某化工園區(qū)項目取水可行性計算分析

王亞娟

（新蔡縣水利建設工程質量監(jiān)督站，河南 新蔡 463500）

1 概況

1.1 項目概況

某縣化工園項目建設規(guī)模為5×260 t/h循環(huán)流化床鍋爐和4×30 MW 抽氣背壓式汽輪發(fā)電機組，分兩期建設。一期建設3×260 t/h循環(huán)流化床鍋爐和2×30 MW抽氣背壓式汽輪發(fā)電機組，剩余項目二期建設。項目主要水源來自石步河水庫，該水庫位于河南省某縣石步河自然村，控制流域面積335 km2，水庫總庫容2781萬m3，是一座以防洪、供水為主，兼顧農業(yè)灌溉、旅游開發(fā)及水產養(yǎng)殖等綜合利用的中型水利樞紐工程。

1.2 水文資料

水庫壩址下游16 km 處有水文站，集水面積748 km2，自1956年5月開始有實測水文資料至今。主要的觀測項目有：降雨量、水位、流量等。三夾河的徑流主要由降雨形成，徑流分布大體與降水變化相近似。根據水文站實測徑流資料統(tǒng)計，多年平均流量為7.45 m3/s，多年平均徑流量為2.36 億m3，徑流的年際變化較大，最小為2004 年的0.30 億m3，最大為1975 年的5.17 億m3，最大為最小年徑流量的17.30 倍。年內分配十分不均勻，一般是4 月開始漲水，5-6 月水量增加，7-8 月達到年內豐水期，9 月底開始降落，至下年1 月出現最枯流量；全年徑流量主要集中在汛期（6-9月），期間徑流量平均占全年徑流總量的66.40%。

2 取水可行性計算分析

2.1 水平年上游水資源開發(fā)利用現狀

2020年規(guī)劃水平年上游各耗水對象的增長情況：農業(yè)人口增長率為6‰、非農業(yè)人口增長率為8‰；工業(yè)產值增長率為8%、牲畜按增長率為10‰、耕地以不變值計算，預測石步河水庫壩址以上流域2020年人畜飲水、工農業(yè)用耗水量：豐水年（P=20%）用水量共計為868.50萬m3，總耗水量為512.40萬m3，新增耗水量129.50萬m3；平水年（P=50%）用水量為918.50萬m3，總耗水量為541.90 萬m3，新增耗水量為159 萬m3；枯水年（P=80%）用水量為968.50 萬m3，總耗水量為571.40 萬m3，新增耗水量188.50 萬m3。遠期豐、平、枯水年新增耗水量分別占流域內水資源總量的1.22%、1.51%、1.79%；對石步河水庫取水影響較小。

2.2 年徑流頻率計算

對1956-2004年48個水文年的年徑流系列進行頻率計算，經驗頻率采用數學期望公式，頻率曲線線型采用皮爾遜Ⅲ型，根據適線結果和頻率計算，可求得石步河水庫壩址年徑流統(tǒng)計參數及不同保證率相應的設計年徑流量，具體見表1。

表1 石步河年徑流系列頻率計算成果表單位：萬m3

2.3 用水量分析

水庫死水位145.23 m，死庫容408 萬m3；防洪限制水位146 m，相應庫容520 萬m3；興利水位150.50 m，興利庫容1286 萬m3。146～150.50 m 之間的庫容為防洪與興利的結合庫容，為1 174 萬m3。50 年一遇設計洪水位為151.78 m，相應庫容為1 992 萬m3；1 000 年一遇校核洪水位為154.04 m，相應庫容為2 892 萬m3。非溢流壩壩頂高程確定為154.10 m，防浪墻高1.20 m，防浪墻頂高程155.30 m。水庫的主要供水任務為：滿足0.20 萬hm2農田灌溉、年500 萬m3工業(yè)用水以及保證向下游河道下泄0.35m3/s生態(tài)用水。

根據水庫建設任務，石步河水庫興利目標及用水次序、保證率如下：①工業(yè)供水：優(yōu)先保證向該地區(qū)某堿礦供水，年均勻供水500萬m3；供水保證率不低于90%；②生態(tài)用水：確保生態(tài)流量不小于0.35 m3/s。即使在枯水季節(jié)，水庫蓄水用于向工業(yè)園區(qū)供水及灌溉的同時，還需向下游河道補充生態(tài)用水，保證下游河道生態(tài)流量不小于0.35 m3/s；③灌溉用水：水庫在滿足工業(yè)用水、生態(tài)用水之后，考慮農業(yè)灌溉用水；可控制灌溉面積0.20萬hm2；供水保證率旱作物不應低于50%。

