橫山區(qū)抗旱應(yīng)急水量供需平衡分析

王振軍

(榆林市橫山區(qū)水利工程建設(shè)服務(wù)中心，陜西 榆林 719000)

橫山區(qū)現(xiàn)有的大型集中供水工程較少，居民基本靠打井和收集雨水來滿足基本生活用水。遇到干旱年和特大干旱年，人畜飲水困難和農(nóng)作物大面積減產(chǎn)的問題非常突出。為了解決抗旱應(yīng)急用水問題，對抗旱水資源供需量進(jìn)行探析。

1 概 況

橫山區(qū)位于毛烏素沙漠南緣，屬溫帶大陸性季風(fēng)半旱草原氣候，氣候干燥，年平均降雨量398 mm[1]，歷史上平均每年都要發(fā)生干旱兩次。項(xiàng)目區(qū)涉及波羅鎮(zhèn)、石馬洼分場及波羅鎮(zhèn)沿線7個(gè)行政村、兩個(gè)煤礦、企事業(yè)單位及學(xué)校，涉及總?cè)丝?6 952人，人飲困難人口15 257人。項(xiàng)目區(qū)遇特大干旱年，地表地下都沒有可靠水源，人畜飲用水已成為制約當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展的主要因素。

2 供水現(xiàn)狀

項(xiàng)目區(qū)位于無定河中游，橫山區(qū)市政供水在無定河南岸邊建有水源井。水源井由豎井、平洞和大口輻射井組成，后來又在水源井上游無定河河床區(qū)擴(kuò)建了滲渠，滲渠為直墻拱頂式干砌塊石結(jié)構(gòu)，長355 m，埋設(shè)于無定河河床之下，滲渠內(nèi)孔凈寬1.0 m、凈高1.5 m，設(shè)計(jì)取水量為3000 m3/d，通過輸水管導(dǎo)入城圪堵水源井。橫山區(qū)市政供水設(shè)計(jì)供水能力為7000 m3/d，現(xiàn)狀管網(wǎng)供水能力為4800 m3/d。

橫山區(qū)抗旱應(yīng)急水源工程供水范圍，以王圪堵水庫以下至波羅鎮(zhèn)為一線，波羅鎮(zhèn)為中心輻射周邊村鎮(zhèn)及企事業(yè)單位。根據(jù)實(shí)際地形條件和日常飲用水困難程度調(diào)查，并考慮投資限制，本次項(xiàng)目確定供水范圍為：供水管沿線波羅鎮(zhèn)及其5個(gè)村、橫山鎮(zhèn)的2個(gè)村和石馬洼分場，以及沿線集鎮(zhèn)、企事業(yè)單位、學(xué)校的日常飲用水，供水范圍內(nèi)現(xiàn)狀年供水總?cè)丝?6 952人，人飲困難人口15 257人。本次項(xiàng)目只考慮居民日常用水和抗旱應(yīng)急用水。

3 抗旱應(yīng)急需水量預(yù)測

根據(jù)《村鎮(zhèn)供水工程技術(shù)規(guī)范》(SL 310—2019)[2]規(guī)定，結(jié)合項(xiàng)目區(qū)總體發(fā)展規(guī)劃，設(shè)計(jì)現(xiàn)狀年為2014年，水平年為2025年，設(shè)計(jì)年限11年，供水保證率為95%。

3.1 預(yù)測方法

需水量預(yù)測應(yīng)與項(xiàng)目區(qū)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展相適應(yīng)，要科學(xué)合理高效的配置水資源，要按不同用水途徑和用水量區(qū)別對待。根據(jù)橫山區(qū)近年的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r和建設(shè)總體規(guī)劃，預(yù)測設(shè)計(jì)水平年(2025年)未來的人口增長，參考規(guī)范SL 310—2019，計(jì)算居民生活用水量、公共建筑用水量、管網(wǎng)漏失水量和未預(yù)見用水量等。根據(jù)項(xiàng)目區(qū)當(dāng)?shù)貙?shí)際用水需求列項(xiàng)，按照最高日用水量進(jìn)行計(jì)算。

(1)居民生活用水量如式(1)～式(2)：

W=Pq/1000

(1)

