肇慶高新區(qū)取水口遷建方案探析

黃新平

（中山市水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)咨詢有限公司，廣東 中山 528400）

肇慶市規(guī)劃在白沙取水口上游300 m處新建大旺至三水蘆苞北江大橋，該大橋是落實(shí)“廣佛肇經(jīng)濟(jì)圈”交通一體化的重要舉措，具有巨大的社會(huì)效益，但隨之會(huì)對(duì)下游300 m處的白沙取水口造成影響，需對(duì)白沙取水口遷建工程進(jìn)行探討。

1 概況

肇慶高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)（以下簡稱肇慶高新區(qū)）位于肇慶市區(qū)東部、北江與綏江交匯處，總面積96.7 km2[1]，現(xiàn)有人口36萬人。肇慶高新區(qū)是西江先進(jìn)制造業(yè)走廊的領(lǐng)頭羊，2020年實(shí)現(xiàn)GDP 200.07億元、增長5%，增速居全市第一。

2 肇慶高新區(qū)取、供水現(xiàn)狀及存在問題

2.1 取水現(xiàn)狀及存在問題

2.1.1 取水現(xiàn)狀

根據(jù)《肇慶市“十三五”實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理制度考核工作實(shí)施方案》，肇慶高新區(qū)2020年用水總量控制指標(biāo)為0.8億m3[2]。目前，肇慶高新區(qū)共有4處取水口，取水水源均為北江，已批復(fù)年取水量合計(jì)7437萬m3。其中，隸屬于廣東精英紡織服飾科技有限公司的取水口，年取水量200萬m3；隸屬于肇慶市大旺永華紡織廠的取水口，年取水量327萬m3；隸屬于肇慶高新區(qū)粵海水務(wù)有限公司的白沙取水口年取水量5110萬m3，古塘取水口年取水量1800萬m3。

2.1.2 取水存在問題

根據(jù)調(diào)研，白沙取水口上游300 m處擬新建大旺至三水蘆苞北江大橋，在橋梁下游河段，由于水流流過橋孔時(shí)流速增大，致使下游近橋段成為沖刷區(qū)。再往下，水流又恢復(fù)原來流速，沖積物在此落淤。因此，取水構(gòu)筑物一般設(shè)在橋后1000 m以外的地方。古塘取水口及取水泵房設(shè)計(jì)規(guī)模為6萬m3/d，不能滿足古塘水廠擴(kuò)建后的規(guī)模。目前，白沙取水口和古塘取水口都?xì)w高新區(qū)粵海水務(wù)有限公司管理，將軍山水廠與古塘水廠分別取水管理不方便。

2.2 供水現(xiàn)狀及存在問題

2.2.1 供水現(xiàn)狀

目前，肇慶高新區(qū)由粵海水務(wù)有限公司負(fù)責(zé)供水[3]。肇慶高新區(qū)粵海水務(wù)有限公司目前總供水能力為12萬m3/d，公司下轄2座水廠，分別是將軍山水廠（9萬m3/d）和古塘水廠（3萬m3/d）。

（1）將軍山水廠。將軍山水廠目前總供水能力為9萬m3/d，已建一、二、三期工程；預(yù)留四期工程規(guī)模為5萬m3/d。將軍山水廠取水口為白沙取水口，取水泵房總規(guī)模為14萬m3/d，土建一次實(shí)施，設(shè)備一期9萬m3/d、二期14萬m3/d。

根據(jù)粵海水務(wù)有限公司提供的2011—2018年肇慶高新區(qū)用水統(tǒng)計(jì)資料，水廠供水范圍內(nèi)2018年全年取水總量為3015.09萬m3，總售水量為2860.44萬m3，其中工業(yè)用水量1716萬m3、居民用水量572萬m3、經(jīng)濟(jì)服務(wù)用水量372.44萬m3、行政事業(yè)用水量200萬m3。用水比例為：工業(yè)用水約占60%，居民用水約占20%，經(jīng)濟(jì)服務(wù)用水約占13%，行政事業(yè)用水約占7%。

（2）古塘水廠。古塘水廠設(shè)計(jì)規(guī)模為6萬m3/d，目前，一期建成為3萬m3/d，采用常規(guī)沉淀+過濾處理工藝，出水水質(zhì)達(dá)到國家飲用水標(biāo)準(zhǔn)。

