洛南縣永明選礦廠取水方案探析

沙盼盼，任 平

(1.商洛市水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院，陜西 商洛 726000；2.商洛市商州區(qū)水利工作隊(duì)，陜西 商洛 726000)

洛南縣永明礦業(yè)有限責(zé)任公司是一家集黃金探、采、選于一體的黃金加工企業(yè)。公司經(jīng)充分考察，將收購(gòu)整合的兩套日處理100 t粗金礦的選礦項(xiàng)目改建成日處理300 t粗金礦生產(chǎn)線建設(shè)項(xiàng)目。為了確保選礦廠項(xiàng)目順利建設(shè)，需對(duì)礦廠生產(chǎn)用水方案進(jìn)行評(píng)價(jià)分析。

1 項(xiàng)目需水量

洛南縣永明礦業(yè)有限責(zé)任公司選礦廠位于洛南縣寺耳鎮(zhèn)偏北3 km的東莊村，占地7800 m2。尾礦庫(kù)位于選礦廠下游的大南岔溝道內(nèi)，距離選礦廠約4 km左右。日采粗金礦300 t，年采選粗金礦90000 t。經(jīng)核算，日處理300 t粗金礦選礦廠改建項(xiàng)目合理的取用水量為：選礦生產(chǎn)總用水(新水)年用水總量9.0萬(wàn)m3，選礦取水規(guī)模為300 m3/d，項(xiàng)目設(shè)計(jì)水平年2019年。

2 水源方案分析

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)踏勘和相關(guān)方意見(jiàn)，項(xiàng)目區(qū)處于深山溝道之中，位置高，周圍僅有寺耳溝河道有水，再無(wú)其他水源。礦廠提出取用石坡河二級(jí)支流寺耳溝河道地表水，取水工程位于洛南縣寺耳鎮(zhèn)胭脂河村上游處，坐標(biāo)：東經(jīng)110°24′08″，北緯34°22′19″。集水面積10.5 km2，取水水源為地表水，因此，需對(duì)寺耳溝河道地表水進(jìn)行論證。取水口距選礦廠距離約2 km，采用DN200PE管道輸水。

按照水資源分區(qū)和水功能區(qū)管理相關(guān)要求，分析范圍流域面積2562 km2；根據(jù)本項(xiàng)目取水水源涉及范圍，論證范圍確定為取水口以上寺耳溝，流域面積10.5 km2。取水影響分析范圍為：項(xiàng)目取水口以下至寺耳鎮(zhèn)柴灣村匯入桑坪河斷面，流域面積31.8 km2。

3 來(lái)水量分析

寺耳溝流域內(nèi)無(wú)實(shí)測(cè)徑流資料，根據(jù)《陜西省商洛市水資源開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀分析報(bào)告》，考慮到設(shè)計(jì)流域與靈口水文站所屬的流域在自然地理、氣象、水文特性及人類活動(dòng)影響等方面具有一定的相似性，兩流域?qū)偻粡搅鞣謪^(qū)，因此，本次論證選用靈口水文站為參證站，對(duì)石坡河、寺耳溝來(lái)水量進(jìn)行分析。

3.1 水文比擬法計(jì)算

日處理300 t粗金礦選礦廠改建項(xiàng)目取水徑流采用水文比擬法進(jìn)行推求。用皮Ⅲ曲線進(jìn)行頻率計(jì)算，計(jì)算項(xiàng)目區(qū)以上段石坡河、寺耳溝(論證范圍)設(shè)計(jì)流量。面積比擬法公式：

W設(shè)=F設(shè)/F參×w參×P設(shè)/P參

(1)

式中：W設(shè)為設(shè)計(jì)站年徑流量，m3；F設(shè)為設(shè)計(jì)站流域面積，km2；F參為參證站流域面積，km2；w參為參證站站年徑流量，m3；P設(shè)為設(shè)計(jì)站年降水量，mm；P參為參證站年降水量，mm。

