穆 鑫

（甘肅省水利水電勘測設(shè)計研究院，甘肅 蘭州 734000）

民勤縣集中供水湖區(qū)飲水安全工程水源方案比選

穆 鑫

（甘肅省水利水電勘測設(shè)計研究院，甘肅 蘭州 734000）

為徹底解決民勤縣湖區(qū)四鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)村供水水源水質(zhì)不達(dá)標(biāo)問題，通過現(xiàn)場及資料調(diào)查、經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較等方法，對民勤縣境內(nèi)可用地表水源及相應(yīng)供水方案進(jìn)行比選，通過比選認(rèn)為以紅崖山水庫庫水作為供水水源，其水量、水質(zhì)均可滿足供水要求，且供水方案經(jīng)濟(jì)效果最優(yōu)。

集中供水；飲水安全工程；水源方案

1 概況

民勤縣位于甘肅省河西走廊東端北部，石羊河流域下游，近年來，隨著人口的不斷增長，上中游水資源開發(fā)利用程度提高，進(jìn)入民勤盆地的地表水量減少，加之民勤盆地過量開采地下水，導(dǎo)致地下水位急劇下降，地下水位下降，礦化度上升，以北部湖區(qū)四鄉(xiāng)鎮(zhèn)最為嚴(yán)重，礦化度普遍在1 g/L以上，局部地區(qū)高達(dá)3 g/L，部分供水站水質(zhì)兼有溶解性總固體、總硬度、氯化物、硫酸鹽等指標(biāo)超標(biāo)，嚴(yán)重影響群眾身體健康，不適宜再作飲用水水源，因此，對現(xiàn)狀供水工程水源進(jìn)行置換已刻不容緩。

2 水源概況

根據(jù)調(diào)查，民勤縣南部可資利用的水源有紅崖山水庫庫水、西營水庫庫水（西營專用輸水渠末端取水）以及民調(diào)輸水渠黃河水。

2.1 紅崖山水庫庫水

紅崖山水庫南距武威市區(qū)60 km，北距民勤縣城30 km，是一座以保護(hù)和改善民勤生態(tài)為主，兼顧灌溉、旅游、水產(chǎn)養(yǎng)殖等綜合效益的中型水庫，擔(dān)負(fù)著紅崖山灌區(qū)13個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，2個國營農(nóng)林場農(nóng)田及生態(tài)經(jīng)濟(jì)林草灌溉任務(wù)，現(xiàn)狀實際灌溉面積66.06萬畝，同時承擔(dān)著有計劃地向青土湖輸送生態(tài)水量的任務(wù)[1]。

紅崖山水庫始建于1958年，經(jīng)過一期、二期、三期擴(kuò)建加固及除險加固，水庫設(shè)計總庫容9930萬m3，有效庫容6251萬m3，防洪庫容5703萬m3，水域面積25 km2。自石羊河流域重點治理項目實施以來，水庫年來水量均維持在2.5億m3以上。

目前紅崖山水庫正在實施加高擴(kuò)建工程，根據(jù)《甘肅省武威市民勤縣紅崖山水庫加高擴(kuò)建工程初步設(shè)計報告》，加高擴(kuò)建后水庫總庫容1.48億m3，興利庫容9030萬m3，調(diào)洪庫容2503萬 m3，淤積庫容3244萬m3。

2.2 西營水庫庫水

西營河專用輸水渠是為了確保平水年份民勤蔡旗斷面下泄流量達(dá)到2.5億m3而修建的，西營專用輸水渠總長度50.398 km，始于西營灌區(qū)渠首進(jìn)水閘，止于民勤縣蔡旗水文站上游石羊河左岸[2]，根據(jù)《甘肅省石羊河流域重點治理項目西營河專用輸水渠工程初步設(shè)計報告》西營專用輸水渠調(diào)水過程見表1。