2.2.2 供水存在問題

目前，肇慶高新區(qū)供水系統(tǒng)最急迫的問題是現(xiàn)有供水能力無法滿足迅猛增長的用水需求。近5 a來，肇慶高新區(qū)內(nèi)的用水量逐年上升，其中2016年和2017年的年用水量增長率分別為9.20%和9.40%。2017年，肇慶高新區(qū)粵海水務(wù)有限公司最高日供水量為90499 m3，已經(jīng)超過粵海水務(wù)各水廠總供水規(guī)模，水廠超負(fù)荷運(yùn)行。雖然2017年粵海水務(wù)有限公司成功收購古塘水廠并即將并網(wǎng)運(yùn)行，但可以預(yù)見現(xiàn)有各水廠的供水能力仍然無法滿足未來肇慶高新區(qū)的用水量需求。

3 需水量預(yù)測(cè)

3.1 供水范圍及對(duì)象

本項(xiàng)目遷建取水口為將軍山水廠、古塘水廠服務(wù)，供水范圍覆蓋整個(gè)肇慶高新區(qū)。本項(xiàng)目近期設(shè)計(jì)取水規(guī)模為14萬m3/d，可取代將軍山水廠白沙取水口的14萬m3/d。項(xiàng)目建成投入運(yùn)行后，將關(guān)閉白沙取水口，保留古塘取水口，以便于充分發(fā)揮本工程效益。設(shè)計(jì)基準(zhǔn)年為2020年；設(shè)計(jì)水平年近期為2025年，遠(yuǎn)期為2030年，遠(yuǎn)景為2035年。

3.2 預(yù)測(cè)方法

本次通過供水年增長率法（數(shù)理統(tǒng)計(jì)法）和單位人口綜合用水量指標(biāo)法來預(yù)測(cè)肇慶高新區(qū)2025年的用水量，綜合對(duì)比分析后確定其水平年的用水情況。

3.2.1 供水年增長率法（數(shù)理統(tǒng)計(jì)法）

供水年增長率法（數(shù)理統(tǒng)計(jì)法）是根據(jù)城鎮(zhèn)供水多年的統(tǒng)計(jì)資料，通過數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法預(yù)測(cè)用水量[4]，它建立在大量的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)之上，因此可信度較高。從粵海水務(wù)有限公司收集的2013—2020年肇慶高新區(qū)年取供水量增長情況，詳見表1。

表1 肇慶高新區(qū)水廠年取供水量增長統(tǒng)計(jì)

由表1可知，從2016年起，肇慶高新區(qū)水廠的總?cè)」┧鲩L率較2016年以前增長明顯，這與肇慶高新區(qū)2016年起經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展密切相關(guān)，取水量年增長率基本在9%內(nèi)，年均總?cè)∷吭鲩L率為6.15%。但考慮到2020年以來全國經(jīng)濟(jì)增速放緩，年取水增長率亦不會(huì)維持高值，本次按年均總?cè)∷吭鲩L率6.0%考慮，預(yù)測(cè)各規(guī)劃水平年水廠總?cè)∷?，預(yù)測(cè)結(jié)果詳見表4。

3.2.2 單位人口綜合用水量指標(biāo)法

單位人口綜合用水量指標(biāo)法需水量為規(guī)劃供水人口數(shù)乘單位人口綜合用水量[5，6]。根據(jù)肇慶市歷年統(tǒng)計(jì)年鑒查得肇慶高新區(qū)近年常住人口，并計(jì)算歷年人口增長率，由肇慶高新區(qū)歷年水資源公報(bào)查得人均綜合用水量指標(biāo)，統(tǒng)計(jì)成果詳見表2。

表2 肇慶高新區(qū)歷年人口統(tǒng)計(jì)

從表2可見，自2016年起，肇慶高新區(qū)人口增長明顯，這與高新區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展及水廠取供水變化趨勢(shì)較為一致，也從側(cè)面反映了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的合理性。而人均綜合用水量自2016年起有所下降，這與肇慶市實(shí)行《肇慶市“十三五”實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理制度考核工作實(shí)施方案》后社會(huì)整體加強(qiáng)節(jié)水意識(shí)有關(guān)。