日處理300 t粗金礦選礦廠改建項(xiàng)目所處的石坡河流域，流域面積662 km2；取水口位于項(xiàng)目區(qū)以上寺耳溝，取水口以上集雨面積10.5 km2，來(lái)水量計(jì)算采用靈口水文站1956年～2016年徑流，采用面積、降雨修正計(jì)算。式中相關(guān)參數(shù)及計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

3.2 采用《商洛地區(qū)實(shí)用水文手冊(cè)》計(jì)算寺耳溝徑流量

年徑流量計(jì)算公式：

(2)

式中相關(guān)參數(shù)及計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 寺耳溝徑流《商洛地區(qū)實(shí)用水文手冊(cè)》計(jì)算成果表

(4)

不同頻率設(shè)計(jì)年徑流量計(jì)算采用公式(3)式計(jì)算。式中相關(guān)參數(shù)及計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 寺耳溝徑流《商洛地區(qū)實(shí)用水文手冊(cè)》計(jì)算成果表

3.3 采用成果

經(jīng)對(duì)照比擬法、《商洛地區(qū)實(shí)用水文手冊(cè)》提供的方法對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析，手冊(cè)資料系列偏短，分析精度低，靈口站有實(shí)測(cè)從1960年至今的水文資料測(cè)驗(yàn)成果。故寺耳溝徑流量采用水文比擬法結(jié)果。依據(jù)《商洛地區(qū)實(shí)用水文手冊(cè)》22頁(yè)提供的公式，經(jīng)計(jì)算90%保證率日最小流量0.00495 m3/s。

4 可供水量分析

4.1 寺耳溝流域用水量分析

水資源論證范圍項(xiàng)目區(qū)以上寺耳溝流域需水量分析。

(1)工業(yè)需水量：經(jīng)過(guò)調(diào)查，無(wú)用水企業(yè)，工業(yè)年用水量為0萬(wàn)m3。

(2)生態(tài)環(huán)境需水量：生態(tài)環(huán)境需水量是河道中常年流動(dòng)的最小水量的閾值。以多年平均徑流量的百分?jǐn)?shù)作為河道最小環(huán)境生態(tài)需水量，計(jì)算公式為：

(5)

式中：Wr為河流最小生態(tài)環(huán)境需水量；Wi為第i年的地表水資源量；K為選取的百分?jǐn)?shù)K取值為15%；n為統(tǒng)計(jì)年數(shù)。

年需水量30.5萬(wàn)m3。

(3)居民生活需水量：區(qū)域里有胭脂河村，現(xiàn)狀總?cè)丝?094人，按照《陜西省行業(yè)用水定額》農(nóng)村居民生活用水定額80 L/(人·d)人標(biāo)準(zhǔn)，需水量3.4萬(wàn)m3。

(4)牲畜用水：依據(jù)2019年牲畜進(jìn)行計(jì)算不變，按照陜西省用水定額大牲畜40 L/(頭·d)，小牲畜1.8 L/(只·d)。據(jù)調(diào)查有大牲畜150頭，小牲畜500只，年總需水量0.25萬(wàn)m3。

(5)建筑業(yè)用水：預(yù)估年建筑面積1000 m2，按陜西省用水定額，建筑用水1500 L/m2，年需水量0.15萬(wàn)m3。

(6)農(nóng)業(yè)用水：統(tǒng)計(jì)區(qū)域內(nèi)約有308畝，農(nóng)業(yè)灌溉(小麥、玉米等植物灌溉)，按陜西省用水定額125 m3/畝計(jì)算，農(nóng)業(yè)灌溉用水量為3.85萬(wàn)m3，區(qū)域內(nèi)農(nóng)業(yè)需水量3.85萬(wàn)m3。

4.2 可供水量計(jì)算

斷面以上取水年總需水量38.15萬(wàn)m3，月平均需水量3.18萬(wàn)m3，日平均需水量0.105萬(wàn)m3。90%保證率年可供水量102.27萬(wàn)m3，按照礦廠生產(chǎn)可研報(bào)告，供水天數(shù)300天，論證范圍90%保證率可供水量計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 論證范圍90%保證率可供水量計(jì)算