P=P0(1+γ)n+P1

(2)

式中：W為居民生活用水量，m3/d；P為設(shè)計(jì)用水人口數(shù)，人；P0為供水范圍內(nèi)的現(xiàn)狀常住人口數(shù)，其中包括無當(dāng)?shù)貞艏某Ｗ∪丝?，人；γ為設(shè)計(jì)年限內(nèi)人口的自然增長率，可根據(jù)當(dāng)?shù)亟陙淼娜丝谧匀辉鲩L率確定；n為工程設(shè)計(jì)年限，取11年；P1為設(shè)計(jì)年限內(nèi)人口的機(jī)械增長總數(shù)，可根據(jù)各村鎮(zhèn)的人口規(guī)劃以及近年來流動(dòng)人口和戶籍遷移人口的變化情況按平均增長法確定，人；q為最高日居民生活用水定額，綜合確定2025年居民最高日生活用水常規(guī)定額70 L/人·d，抗旱應(yīng)急用水定額35 L/人·d，學(xué)校師生按40 L/人·d。

(2)公共建筑用水量：按照最高日用水量的15%計(jì)。

(3)管網(wǎng)漏損水量+未預(yù)見水量=前兩項(xiàng)之和×(10%～25%)。

(4)干旱時(shí)段按照最不利干旱持續(xù)時(shí)段4個(gè)月考慮，共計(jì)120 d，考慮到非干旱時(shí)段也采用該水源供水，供水時(shí)間選擇365 d。

3.2 需水量指標(biāo)確定

根據(jù)橫山區(qū)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃，設(shè)計(jì)水平年供水人口，按人口自然增長率0.6%預(yù)測[3]，見表1。村莊公共建筑用水量，只考慮學(xué)校用水。設(shè)計(jì)時(shí)用水變化系數(shù)K時(shí)=2.2，日變化系數(shù)取K日=1.5。

3.3 設(shè)計(jì)水平年需水量預(yù)測

供水考慮到有常規(guī)供水任務(wù)，故設(shè)計(jì)水平年需水量預(yù)測分常規(guī)需水量預(yù)測和抗旱應(yīng)急需水量預(yù)測。依據(jù)上述需水量預(yù)測方法和用水指標(biāo)，計(jì)算出供水區(qū)設(shè)計(jì)水平年需水量見表1。人飲工程抗旱應(yīng)急需水量見表2。

表1 橫山區(qū)抗旱應(yīng)急水源工程 2025年常規(guī)需水量計(jì)算結(jié)果

表2 橫山區(qū)抗旱應(yīng)急水源工程抗旱應(yīng)急需水量計(jì)算結(jié)果

根據(jù)表1、表2預(yù)測結(jié)果，可知橫山區(qū)抗旱應(yīng)急水源工程設(shè)計(jì)水平年2025年常規(guī)最高日用需水量1523.3 m3/d，年需水量37.4萬m3。

4 水源選擇

水源選擇主要對供水范圍內(nèi)及其周邊地區(qū)可能利用的各種水源進(jìn)行調(diào)查，收集當(dāng)?shù)厮摹F(xiàn)有供水設(shè)施及用水情況等資料，并通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，確定工程采用的水源方案。

4.1 地表水水源

工程區(qū)位于王圪堵水庫下游波羅鎮(zhèn)沿線，可利用的水源主要是無定河、王圪堵水庫。橫山區(qū)市政供水水源位于王圪堵水庫下游3 km處，設(shè)計(jì)供水能力7000 m3/d，現(xiàn)狀管網(wǎng)供水能力為4800 m3/d，供水人口4萬人。由于城市人口增加和管網(wǎng)擴(kuò)建，現(xiàn)已開始從王圪堵水庫建設(shè)縣城新的供水工程，設(shè)計(jì)日供水量為15 000 m3/d?，F(xiàn)狀市政供水水廠將變?yōu)閭溆煤瓦^渡水源。