由于2016年后人口增長變化明顯且2017—2019年人口增長率較為穩(wěn)定，結(jié)合社會(huì)的發(fā)展趨勢(shì)，本次采用2017—2019年的數(shù)據(jù)作為預(yù)測(cè)人口增長率的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。2017—2019年年均人口增長率為5.14%，而這2 a增長率基本維持在5.0%左右，考慮到疫情常態(tài)化后經(jīng)濟(jì)有所放緩且周邊城市人口增長率逐年下降等實(shí)際情況，本次肇慶高新區(qū)人口增長率取4.0%。由于人均綜合用水量變化較大且變化無明顯規(guī)律，考慮到社會(huì)整體的節(jié)水意識(shí)及措施加強(qiáng)，未來人均綜合用水量變化應(yīng)不大，且這幾年人均綜合用水量圍繞600 m3上下波動(dòng)，而該數(shù)字恰好為2014—2019年人均綜合用水量的平均值，故本次預(yù)測(cè)各規(guī)劃水平年的人均綜合用水量均取600 m3。

由于肇慶市水資源公報(bào)明確了其統(tǒng)計(jì)的用水量為分配給用戶的包括輸水損失在內(nèi)的毛用水量，所以本次由單位人口綜合用水量指標(biāo)法預(yù)測(cè)的用水量即為取水量。根據(jù)人口增長率及人均綜合用水量，預(yù)測(cè)各規(guī)劃水平年的用水量、人口及取水量，成果詳見表3。

表3 肇慶高新區(qū)各規(guī)劃水平年人口及取水量成果

3.2.3 綜合分析

由供水年增長率法（數(shù)理統(tǒng)計(jì)法）及單位人口綜合用水指標(biāo)法分別預(yù)測(cè)肇慶高新區(qū)各規(guī)劃水平年取水量，成果詳見表4。

表4 各規(guī)劃水平年取水量預(yù)測(cè)成果

根據(jù)上述兩種計(jì)算方法所得的肇慶高新區(qū)取水量偏差基本在19%內(nèi)，有一定差距。因供水年增長率法（數(shù)理統(tǒng)計(jì)法）是根據(jù)水廠供水多年的統(tǒng)計(jì)資料，通過數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法預(yù)測(cè)用水量，它建立在大量的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)之上，可信度較高，因此本次論證最終采用供水年增長率法（數(shù)理統(tǒng)計(jì)法）的預(yù)測(cè)成果。

4 供水方案分析

4.1 工程建設(shè)內(nèi)容

為了解決肇慶高新區(qū)的供水需求，規(guī)劃將白沙取水口遷建到一村取水口。肇慶高新區(qū)一村取水口遷建工程位于廣東省肇慶市大旺高新區(qū)古塘取水口上游約200 m處。取水頭部擬建在大旺圍K2+050處的距離堤頂165 m的北江河床中。取水頭部為2個(gè)D1620喇叭口，用5根DN500鋼管樁固定，四周用PLW型攔污格網(wǎng)圍護(hù)，兩側(cè)進(jìn)水，上、下游分別設(shè)導(dǎo)流板除去雜草等漂、懸浮物，在常水位以上設(shè)檢修平臺(tái)以利巡視、清渣，格柵按順?biāo)较虺?5°角布置，以減少堵塞。引水管采用2根DN1600鋼管，自流引水管水平軸線長228 m。取水泵房擬建在大旺圍K2+050處堤防背水側(cè)，距離堤頂80 m，在原取水口（白沙取水口）的上游約4 km的位置。原水輸水管從取水泵房出來后，沿大旺圍管理界線外的區(qū)域平行大堤敷設(shè)約1.5 km，沿亞鋁大街北側(cè)敷設(shè)約1 km，沿長岸排渠左岸敷設(shè)2 km，最后拐入古塘南路旁接入現(xiàn)狀DN800、DN600、DN400管道。

4.2 供水量分析

本項(xiàng)目的新建取水口是為將軍山水廠、古塘水廠服務(wù)的，屬于水廠的配套設(shè)施，因此取水口設(shè)施的規(guī)模跟水廠供水規(guī)模進(jìn)行對(duì)應(yīng)配套。根據(jù)相關(guān)規(guī)劃安排，近期仍保留古塘取水口，遠(yuǎn)期及遠(yuǎn)景取消古塘及白沙取水口后，本次新建的一村取水口完全替代古塘及現(xiàn)狀白沙取水口，由本取水口單獨(dú)向肇慶高新區(qū)供水。

