現(xiàn)狀西和縣中部人口密集區(qū)年需水量而現(xiàn)狀西和縣中部人口密集區(qū)年需水量約600萬m3，供水缺口大。

供水能力嚴(yán)重不足加之區(qū)域水資源短缺且時間分布不均勻等因素，致使西和縣城經(jīng)常發(fā)生停水及間歇性供水問題，其中2014年、2016年，西和縣城斷水長達(dá)兩個月之久，嚴(yán)重影響縣城群眾生產(chǎn)、生活及社會穩(wěn)定。

2.2 水源供水水量不足

西和縣中部現(xiàn)狀3個水廠分別為岷郡山水廠、二郎壩水廠和黃江水廠，其中岷郡山水廠、二郎壩水廠的水源為漾水河淺層地下水，黃江水廠水源為黃江水庫。

漾水河流域降水主要集中在夏季，占年降水量的45.6%，秋季占27.3%，春季和冬季分別占24%和3.0%。冬季(12月～2月)流域內(nèi)降水稀少，不足年徑流量的5%，是河流的最枯季節(jié)；就年際變化而言，P=95%的年徑流量為多年平均年徑流量的28%，不足1/3，季節(jié)性干旱缺水問題十分突出。根據(jù)工程多年運行情況分析，岷郡山水廠、二郎壩水廠供水量難以達(dá)到設(shè)計要求。

黃江水庫是西和縣僅有的兩座水庫之一，其設(shè)計總庫容為436萬m3，其所在的黃江河多年平均徑流量僅為410萬m3，其總水量尚不能滿足西和縣中部人口密集區(qū)用水需求，加之其末尾存在村莊，水庫無法蓄至正常蓄水位，供水能力遠(yuǎn)小于設(shè)計值，且黃江水庫周邊多為基本農(nóng)田劃定范圍，水庫進(jìn)行改擴(kuò)建工程存在較大難度[3]。

總之，現(xiàn)狀3座水廠供水能力及水源水資源均難以滿足工程區(qū)現(xiàn)狀及未來長遠(yuǎn)用水需求。

3 水源選擇及論證

3.1 水源選擇原則

1)水源水量充沛可靠；

2)水源水質(zhì)符合《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838-2002)要求，不僅要考慮現(xiàn)狀，還要考慮遠(yuǎn)期變化趨勢；

3)水源選擇要與水資源開發(fā)利用及規(guī)劃相結(jié)合，結(jié)合當(dāng)?shù)厮Y源實際情況考慮；

4)取水、輸水、凈水設(shè)施安全經(jīng)濟(jì)和維護(hù)方便；

5)必須具備建設(shè)取水設(shè)施所必需的施工條件。

3.2 地表水與地下水源選擇

西和縣淺層地下水主要分布在漾水河、西漢水的河谷區(qū)，補給來源為降水入滲、地表水體入滲，與地表水重復(fù)的地下水資源量0.56億m3，與地表水不重復(fù)的地下水資源量僅0.1億m3。儲藏量小，位置分散，不具備規(guī)模開采的條件。深層地下水更少，截止目前，除二郎水源地外，還未發(fā)現(xiàn)第二處深層地下水。

西和縣城地下水中總硬度(以CaCO3)595 mg/L，硬度超標(biāo)；錳元素含量0.5 mg/L，嚴(yán)重超過國家0.1 mg/L要求。

綜上所述，地下水不論從水量還是水質(zhì)方面考慮，都不適宜為供水的主要水源點，本次主要從地表水中進(jìn)行選擇。

3.3 地表水源選擇

西和縣地處長江流域嘉陵江水系西漢水上游，主要河流有西漢水、漾水河、太石河、洛峪河、石峽河、曬經(jīng)河、馬元河、大柳河，有“一水七河”之稱?！耙凰吆印敝?，除西漢水、太石河、漾水河的下游河段，流域面積較大，為常年性河流，未發(fā)生過斷流。其余河流(段)，屬季節(jié)性河流，經(jīng)常發(fā)生斷流。其天然來水與用水需求之間存在矛盾，不能作為西和縣中部人口密集區(qū)供水的水源。漾水河、太石河雖然總徑流量較大，但都經(jīng)過不同程度的分段開發(fā)利用，可開發(fā)利用的水資源量并不能滿足本受水區(qū)用水要求，且分布零散，故其不宜做西和縣總部人口密集區(qū)供水水源。

西漢水水量可以滿足縣城用水需求。在95%保證率下，西漢水年徑流總量9427萬m3，滿足本工程年引水總量的要求；徑流最小月份2月徑流量347萬m3，滿足月引水徑流總量的要求。

根據(jù)甘肅國信潤達(dá)分析測試中心檢驗報告水質(zhì)化驗報告，西漢水水質(zhì)鋁的檢測值達(dá)0.81 mg/L，大于標(biāo)準(zhǔn)值≤0.2 mg/L，經(jīng)過水廠工藝凈化處理后可以達(dá)到飲用標(biāo)準(zhǔn)。

3.4 綜合分析及結(jié)論

西和縣縣城地下水分布、水量、水質(zhì)情況均顯示其不適宜做縣城供水主要水源。西和縣域內(nèi)的西漢水支流，基本屬于季節(jié)性河流，年徑流量較小，且時空分布很不均勻。西和縣城城區(qū)現(xiàn)狀年供水缺口大，設(shè)計水平年年需水量更大，由此須多水源聯(lián)合，并修建較大的攔蓄工程才能實現(xiàn)供水需要，經(jīng)踏勘無適合的地形條件。西和縣水系圖見圖1。