4.2 地下水水源

無定河河谷區(qū)地下水分為第四系松散層孔隙潛水和白堊系洛河組、侏羅系安定組碎屑巖類裂隙潛水兩大類，水位埋深0.2～1.3 m，含水層厚度約7.0 m，含水層滲透系數(shù)1.43 m/d，河水補(bǔ)給源穩(wěn)定，地下水水量有保證，為區(qū)內(nèi)主要供水目的層。區(qū)內(nèi)的兩個(gè)潛水含水巖組的主要補(bǔ)給為：大氣降水、黃土梁峁區(qū)的側(cè)向徑流、河水的入滲補(bǔ)給，地下水水質(zhì)符合國家生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)現(xiàn)狀水源井區(qū)的取水形式，井水主要補(bǔ)給源是含水層潛水，水源井區(qū)主要補(bǔ)給來源為無定河水滲漏，無定河流經(jīng)本區(qū)的水量、水質(zhì)與上游王圪堵水庫蓄水、用水、泄水關(guān)系密切，水庫下泄量大，則水源區(qū)的河道徑流量就多。

根據(jù)橫山區(qū)供水公司提供資料，正常年份現(xiàn)狀水源井有2200 m3/d的供水能力。在枯水季6月下旬，地表水入滲量大大減少，市政水源井取水量降到550 m3/d，現(xiàn)狀水源井能余水量約700 m3/d。

5 水資源供需平衡分析

根據(jù)2014抗旱應(yīng)急水源工程供水區(qū)需水量預(yù)測結(jié)果，結(jié)合現(xiàn)有橫山區(qū)市政供水水源的供水能力，對設(shè)計(jì)水平年2025年項(xiàng)目區(qū)常規(guī)供水進(jìn)行水量供需平衡計(jì)算，供需水平衡匯總?cè)绫?所示。

表3 項(xiàng)目區(qū)供需平衡分析

從上表可以看出，市政供水工程供水可滿足本次項(xiàng)目現(xiàn)狀供水和抗旱應(yīng)急供水需求。從無定河地表徑流分析，王圪堵水庫在常規(guī)情況下最小下泄流量71.00萬m3/d，市政二期供水規(guī)模1.50萬m3/d，本次項(xiàng)目常規(guī)供水規(guī)模0.19萬m3/d，大部分灌溉用水和生態(tài)用水在市政水源井下游，所以供水水源井地表徑流量是充足的，而且橫山區(qū)市政供水二期工程完工后，原市政集水廠水將作為調(diào)節(jié)水源。縣城供水將改用二期供水工程水源。

根據(jù)表3供需平衡情況，現(xiàn)狀供水能滿足本次工程需求，二期供水工程建設(shè)后，上游取水工程的建設(shè)對現(xiàn)狀供水水源有一定的影響，但不會(huì)對設(shè)計(jì)流量產(chǎn)生影響，滲渠主要靠無定河地表滲水，原集水井主要取地下潛水，所以當(dāng)二期供水工程建成投入使用后，即使?jié)B渠失去產(chǎn)流能力，僅大口輻射井工程取水量4000 m3/d，也能滿足本次抗旱應(yīng)急工程需水要求。結(jié)合規(guī)范SL 310—2019中水源選擇要求和原則，從水量、水質(zhì)、位置、高程及施工和管理的難度等綜合考慮，橫山區(qū)2025年抗旱應(yīng)急水源工程的備選水源技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析如表4所示。

表4 備選抗旱應(yīng)急水源技術(shù)經(jīng)濟(jì)

根據(jù)水資源論證的結(jié)果，2025年橫山區(qū)抗旱應(yīng)急水源工程水源選擇市政供水現(xiàn)狀水廠水，經(jīng)濟(jì)合理。

6 結(jié) 語

橫山區(qū)干旱頻發(fā)，根據(jù)現(xiàn)狀年2014年數(shù)據(jù)分析，需水量缺口較大，急需進(jìn)行抗旱應(yīng)急水源建設(shè)，通過分析項(xiàng)目區(qū)水源情況，二期供水工程建設(shè)情況和供水能力，得出2025年市政供水現(xiàn)狀水廠的供水滿足抗旱應(yīng)急需水量，水源充足，為相關(guān)工程建設(shè)和水源優(yōu)化提供了科學(xué)依據(jù)。