近期肇慶高新區(qū)的取水由一村取水口及古塘取水口負(fù)責(zé)，根據(jù)肇慶高新區(qū)粵海水務(wù)有限公司（亞鋁）取水許可證，自2015年到2025年古塘水廠允許的年取水量為1800萬m3，折合平均日取水量為5萬m3，而古塘水廠擬在近期內(nèi)擴(kuò)建，并按允許的年取水量進(jìn)行取水。因此，肇慶高新區(qū)近期平均日取水量為16.5萬m3，扣除古塘水廠的平均日取水量5萬m3后才為一村取水泵房的近期平均日取水量，一村取水泵房的近期平均日取水量為11.5萬m3。綜上，本取水工程近期平均日取水量為11.5萬m3，遠(yuǎn)期平均日取水量為22.0萬m3，遠(yuǎn)景平均日取水量為29.5萬m3。

水廠取水規(guī)模由最高日取水量確定，2013—2020年各水廠的最高日取水量及平均日取水量統(tǒng)計(jì)詳見表5。

表5 肇慶高新區(qū)水廠取水量統(tǒng)計(jì)

根據(jù)《室外給水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50013-2018）[7]，當(dāng)缺乏實(shí)際用水資料時(shí)，最高日城市綜合用水的日變化系數(shù)宜采用l.1～1.5，水廠現(xiàn)狀最高日變化系數(shù)在合理范圍內(nèi)，故本次最高日變化系數(shù)取1.2。水廠取水規(guī)模由最高日取水量確定，由預(yù)測(cè)的平均日取水量乘最高日變化系數(shù)后得到最高日取水量，得到本次預(yù)測(cè)的各規(guī)劃水平年水廠取水規(guī)模，即本次預(yù)測(cè)的近期取水規(guī)模為13.8萬m3/d，遠(yuǎn)期取水規(guī)模為26.4萬m3/d，遠(yuǎn)景取水規(guī)模為35.4萬m3/d。

白沙取水口原設(shè)計(jì)規(guī)模為14萬m3/d，遷建為一村取水口后，為了和前期可研批復(fù)取水規(guī)模保持一致，近期設(shè)計(jì)取水規(guī)模為14萬m3/d，遠(yuǎn)期設(shè)計(jì)取水規(guī)模為28萬m3/d，遠(yuǎn)景設(shè)計(jì)取水規(guī)模為38萬m3/d。

4.3 供水可靠性分析

規(guī)劃選用北江作為大旺片區(qū)的水廠的取水水源。備用水源選用四會(huì)大沙水廠綏江取水口以北或大南山水庫。

4.3.1 取水可行性分析

北江馬房—思賢滘河段水量豐富，多年平均徑流量為1620 m3/s[8]，豐水期平均流量為2520 m3/s，枯水期平均流量為714 m3/s，歷年枯水期最小平均流量為235 m3/s。根據(jù)水文監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，取水?dāng)嗝嫣烊粊硭?7%保證率的日均徑流量為225 m3/s，取水泵站最大引水量為4.40 m3/s，取水流量僅占97%保證率的日均徑流量的1.96%，對(duì)北江水資源量的影響不大。因此，本工程在北江取水是有保障的。

4.3.2 水源水質(zhì)情況

北江在本區(qū)的河段水質(zhì)清澈，目前擬建取水點(diǎn)位于二級(jí)水源保護(hù)區(qū)范圍，待肇慶高新區(qū)調(diào)整飲用水水源保護(hù)區(qū)后，位于一級(jí)水源保護(hù)區(qū)范圍。根據(jù)2020年肇慶市地表水環(huán)境質(zhì)量公示成果，2020年北江流域大旺區(qū)段全年水質(zhì)情況為Ⅱ類，汛期和非汛期河段水質(zhì)均為Ⅱ類。

肇慶高新區(qū)粵海水務(wù)有限公司每日、每月對(duì)水源水不同水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)。由檢測(cè)結(jié)果可知，本項(xiàng)目水源北江水質(zhì)歷年來均可達(dá)到地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)。

5 結(jié)語

通過分析探討可知，將白沙取水口遷建到一村，從北江吸取優(yōu)質(zhì)原水，水量充足、水質(zhì)有保障，近期向?qū)④娚剿畯S提供原水，遠(yuǎn)期和遠(yuǎn)景向?qū)④娚剿畯S、古塘水廠、新規(guī)劃水廠提供原水，以滿足肇慶高新區(qū)人民日常生產(chǎn)生活需要，方案可行，為項(xiàng)目建設(shè)提供了科學(xué)依據(jù)。