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馬蹄水庫取用水及退水方案合理性水資源論證

2018-08-01 10:13:20
中國水能及電氣化 2018年7期
關鍵詞:集鎮(zhèn)馬蹄供水量

(遵義水利水電勘測設計研究院,貴州 遵義 563000)

馬蹄水庫位于貴州省遵義市播州區(qū)馬蹄集鎮(zhèn)北面黑水河上,水庫大壩為重力壩,壩頂高程892.00m,最大壩高39.50m,水庫校核(P=0.2%)洪水位890.99m,設計(P=2%)洪水位890.02m,正常蓄水位890.00m;水庫總庫容1310萬m3,興利庫容1102萬m3,馬蹄水庫是一座工程等別為Ⅲ等的以經(jīng)濟開發(fā)區(qū)供水、集鎮(zhèn)供水、農(nóng)村人飲及農(nóng)田灌溉為主的中型多年調(diào)節(jié)水庫。

馬蹄水庫多年平均供水量1830萬m3/a(經(jīng)開區(qū)供水量1294萬m3/a、集鎮(zhèn)供水量446萬m3/a、農(nóng)村人飲供水量63.5萬m3/a、多年平均灌溉供水量26.5萬m3/a);水庫設計供水能力1835萬m3/a(P=95%經(jīng)開區(qū)供水1294萬m3/a、P=95%集鎮(zhèn)供水量446萬m3/a、P=95%農(nóng)村人飲供水量63.5萬m3/a、P=80%灌溉供水量31.5萬m3/a),水量利用率47%。

1 區(qū)域水資源狀況及開發(fā)利用現(xiàn)狀

1.1 流域概況

馬蹄水庫所在河流黑水河發(fā)源于播州區(qū)楓香鎮(zhèn)青坑村梨樹坪,山頂海拔1410m,水庫自東北向西南流,經(jīng)田灣、山花山、馬登、上溫水、下溫水等地,于新橋處納右岸石橋溝后,自西北向東南流約0.50km納右岸較大支流關河,再經(jīng)黑水橋、底莊壩等地,于高爐處匯入偏巖河,匯口處海拔772m。黑水河穿行于中、低山峽谷,流域水系較為發(fā)育,主要支流有右岸的石橋溝、關河等,水系呈樹枝狀展布。根據(jù)水文地質(zhì)調(diào)查,在流域的西北面有洪關壩閉流區(qū),閉流區(qū)流域面積27.4km2,該區(qū)地表水經(jīng)∈1q層K11溶洞進入地下伏流后由K10溶洞流出,再經(jīng)K9溶洞流進地下暗河,最終在∈1q層與∈2g分界線附近的K6溶洞溢出,排入庫區(qū)右岸支流關河。黑水河流域面積148km2(其中明流區(qū)流域面積121km2、閉流區(qū)流域面積27.40km2),多年平均徑流量5920萬m3,河長26.7km,流域形狀系數(shù)0.17,主河道加權(quán)平均坡降12‰。

1.2 水資源狀況

1.2.1 區(qū)域水資源總量

分析范圍流域面積為508km2,地下水向分析范圍內(nèi)的黑水河、白臘河、滸洋水、石關河及各河流支流排泄,項目區(qū)水資源總量基本等于河川徑流量。根據(jù)貴州省1956—2000年同步期降水量和年徑流深均值等值線圖,結(jié)合周邊雨量站進行分析,得多年平均面降雨量為969.80mm。區(qū)域徑流以木孔水文站(流域面積999km2,多年平均流量13.50m3/s,多年平均面降雨量1004.40mm)為參證站,采用水文比擬法并結(jié)合降雨修正來推求[1-2],經(jīng)計算分析范圍內(nèi)水資源總量為2.03億m3。分析范圍內(nèi)各設計頻率水資源量見表1。

表1 分析范圍各設計頻率水資源量

1.2.2 水資源特點

在年際變化上,徑流變差系數(shù)Cv=0.31,最大、最小年徑流量為多年平均徑流量的1.67倍和0.42倍。在年內(nèi)分配上,豐水期共6個月(每年5—10月)徑流量占全年徑流量的77%,枯水期6個月(11—次年4月)徑流量占全年徑流量的23%,徑流年內(nèi)分配也不均勻。分析范圍水資源量2.03億m3、總?cè)丝?9.3萬、耕地17.9萬畝,人均占有水資源量1052m3,約是遵義市2015年人均水資源量(2393m3)的44%、貴州省2015年人均水資源量(2900m3)的36%,為全國2015年人均水資源量(2200m3)的48%,畝均占有水資源量1134m3。人均占有水資源量較地區(qū)和全國為低,屬水資源較缺乏的區(qū)域。根據(jù)水質(zhì)檢測結(jié)果,取水河段現(xiàn)狀水質(zhì)優(yōu)良,各項檢測指標均能達到Ⅲ類水質(zhì)。