從表4可以看出，全年流量保證率天數(shù)有300天。按照“以水定產(chǎn)”原則，該選礦廠年允許取用新水9.0萬(wàn)m3。由于沒(méi)有蓄水工程的調(diào)節(jié)，取水靠降水補(bǔ)給徑流取水。

5 水資源評(píng)價(jià)

5.1 水質(zhì)分析

根據(jù)《商洛市2018年度環(huán)境質(zhì)量公報(bào)》該段石坡河監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示：石坡河斷面水質(zhì)達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838-2002)I類水域標(biāo)準(zhǔn)(水質(zhì)功能標(biāo)準(zhǔn)為Ⅲ類)，項(xiàng)目地表水環(huán)境質(zhì)量良好，主要適用于集中式生活飲用水水源及工、農(nóng)業(yè)用水。取水河段位于石坡河二級(jí)支流寺耳溝，屬于洛南源頭水保護(hù)區(qū)，水質(zhì)目標(biāo)為Ⅲ類。取水不會(huì)影響石坡河水功能區(qū)水質(zhì)Ⅲ類目標(biāo)的變化。

5.2 取水口位置合理性分析

取水工程位置屬于寺耳溝段，取水工程以上居住群眾較少。植被茂密。河床床質(zhì)由卵石、塊石組成。洛南縣永明礦業(yè)有限公司在河道內(nèi)修建集水池和攔水壩，受攔水壩蓄水的影響，主河道高水位時(shí)，攔水壩頂托水流，使其上游河道沉砂落淤，河床會(huì)有一定的淤積，洪水發(fā)生時(shí)泥沙挾沙能力小，河床穩(wěn)定，屬少沙河流。建設(shè)取水工程自身是安全的。

5.3 取水安全性

攔水壩采用混凝土重力壩，壩體頂寬0.6 m，底寬1.4 m，高1.7 m，坐落在基巖上，壩體兩肩與巖體相接，能保證取水口安全取水，壩體抗滑穩(wěn)定和抗傾穩(wěn)定均滿足規(guī)范要求。集水池設(shè)計(jì)為圓形，井徑1.5 m，高2 m，下部1.5 m位干砌石結(jié)構(gòu)，上部0.5 m位漿砌石壓頂，井身周圍回填濾料。取水處采用在河道修建集水池，通過(guò)管道，自流輸送到選礦廠，帶有防護(hù)設(shè)施，能夠保證選礦用水安全。

5.4 取水可靠性分析

取水位置河道順直，無(wú)直接取水條件，需要修建集水池和取水壩形式取水。按照分析的可供水量，滿足本項(xiàng)目日取水300 m3/d的取水要求，取水口對(duì)現(xiàn)有工程、其他工程無(wú)任何影響。

5.5 對(duì)第三方無(wú)任何影響。

取水工程位屬于寺耳溝胭脂河村溝道內(nèi)，在河道內(nèi)修建攔水壩方式自流取水。對(duì)取水口上游農(nóng)田、居民點(diǎn)、建筑物等用水需求，影響較小。取水口通過(guò)管道引至高位水池。修建集水池和攔砂壩，通過(guò)管道采用自流方式取水，不受人為污染和自然污染，不會(huì)改變水質(zhì)。

6 結(jié)語(yǔ)

《商洛市水資源利用開(kāi)發(fā)規(guī)劃》中對(duì)石坡河流域用水量沒(méi)有明確規(guī)劃，寺耳溝水資源豐富，水量豐沛，水質(zhì)清澈。從寺耳溝取水口以上流域水量平衡分析計(jì)算結(jié)果來(lái)看，在90%保證率下，寺耳溝取水?dāng)嗝婵晒┧繛?02.27萬(wàn)m3，而該項(xiàng)目生產(chǎn)用水量9.0萬(wàn)m3/a，豐富的水資源為選礦廠生產(chǎn)提供了充足條件，所以寺耳溝取水水源方案是合理的，取水口位置布設(shè)合理。