表1 西營專用輸水渠調(diào)水過程

2.3 民調(diào)輸水渠黃河水

景電二期向民勤輸水工程東起黃河，西至民勤縣蔡旗水文站上游，工程全長約260 km，根據(jù)《石羊河流域重點治理景電二期總干渠及民調(diào)干渠改造工程初步設(shè)計報告》，民調(diào)渠的調(diào)水過程見表2，由表可知，民調(diào)渠設(shè)計年有效輸水天數(shù)198天。

表2 民調(diào)渠調(diào)水過程

通過對上述資料進(jìn)行分析可以得出以下結(jié)論：

（1）本工程3處可用水源從總量上均能滿足工程用水需求。

（2）若以西營水庫庫水和民調(diào)渠黃河水作為本工程水源，則需新建調(diào)蓄設(shè)施，經(jīng)計算，在設(shè)計保證率條件下，兩水源新建調(diào)蓄設(shè)施所需的最小凈容積分別為177.98萬m3和102.14 m3。

3 供水方案簡介與經(jīng)濟(jì)比選

3.1 供水方案簡介

根據(jù)工程采用的水源不同，本工程有5種可行方案：

方案一：紅崖山水庫供水方案

方案二：民調(diào)渠供水方案

方案三：紅崖山水庫和民調(diào)渠聯(lián)合供水方案

方案四：西營水庫供水方案

方案五：紅崖山水庫和西營水庫聯(lián)合供水方案

民調(diào)渠與西營專用輸水渠均止于民勤縣蔡旗水文站上游，兩者與工程受水區(qū)距離相當(dāng)，工程建設(shè)內(nèi)容相近，而民調(diào)渠有效輸水天數(shù)（198 d）遠(yuǎn)大西營專用輸水渠有效輸水時間（74 d），為便于后續(xù)方案比選，本次對前3種設(shè)計方案進(jìn)行詳細(xì)說明并后續(xù)對其進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較。

方案一：紅崖山水庫供水方案

本方案以紅崖山水庫庫水作為工程供水水源，擬在現(xiàn)狀已建躍進(jìn)渠進(jìn)水口左岸擴(kuò)建水閘1孔，自閘后鋪設(shè)有壓管道約2.0 km自流輸水至水庫下游新建凈水廠，原水經(jīng)凈化處理后輸水至水廠清水池，后自水廠清水池鋪設(shè)管網(wǎng)自流輸水至項目區(qū)已建供水站調(diào)蓄水池，見圖1。

圖1 方案一示意圖

方案二：民調(diào)輸水渠供水方案

本方案以西營水庫庫水作為工程供水水源，擬在現(xiàn)狀已建民調(diào)渠末端新建取水口1座，自取水口鋪設(shè)管道16 km自流輸水至楊霸村東北側(cè)新建調(diào)蓄水池（凈容積183.36萬m3），自調(diào)蓄水池鋪設(shè)輸水管道18km自流輸水至水庫下游新建凈水廠，原水經(jīng)凈化處理后輸水至水廠清水池，自水廠清水池鋪設(shè)管網(wǎng)自流輸水至項目區(qū)已建供水站調(diào)蓄水池，見圖2。

圖2 方案二示意圖

方案三：紅崖山水庫庫水和民調(diào)輸水渠聯(lián)合供水方案

本方案紅崖山水庫庫水和民調(diào)渠黃河水聯(lián)合作為工程供水水源，擬在紅崖山水庫下游新建凈水廠1座，自紅崖山水庫與民調(diào)渠末端分別鋪設(shè)1條至紅崖山水庫下游新建水廠，管道長度分別為2 km和34 km。在民調(diào)輸水渠輸水時段以民調(diào)渠黃河水作為水源，在其非輸水時段，則以紅崖山水庫庫水為水源，見圖3。

圖3 方案三示意圖

3.2 水源經(jīng)濟(jì)比選

為便于供水方案經(jīng)濟(jì)比選，方案比選過程中采用如下假定：

（1）假定水廠位置不變，水廠處理工藝相同，則水廠部分及其后輸水管網(wǎng)部分建設(shè)內(nèi)容相同，本次只對水廠前部分進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較。

