佳縣縣城供水水資源供需平衡分析

張飛飛

（佳縣水利工作服務中心,陜西 佳縣 719299）

隨著佳縣社會經(jīng)濟發(fā)展和城市人口增長,縣城用水供需矛盾日益突出,為了解決佳縣縣城2030年供水需求,需對水源和供水量以及水資源供需情況進行分析。

1 概況

佳縣位于陜西省東北部、黃河中游秦晉峽谷西岸,南北長85 km,東西寬23.9 km,總面積2029.82 km2。全縣轄12個鎮(zhèn)1個街道辦事處324個行政村,總人口27萬人。佳縣年平均氣溫10.7℃,年總降水量為375.9 mm,年日照總時數(shù)為3497.7 h,全縣分為北部片沙區(qū)、西南丘陵溝壑區(qū)和黃河沿岸土石山區(qū)三大地貌類型,工程區(qū)屬于黃河沿岸土石山區(qū)。

2 供水現(xiàn)狀及存在的問題

2.1 供水現(xiàn)狀

佳縣城區(qū)供水工程取水點位于佳縣佳蘆鎮(zhèn)桃灣黃河漫灘,取水工程設有3口水源井。目前,只有1#和3#水源井在使用,3#水源井位于1#水源井下游140 m處。通過井下泵站加壓后,將黃河滲水通過輸水管道輸送至佳縣自來水公司（水廠）。水泵揚程198 m,水廠距離水源井直線距離約375 m。佳縣自來水公司位于縣城街東側,處于城市最高處,其標高能滿足規(guī)劃區(qū)范圍內所有用水點水壓要求,不受洪水淹沒影響,且水廠至城區(qū)主要用水區(qū)域較近,供水管線較短,位置利于供水。

2.2 存在問題

隨著佳縣的建設,市政基礎設施需配套完成,給水工程急需同步發(fā)展。根據(jù)《佳縣城市總體發(fā)展概念規(guī)劃》,佳縣城區(qū)2035年所需水量365萬m3,現(xiàn)在縣城自來水廠供水規(guī)模為800 m3/d,隨著縣城人口的增加,城區(qū)建設步伐加快,居民生活水平不斷提高及旅游業(yè)的興起,縣城生活、生產(chǎn)用水量均快速增加,現(xiàn)狀水廠供水量嚴重不足,用水高峰期大面積的城區(qū)出現(xiàn)缺水現(xiàn)象,嚴重的影響著人們的生活質量水平和社會經(jīng)濟發(fā)展。

3 需水量預測

根據(jù)《室外給水設計標準》（GB 50013-2018）和佳縣社會經(jīng)濟情況等綜合考慮,城市設計供水量包括綜合生活用水量（包括居民生活用水和公共設施用水）、工業(yè)企業(yè)用水量、綠地和澆灑道路用水量、管網(wǎng)漏失水量、未預見水量和消防用水量,設計供水現(xiàn)狀年為2020年,設計水平年為2030年。工程區(qū)供水范圍包括佳縣縣城全部區(qū)域及周邊村莊,設計供水保證率不小于95%。

3.1 人口和用水定額預測

（1）設計人口

根據(jù)《佳縣縣城總體規(guī)劃（2014-2030）》,人口規(guī)模2030年按4.0萬人進行控制。根據(jù)現(xiàn)場踏勘及人口數(shù)據(jù)統(tǒng)計資料,2020年現(xiàn)狀規(guī)劃區(qū)范圍內總人口約2.3萬人,與規(guī)劃人口4.0萬相差較大。根據(jù)《佳縣統(tǒng)計年鑒》（佳縣統(tǒng)計局,2015-2019年）統(tǒng)計,佳州街道辦事處人口數(shù)據(jù)見表1。

表1 佳州街道辦事處人口統(tǒng)計

根據(jù)統(tǒng)計年鑒數(shù)據(jù),佳縣城區(qū)佳州街道辦事處總人口基本保持不變,略有減少。城區(qū)人口,且整體變化較小,僅2018年統(tǒng)計人口較多,其余4年統(tǒng)計人口差距均較小。隨著近幾年佳縣縣城的發(fā)展,雖有規(guī)劃范圍內的農村人口逐步轉為城鎮(zhèn)人口,但縣城外流人口也較多,根據(jù)目前佳縣城區(qū)常住人口及外流人口情況,未來縣城人口基本變化較小,所以,初步推測近遠期人口規(guī)模如下：現(xiàn)狀人口23000人；設計水平年（2030年）設計人口24000人。

根據(jù)現(xiàn)場踏勘和自來水廠提供的數(shù)據(jù),佳縣縣城自來水廠除覆蓋城區(qū)范圍外,還將覆蓋通鎮(zhèn)楊道渠、高家塬等部分農村,共計覆蓋農村人口約3100人。