1.3 水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀

分析范圍內(nèi)水資源總量2.03億m3,2015年供水工程設計供水能力為2358萬m3,無向分析范圍外供水,水資源開發(fā)利用率僅為12%,開發(fā)利用程度較低,具有較大水資源開發(fā)利用潛力。為促進區(qū)域經(jīng)濟的發(fā)展,有條件和必要對項目區(qū)水資源進行進一步的開發(fā)利用,同時需積極改變用水結(jié)構(gòu)以促進區(qū)域經(jīng)濟社會健康發(fā)展[1]。

2 工程取用水合理性分析

2.1 取水合理性分析

馬蹄水庫壩址處多年平均設計徑流量3930萬m3。工程任務為經(jīng)濟開發(fā)區(qū)供水、集鎮(zhèn)供水、農(nóng)村人飲及農(nóng)田灌溉。經(jīng)水庫調(diào)節(jié)后,馬蹄水庫供水能力能滿足工程設計取水量1835萬m3(P=95%經(jīng)開區(qū)供水1294萬m3/a、P=95%集鎮(zhèn)供水量446萬m3/a、P=95%農(nóng)村人飲供水量63.5萬m3/a、P=80%農(nóng)田灌溉供水量31.5萬m3/a)需求。水庫屬多年調(diào)節(jié)水庫,供水、取水量均較大,但庫容系數(shù)僅為28%,水量交換較為頻繁[3];水庫上游污染源很少,為Ⅲ類水質(zhì)。區(qū)域水資源現(xiàn)狀條件能滿足馬蹄水庫項目的取水需求?!蹲窳x市播州區(qū)和平(鴨溪)經(jīng)濟開發(fā)區(qū)及周邊區(qū)域供水配置方案》在對區(qū)域周邊河流及區(qū)域內(nèi)現(xiàn)有水源工程調(diào)查的基礎上本著節(jié)約用水的思路確定了合理需水量并考慮了再生水利用,進而對區(qū)內(nèi)可開發(fā)利用水資源進行進一步研究,提出了擬建的水源工程方案。經(jīng)分析計算,馬蹄水庫與規(guī)劃的其他水源工程相結(jié)合方案可滿足區(qū)域用水要求,因此,其水源配置方案是合理的。

2.2 用水合理性分析

馬蹄水庫工程采用“不同類別用地用水量指標法”計算了工業(yè)用水量,工業(yè)用地、居住用地、公共設施用地等地類用水定額分別為1.5萬m3/(km2·d)、1.0萬m3/(km2·d)、0.3萬m3/(km2·d)。分析表明:馬蹄水庫提供的工業(yè)園區(qū)用水量1294萬m3/a、集鎮(zhèn)用水量446萬m3/a、農(nóng)村人飲用水量63.5萬m3/a和P=80%灌溉用水量31.5萬m3/a均是合理的。

2.3 工程水量平衡分析

經(jīng)開區(qū)、集鎮(zhèn)及農(nóng)村人飲供水保證率取95%,灌溉保證率取80%。馬蹄水庫多年平均入庫徑流量3930萬m3,水庫正常蓄水位庫容1220萬m3,興利庫容1102萬m3,庫容系數(shù)28%,屬多年調(diào)節(jié)水庫。在考慮生態(tài)用水、水庫蒸發(fā)滲漏損失的情況下,經(jīng)長系列水利調(diào)節(jié)計算,馬蹄水庫設計總供水量1835萬m3,多年平均供水量1830萬m3。工程取用水量分析成果見表2。

表2 水量平衡分析成果 單位:萬m3/a

由表2可知:馬蹄水庫P=80%年入庫徑流量2850萬m3/a,下放生態(tài)用水429萬m3/a,水庫蒸發(fā)滲漏損失122萬m3/a,水庫供水量1835萬m3/a,溢洪道退水464萬m3/a;馬蹄水庫P=95%年入庫徑流量2110萬m3,通過水庫調(diào)蓄跨年度調(diào)入水量268萬m3,下放生態(tài)用水429萬m3/a,水庫蒸發(fā)滲漏損失122萬m3/a,水庫供水量1827萬m3/a,無溢洪道退水。馬蹄水庫多年平均入庫徑流量3930萬m3/a,下放生態(tài)用水429萬m3/a,水庫蒸發(fā)滲漏損失122萬m3/a,水庫供水量1830萬m3/a,溢洪道退水(即棄水)1549萬m3/a。