圖1 西和縣水系圖

經(jīng)水量、水質(zhì)綜合分析確定，西漢水水源水量充沛，水質(zhì)經(jīng)過水廠工藝凈化處理后可以達(dá)到飲用標(biāo)準(zhǔn)，可作為替換水源。

4 工程設(shè)計方案比選

4.1 工程設(shè)計方案

經(jīng)現(xiàn)場踏看并利用項目區(qū)衛(wèi)星影像圖，1∶50000地形圖，初步選擇了3個較為可行的工程布置方案，分別稱為東線方案、中線方案和西線方案，3種方案均自西和縣南部西漢水取水，輸水至已建黃江水庫，并在黃江水庫下游新建1座4萬m3/d凈水廠1座。3種方案的區(qū)別在于線路的走向，詳述如下。

(1)東線方案

輸水管線沿飲馬河河谷內(nèi)公路(X509)呈梯級布置，總長度約35 km，受地形限制，輸水管線沿公路布置，管道埋置于公路一側(cè)。輸水管線均為提水管線，共布置梯級提水泵站5座，總揚程約850.0 m。梯級泵站分別布置于取水樞紐、洛峪鎮(zhèn)樓房里村、洛峪鎮(zhèn)徐家壩村和楊家溝村，其中1級泵站結(jié)合大口井布置，設(shè)計采用潛水泵，設(shè)計揚程120.0 m，2～5級泵站采用離心泵，設(shè)計總揚程分別為180 m、195 m、190 m和195 m。

(2)中線方案

輸水管線首段沿古家坪-牛兒灣-徐家壩布置，在牛兒灣與徐家壩間利用隧洞穿越分水嶺進(jìn)入飲馬河河谷，后沿河谷內(nèi)公路(X509)布置，后段管線布置與東線方案相同，輸水管線全程為提水段，總長度約26 km。管線梯級提水泵站共分5級，總揚程約800 m，分別布置于取水樞紐、古家坪村、徐家壩村和楊家溝村，其中1級泵站結(jié)合大口井布置，設(shè)計采用潛水泵，設(shè)計揚程120.0 m，2～5級泵站采用離心泵，設(shè)計揚程分別為150 m、180 m、185 m、165 m，穿管隧洞長度3.0 km。

(3)西線方案

輸水管線沿段廟村盧家莊-唐家灣-大水溝-曹子溝-石堡子-段家溝-洛峪鎮(zhèn)-黃江水庫一線布置，總長度約22 km，其中段廟村盧家莊-曹子溝段為提水段，長度約8 km，曹子溝-黃江水庫段為重力流段，長度約14 km。提水段共設(shè)置梯級泵站5座，穿管隧洞1座，泵站總揚程約760 m，穿管隧洞長度3.5 km。梯級泵站分別布置于取水樞紐、盧家莊、唐家灣和大水溝，其中1級泵站結(jié)合大口井布置，設(shè)計采用潛水泵，設(shè)計揚程160 m，2～5級泵站采用離心泵，設(shè)計揚程分別為140 m、150 m、135 m、165 m。

圖2 方案布置示意圖

4.2 工程方案比選

3種各工程方案均具備可行性，本次對3種各工程方案投資進(jìn)行了匡算比較，見表1。

從表1可以看出，中線方案投資最高，西線方案次之，東線方案最低；從工程運行費用角度看，東線方案工程運行費用最高，中線方案次之，西線方案最低。因此，從經(jīng)濟(jì)角度分析，東線方案最優(yōu)，西線次之，中線方案最差。

表1 方案投資比較表

從施工角度分析，東線方案管線基本沿飲馬河河谷內(nèi)道路鋪設(shè)，工程施工最為方便，西中線方案前半段均布置于陡峭的山坡坡地，無任何可供通行的道路，施工難度極大，因此，從施工角度考慮，東線方案最優(yōu)，中、西線方案較差。

從工程運行管理角度分析，東線方案管線及泵站均布置于飲馬河河谷，有已建公路可茲利用，運行管理較為方便，加之泵站附近均有村莊，運行人員生活亦較為方便；中線及西線方案，管線坡度較陡，無可茲利用的管理道路，加之部分泵站布置于坡地，運行管理十分不便，因此，從工程運行角度考慮，東線方案最優(yōu)，中、西線方案較差。

從水源水質(zhì)角度考慮，東線方案位于西漢水右岸支流太石河的下游，而太石河2015年11月23日，曾發(fā)生隴星銻業(yè)有限責(zé)任公司尾礦庫發(fā)生尾砂泄漏事故，造成下游嘉陵江一級支流西漢水出現(xiàn)水污染。

經(jīng)綜合比較，東線方案雖然具有工程直接投資最省，施工及運行管理最方便等優(yōu)勢，但其水質(zhì)相對較差，本次不做推薦。西線及中線相比較，西線方案具有工程投資及運行費用均較低的優(yōu)勢，因此，本階段推薦西線方案為工程設(shè)計方案。

5 結(jié)語

本文對西和縣境內(nèi)可用水源做了統(tǒng)一梳理與比較，從水質(zhì)、水量、近遠(yuǎn)期等方面選取了最優(yōu)水源；同時從工程建設(shè)難易程度、工程投資、運行管理等方面對工程設(shè)計方案進(jìn)行了全面綜合比較，擇優(yōu)選取了工程設(shè)計方案。本文可對類似集中供水工程方案選擇提供有益的參考。