（2）綜合生活用水量標準

根據(jù)《室外給水設計標準》（GB 50013-2018）和《城市給水工程規(guī)劃規(guī)范》（GB 50282-2016）,同時參照陜西省行業(yè)用水定額,確定佳縣縣城最高日綜合生活用水定額為：現(xiàn)狀綜合生活用水定額為90 L/（cap·d）；設計水平年（2030年）綜合生活用水定額為130 L/（cap·d）。農村最高日綜合用水定額結合當?shù)剞r村的實際情況?。含F(xiàn)狀綜合生活用水定額為60 L/（cap·d）；設計水平年（2030年）綜合生活用水定額為70 L/（cap·d）。道路用地及城市綠地面積摘自《佳縣縣城總體規(guī)劃（2014-2030）》用地平衡表,見表2。

表2 《佳縣縣城總體規(guī)劃（2014-2030）》用地平衡表

（3）澆灑市政道路、廣場和綠地用水指標確定

佳縣處于陜北干旱缺水區(qū),根據(jù)《室外給水設計標準》（GB 50013-2018）及陜西省行業(yè)用水定額,綜合考慮確定佳縣縣城設計水平年澆灑道路場用地用水定額為10 m3/（hm2·d）。

3.2 用水量計算

（1）綜合生活用水量Q1

佳縣屬Ⅱ型小城市,綜合生活用水量等于人口乘以定額,則：

現(xiàn)狀年Qx1=（23000×90+3100×60）×10-3=2256 m3/d

設計水平年Qj1=（24000×130+3100×70）×10-3=3337 m3/d

（2）工業(yè)企業(yè)用水量Q2

佳縣縣城工業(yè)企業(yè)較少,且工業(yè)用水水質要求與生活用水水質要求不一致,單獨設置工業(yè)用水水源,本次設計不考慮工業(yè)企業(yè)用水,即工業(yè)企業(yè)用水量不計取。

（3）綠地和澆灑道路用水量Q3

由表2知,現(xiàn)狀年道路面積33.9 hm2,公園和廣場綠地23.4 hm2；規(guī)劃年道路面積55.4 hm2,公園和廣場綠地48.7 hm2。道路用水定額取10 L/（hm2·d）。根據(jù)當?shù)貙嶋H情況,有50%的道路及廣場水源為地表水。則綠地和澆灑道路用水量Q3：

現(xiàn)狀年Qx3=（33.9×10+23.4×10）×0.5=286.5 m3/d

設計水平年Qj3=（55.4×10+48.70×10）×0.5=520.5 m3/d

（4）管網(wǎng)漏失水量Q4

城鎮(zhèn)配水管網(wǎng)的漏失水量宜按綜合生活用水、工業(yè)企業(yè)用水、綠地和澆灑道路用水量之和的10%計算。則：

現(xiàn)狀年Qx4=（2256+0+312.55）×10%=254.25 m3/d

設計水平年Qj4=（3337+0+520.5）×10%=385.75 m3/d

（5）未預見水量Q5

未預見水量應根據(jù)水量預測時難以預見因素的程度確定,宜采用綜合生活用水量、工業(yè)企業(yè)用水量、綠地和澆灑道路用水量、管網(wǎng)漏失水量之和的8%～12%計算。本次設計取8%。則：

現(xiàn)狀年Qx5=（2256+0+312.55+205.48）×8%=223.74 m3/d

設計水平年Qx5=（3337+0+520.5+385.75）×8%=339.46 m3/d

（6）總供水量

現(xiàn)狀年Qx=Qx1+Qx2+Qx3+Qx4+Qx5=2256+0+286.5+254.25+223.74=3020.49 m3/d

設計水平年Qj=Qj1+Qj2+Qj3+Qj4+Qj5=3368+0+520.5+385.75+339.46=4582.71 m3/d

根據(jù)以上計算數(shù)據(jù),最終確定供水規(guī)模為：現(xiàn)狀年供水規(guī)模3000（m3/d）,設計水平年（2030年）供水規(guī)模為4500（m3/d）。

3.3 消防用水量

根據(jù)佳縣城市人口發(fā)展規(guī)模,確定城市消防水量按同一時間發(fā)生火災次數(shù)為2次,一次滅火用水量為30 L/s,火災延續(xù)時間為2小時確定。則消防水量：V=2×2×30×3600×10-3=432 m3。

城市管網(wǎng)按低壓消防系統(tǒng)設計,最高日最大時加消防時供水水壓為0.1 MPa。消防用水貯存于水廠清水池內時不能動用,災后在48小時內補充完畢。