（2）調(diào)蓄水池容積按凈容積計算，不計入蒸發(fā)滲漏損失量

三種方案經(jīng)濟(jì)比較詳見表3。

通過表3可以得出以下結(jié)論：

（1）方案一、方案二和方案三的投資分別為：190.00萬元、8209.8萬元和3198.2萬元。

（2）方案二與方案三投資遠(yuǎn)高于方案一，差額分別為：8019.8萬元和3004.2萬元。

（3）三種方案從經(jīng)濟(jì)角度講方案一最優(yōu)，方案三次之，方案二最差。

表3 供水工程方案經(jīng)濟(jì)比選表

4 方案選定

（1）從水量上講，本工程3處可選水源總水量均滿足本工程用水需求，但西營專用輸水渠及民調(diào)渠均為季節(jié)性輸水渠道，來水在時間上分布很不均勻，要使其能滿足本工程需求，分別需修建容積為177.98萬m3和102.14 m3的調(diào)蓄設(shè)施，且由于兩者距離受水區(qū)距離均較紅崖山水庫遠(yuǎn)，需增加長約30 km的輸水管道，工程投資大。

（2）從水質(zhì)上講，根據(jù)武威市2012～2015年環(huán)境質(zhì)量公報，自2012年以來紅崖山水庫與西營水庫水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果均為地表水Ⅲ類，而根據(jù)《甘肅省石羊河流域重點治理項目西營河專用輸水渠工程初設(shè)設(shè)計報告》西營專用輸水渠輸水時段基本為汛期，輸水水質(zhì)情況有待進(jìn)一步檢驗。民調(diào)輸水渠為黃河水，根據(jù)2015年蘭州市環(huán)境質(zhì)量公報，景電工程取水口河段其水質(zhì)亦為地表水Ⅲ類，其水泥沙含量較大，水處理工藝將更為復(fù)雜。紅崖山水庫庫水雖缺乏相關(guān)長期的水質(zhì)監(jiān)測資料，就本工程單次檢測結(jié)果來看，僅濁度、菌群指標(biāo)超標(biāo)，具備作為飲用水的條件。

（3）從工程投資上講，無論采用西營水庫、民調(diào)渠單獨供水方案或者其一與紅崖山水庫聯(lián)合供水方案，其工程投資均遠(yuǎn)高于以紅崖山水庫單獨供水的設(shè)計方案。

綜上，推薦以紅崖山水庫庫水作為本工程供水水源。

5 結(jié)語

民勤縣湖區(qū)四鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)村飲水安全工程建設(shè)時間相對較早，由于近年來民勤北部生態(tài)惡化形勢最嚴(yán)峻，范圍逐步向南延伸，速度呈加快之勢。北部湖區(qū)地下水水質(zhì)惡化嚴(yán)重，礦化度普遍在3 g/L以上，局部地區(qū)高達(dá)10 g/L，部分供水站水質(zhì)兼有溶解性總固體、總硬度、氯化物、硫酸鹽等指標(biāo)超標(biāo)，嚴(yán)重影響群眾身體健康，不適宜再作飲用水水源。本文對民勤縣現(xiàn)狀可用水源進(jìn)行了分析論證，擇優(yōu)選擇了適合本工程實際的優(yōu)質(zhì)水源，工程的實施徹底解決了民勤縣湖區(qū)四鄉(xiāng)鎮(zhèn)的飲水安全問題，取得了良好的效果，可為類似鞏固提升工程提供借鑒。

[1]甘肅省水利水電勘測設(shè)計研究院.甘肅省武威市民勤縣紅崖山水庫加高擴(kuò)建工程初步設(shè)計報告[R].蘭州：甘肅省水利水電勘測設(shè)計研究院，2013.

[2]甘肅省水利水電勘測設(shè)計研究院.甘肅省石羊河流域重點治理項目西營河專用輸水渠工程初步設(shè)計報告[R].蘭州：甘肅省水利水電勘測設(shè)計研究院，2010.

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2017-06-07

穆鑫（1983-），男，山西大同人，工程師，主要從事水利水電工程規(guī)劃設(shè)計工作。