目前，水庫下游農業(yè)灌溉某化工專業(yè)園區(qū)工業(yè)供水工程已經建成，供水管線在樁號0+050分水口向下游河道放水，在0+050處設計引水流量3 060 m3/h（0.85 m3/s）。在分水口5+600處引水流量為0.60 m3/s，供給化工專業(yè)園區(qū)工業(yè)用水。在樁號5+850 采用泵站加壓輸水至配水點，樁號13+764.80 處設三通閥分水口，一支向化工專業(yè)園區(qū)供水，一支向水廠及凈水廠供水。按照已建石步河引水管線供水能力，以0.60 m3/s向化工專業(yè)園區(qū)工業(yè)供水，年最大供水能力可以達到1 892萬m3。

2.4 可供水量分析

水庫徑流面積335 km2，多年平均徑流量10 834 萬m3，P=75%徑流量6 067 萬m3，設計水平年下游灌區(qū)及工業(yè)園區(qū)需水量為1 720 萬m3，占水庫來水量的29.20%，水庫調節(jié)方式為不完全年調節(jié)。興利調節(jié)按“興利與防洪部分結合”的方式進行，調節(jié)計算采用長系列逐月過程調節(jié)法。石步河水庫調度控制及棄泄水原則：結合水庫的防洪調度，汛期7 月初至9 月底以146 m為限制水位，當庫水位超過146 m時，通過泄洪閘控制將庫水位降至與泄洪閘底部高程齊平，多余洪水從泄洪閘排出棄泄；到汛末9月底閘門下閘蓄水至正常蓄水位150.50 m，并保持該水位至次年6月底，以保證0.20萬hm2灌溉用水、某堿礦均勻供水年用水500萬m3，下游河道生態(tài)流量不小于0.35 m3/s的用水要求。超過此水位即棄水；當水庫水位降至145.23 m，即庫容為408萬m3時用水破壞。

石步河水庫按照工業(yè)供水、生態(tài)用水供水目標不變，灌區(qū)分近期發(fā)展灌溉面積333.33 hm2和遠期灌溉面積0.20 萬hm2，分別進行長系列調節(jié)計算，情況如下：①近期灌溉：優(yōu)先向工業(yè)園區(qū)供水500 萬m3，生態(tài)流量0.35 m3/s，灌溉333.33 hm2耕地。經調節(jié)計算，48年中工業(yè)供水破壞年數為2 a，保證率95.80%；生態(tài)供水破壞9 a，保證率81.30%；灌溉供水破壞年數為9 a，保證率81.30%。在滿足工業(yè)園區(qū)熱電聯(lián)產項目供水保證率97%的情況下，最大可供水能力為373萬m3。②遠期灌溉：優(yōu)先向某工業(yè)園區(qū)供水500萬m3，生態(tài)流量0.35 m3/s，灌溉0.20萬hm2耕地。對48 a 長系列來水資料進行分析，工業(yè)供水破壞年數為3年，保證率93.80%；生態(tài)供水破壞13年，保證率72.90%；灌溉供水破壞年數為18年，保證率62.50%。在滿足工業(yè)園區(qū)熱電聯(lián)產項目供水保證率97%的情況下，最大可供水能力為251萬m3。

該縣化工專業(yè)園區(qū)用水項目投產后需要由“石步河水庫下游農業(yè)灌溉暨某化工專業(yè)園區(qū)工業(yè)供水工程”供水365.40萬m3（609 m3/h），按照工業(yè)供水365.40萬m3，生態(tài)流量0.35 m3/s情況下灌區(qū)未建、近期灌溉、遠期灌溉3 個方案分別進行調節(jié)計算分析，灌區(qū)未建、近期灌溉面積333.33 hm2情況下，可滿足熱電廠年365.40 萬m3取用水97%供水保證率要求；遠期灌溉面積0.20萬hm2情況下，石步河水庫不能滿足熱電廠97%供水保證率要求，熱電聯(lián)產廠缺水為114.40萬m3。

3 結語

遠期石步河水庫滿足規(guī)劃的0.20萬hm2灌區(qū)灌溉情況下，缺水114.40 m3，缺水部分由污水處理廠再生水作為循環(huán)冷卻水水源，經深度處理后的再生水，水質滿足熱電廠循環(huán)冷卻水水質要求，部分生產用水，如化學制水用水和生活用水等水質要求高，經深度處理后的再生水水質仍達不到要求，需由某縣石步河水庫下游農業(yè)灌溉暨某化工專業(yè)園區(qū)工業(yè)供水工程提供水源是可行的。