4 可供水量分析

4.1 地表水水源

佳縣屬黃河流域,境內主要河流有一級河黃河,四級河禿尾河、佳蘆河、五級河五女河、烏鎮(zhèn)河（烏龍河）、坑鎮(zhèn)河（樓底河）。主要支流還有螅鎮(zhèn)河、金明寺河、車會河、鹽溝河。多數(shù)河流由疏狀小流匯合而成,春、秋流量大,冬季流量小,有時干枯,豐水期流量巨增；大都呈西北向東南流向,最終均注入黃河,河流南北分布基本均勻。佳縣縣城附近有兩條較大的河道分別是黃河和佳蘆河。佳蘆河由于上游農田灌溉用水量大,夏季常出現(xiàn)斷流情況,故不能作為縣城的供水水源。黃河由于水體中含沙量較大,處理難度較高,不推薦作為供水水源。

4.2 地下水水源

佳縣地下水資源總量2.48億m3,集中分布在黃河、禿尾河及佳蘆河河谷。其中黃河河谷約1.87億m3,佳蘆河河谷約0.08億m3,禿尾河河谷約0.04億m3,資源豐富穩(wěn)定,屬富集區(qū)。佳蘆河河床切入基巖,地下水類型為層狀碎屑巖裂隙潛水,據(jù)地質資料分析及鉆探結果表明,其地下水埋藏深,儲量小,無開采價值。

黃河河谷地段為第四季（全新統(tǒng)）沖擊層,主要巖性為中細砂、礫石互層,礫石粒徑一般為2 cm～5 cm,厚度10 m～15 m。該層結構松散,層理明顯,顆粒分選性好,孔隙度大,透水性能良好,補給源充足,且水質好,易開采,是該區(qū)的主要替水含水層。該含水層的補給源為黃河徑流滲漏水,佳縣城區(qū)處的多年平均徑流量為277.9億m3,50%的徑流量為177億m3。黃河該河段最高洪水位為718.5 m,最低水位705.0 m,枯水期95%保證率的流量167 m3/s,99%保證率流量為90 m3/s。由以上可以看出黃河佳縣地段河道徑流很豐富,上述實例的最小年徑流量157.4 億m3。故該段含水層補給源充足,補給量大,遠大于佳縣城區(qū)設計年需水量,水量是不存在問題的。該段含水層分布厚度10 m～15 m,沿河呈帶狀展布,水位埋藏淺,水量豐富,屬地下水富集地段。其排泄方式為自然條件下向下游滲漏,加之經(jīng)過自然滲透和過濾作用,地下水清澈,水質完全符合飲用水標準。

綜上所述,佳縣縣城附近黃河河谷地段的地下水較為豐富,且水質較好,滿足飲用水水源地水量水質要求,可作為佳縣縣城飲用水水源。

4.3 供水水源選擇

現(xiàn)狀已在黃河漫灘建成3口水源井。各水源井的情況如下：

（1）1#水源井位于縣城東側的黃河岸邊,海拔高程為716 m,取水方式采用大口井和滲渠的復合井取水,成井于1979年,經(jīng)多次改造升級,現(xiàn)安裝2臺110 kW水泵,一用一備,出水量約為130 m3/h,日供水量約為2500 m3/d,由于水源井濁度較高,在3#井建成后僅作為備用水源。1#水源井至自來水水廠輸水管線為DN200鋼管,長580 m。

（2）2#水源井位于1#井水源井南側約40 m處,2#井水源井由于水量過小,現(xiàn)已基本處于廢棄狀態(tài)。

（3）3#水源井位于1#井水源井南側約150 m處,現(xiàn)狀3#水源井安裝兩臺110 kW水泵,出水量為約為140 m3/h,日供水量約為3000 m3/d。通過現(xiàn)場實際調查與進一步深入了解,3#水源井為輻射滲流井,滲流井由豎井、平巷、硐室、滲流孔群組成。3#水源井豎井井底高程672 m,最小水深約40 m,2018年3#水源建成后抽水試驗最大穩(wěn)定出水量為230 m3/h。自今3#水源井供水流量為140 m3/h,由于水源井位于黃河漫灘,補給水源為黃河滲水,經(jīng)多年運行觀察,漫灘水源井內水位基本保持不變,水源井出水量基本穩(wěn)定,水質滿足生活飲用水水質要求。

4.4 水資源供需平衡分析

現(xiàn)狀水源井的出水量（230×24=5520 m3/d）可以滿足設計水平年需水量（4500×1.1=4950 m3/d）,本次設計水源仍采用現(xiàn)狀水源井,水源水量水質均滿足飲用水要求,只需加強供水設施管理和管網(wǎng)改造,提高水源地至自水廠的供水輸水能力,確保用水需求。

5 結語

通過分析探討,佳縣2030年人口規(guī)模不會達到《佳縣縣城總體規(guī)劃（2014-2030）》人口預測,經(jīng)過定額預測計算,2030年縣城供水需水量為4950 m3/d。目前供水設施出水量為5520 m3/d,完全滿足未來縣城發(fā)展用水需求,為縣城供水管理提供了科學依據(jù)。