2.4 取水可靠性分析

分析表明:馬蹄水庫的取用水量適中,取水口選址合理。取水對區(qū)域水資源可利用量有一定影響,但水庫多年平均取水量為1830萬m3/a,占分析范圍內(nèi)多年平均徑流量2.03億m3的9%,比重小,取水對其他用水戶和生態(tài)用水影響較小。馬蹄水庫取水水質(zhì)良好,取水口布置合理,取水水源可靠性高。

3 工程退水方案合理性分析

3.1 退水總量分析

馬蹄水庫建設期生產(chǎn)用水退水總量為13.8萬m3(其中,大壩樞紐區(qū)為9.0萬m3,輸水工程區(qū)為4.8萬m3),生活用水退水總量為4.18萬m3(其中,大壩樞紐區(qū)為2.58萬m3,輸水工程區(qū)為1.6萬m3)。運行期經(jīng)開區(qū)用水退水總量為721萬m3/a(其中,居民生活、公共設施及商業(yè)用水退水量為317萬m3/a,工業(yè)用水等退水量為404萬m3/a);集鎮(zhèn)用水退水總量為290萬m3/a(其中,馬蹄集鎮(zhèn)84.5萬m3/a,泮水集鎮(zhèn)87.8萬m3/a,楓香集鎮(zhèn)118萬m3/a);農(nóng)村人飲用水退水總量6.35萬m3/a;農(nóng)灌用水退水量9.28萬m3/a。

退水分析中,建設期生產(chǎn)用水退水量按用水量的20%計,生活用水退水量按用水量的80%計;運行期經(jīng)開區(qū)居民生活、公共設施及商業(yè)用水退水量按用水量的65%計,工業(yè)用水退水量按用水量的50%計;運行期集鎮(zhèn)用水退水量按用水量的65%計,農(nóng)村人飲用水退水量按用水量的10%計,農(nóng)灌用水退水量水田按用水量35%計、旱地按用水量10%計。退水總量分析計算是合理的。

3.2 退水方案合理性分析

建設期退水方案:馬蹄水庫大壩樞紐區(qū)生產(chǎn)用水退水采用三級沉淀法處理后全部回用;輸水工程區(qū)退水量小且較為分散,廢水采用三級沉淀法處理后回用,不進入河道[4];生活廢水采用厭氧生物濾池法處理達標后回用于生產(chǎn)和施工道路澆灑,綠地除塵或附近農(nóng)灌,不進入河道。

運行期退水方案:經(jīng)開區(qū)工業(yè)污廢水需企業(yè)自行處理達到工業(yè)用水的復用標準,其余排入園區(qū)污水管網(wǎng)的污水排放標準應符合《污水排入城市下水道水質(zhì)標準》(CJ 343—2010)的相關要求[5];經(jīng)開區(qū)廢污水經(jīng)污水處理廠處理后出水符合《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918—2002)中的一級A標準后排放。集鎮(zhèn)用水退水經(jīng)各污水處理廠處理達標后排放;農(nóng)村人飲退水進入旱廁或小型人工濕地,不進入河道;農(nóng)田灌溉用水退水屬面源污染,退水難以集中收集處理,不必考慮退水處理方案。

3.3 退水口合理性分析

馬蹄水庫項目建設期間大壩樞紐區(qū)和輸水工程區(qū)的生產(chǎn)、生活污廢水經(jīng)達標處理后回用,不設退水口;馬蹄水庫建成供水后,經(jīng)開區(qū)和集鎮(zhèn)用水退水按規(guī)劃將納入集鎮(zhèn)污水處理廠處理,退水經(jīng)達標后統(tǒng)一排放,污水處理廠入河排污口由專課論證確定,以保證退水口河段水質(zhì)滿足水功能區(qū)水質(zhì)要求。

3.4 分析結(jié)果綜述

綜上所述,馬蹄水庫的退水總量分析是合理的,建設期退水對水功能區(qū)的影響很小且是暫時性的,運行期污水經(jīng)污水處理廠處理后達標排放,要求受納水體在接納經(jīng)處理的污水后水質(zhì)類別不改變,因此,退水方案是合理可行的。

4 結(jié) 語

馬蹄水庫屬水利基礎設施項目,符合國家產(chǎn)業(yè)政策,屬于民生工程。水庫多年平均取水量1830萬m3/a,占馬蹄水庫壩址多年平均入庫徑流量(3930萬m3)的47%;下放生態(tài)用水量393萬m3/a,占徑流量的10%。馬蹄水庫取水可靠性高、取水量適中、取水口布置合理且水質(zhì)有保障。水庫建設期退水總量18萬m3,運行期退水總量1027萬m3/a,退水經(jīng)污水處理廠處理達標后排放,退水口河段水質(zhì)滿足水功能區(qū)水質(zhì)要求,退水方案合理可行。水庫取用水及退水對分析范圍內(nèi)其他用水戶和河道生態(tài)環(huán)境影響較小,項目取用水及退水方案是合理可行的。

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