張玉蘭

(寧波市水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 寧波 315000)

工業(yè)項(xiàng)目的取水可靠性直接涉及到項(xiàng)目投入運(yùn)行后的穩(wěn)定產(chǎn)出效率，對項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益的發(fā)揮至關(guān)重要。在項(xiàng)目投產(chǎn)建設(shè)之前，對其進(jìn)行取水水源的水量和水質(zhì)等方面的可靠性分析研究很有必要，既是對項(xiàng)目未來經(jīng)濟(jì)效益發(fā)揮的前提，也是落實(shí)節(jié)水優(yōu)先方針、水資源最嚴(yán)格管理制度的要求，同時(shí)是避免水資源過度開發(fā)、無序開發(fā)的重要保障。水庫下游河道的工業(yè)項(xiàng)目取水可靠性分析，與一般河道相比有其特殊性，主要體現(xiàn)在水庫大多是兼顧發(fā)電、供水、農(nóng)業(yè)灌溉等多功能，水庫放水既與上游來水有關(guān)，又受到引調(diào)水、自身調(diào)度等多方面影響，因此有必要開展專門研究。本文以寧海白溪水庫下游的某工業(yè)項(xiàng)目取水為例，開展來水、需水、供需平衡分析等方面的研究，并對水質(zhì)要求相符性進(jìn)行論證，分析了該項(xiàng)目的取水可靠性。

1 項(xiàng)目概況與取水需求

項(xiàng)目擬建設(shè)在寧波市寧?？h，一期預(yù)計(jì)2021年建成，年取水量60萬m3，二期預(yù)計(jì)在2029年建成，二期投產(chǎn)后年總?cè)∷?9萬m3，按照所在行業(yè)規(guī)范要求，項(xiàng)目需達(dá)到97%的取水保證率。取水地點(diǎn)初選在寧海白溪左岸上明橋斷面以上50m，距離廠址線路長約6km。取水口設(shè)置：根據(jù)不影響河道堤防安全的原則設(shè)置，結(jié)合現(xiàn)有取水口高程及來水水位流量關(guān)系，取水口高程擬設(shè)在1.2m左右。原水取水提供水質(zhì)情況后，項(xiàng)目自身擬采取相應(yīng)取水及凈水措施，對原水水質(zhì)要求V類水以上。

2 流域概況

白溪流域位于浙江省中東部，是寧海縣境內(nèi)最大的溪流。發(fā)源于新昌縣牛平崗，南流經(jīng)天臺縣大同、寧海縣白溪村，折東北至水車鄉(xiāng)納大溪，東流至越溪，從白橋崗進(jìn)入三門灣。白溪主流長66.5km，河道比降12.8‰，流域面積627km2。主要支流為大溪，發(fā)源于寧海、奉化交界的野豬坑，河長37km，河道比降22.7‰。

流域內(nèi)已建成大中型水庫3座，大型水庫白溪水庫控制集水面積254km2；中型水庫2座：黃壇水庫控制集水面積114km2，西溪水庫控制集水面積95.6km2。另外建有2座小(二)型水庫，集水面積3.09km2；塘壩362座，溪流堰壩337條。已建的水利工程主要承擔(dān)防洪、供水功能，兼顧流域內(nèi)的農(nóng)業(yè)灌溉、發(fā)電等功能。

3 取水水源論證

3.1 分析范圍及論證范圍

由于項(xiàng)目的取水水源是寧?？h白溪上明橋斷面來水，因此，本次水資源論證的分析范圍為白溪流域，面積627km2。論證范圍為白溪流域的白溪水庫壩址、黃壇水庫壩址至上明橋斷面之間的區(qū)域，面積222.6km2，包括白溪水庫下游的前童、岔路地區(qū)和西溪-黃壇水庫下游的黃壇、躍龍街道等。

3.2 論證方法

通過降水、產(chǎn)水、需水、供水及其供需平衡分析計(jì)算后，得到論證范圍水資源量的余缺狀況和對水質(zhì)的評估。根據(jù)地區(qū)水資源綜合規(guī)劃，白溪流域內(nèi)各用水戶保證率如下：城鎮(zhèn)生活和重要工業(yè)用水保證率為95%，一般工業(yè)用水保證率90%，農(nóng)業(yè)灌溉用水保證率80%～90%，環(huán)境生態(tài)用水保證率70%～80%。結(jié)合項(xiàng)目建成投產(chǎn)時(shí)間，取2019年為現(xiàn)狀水平年，2030年為規(guī)劃水平年進(jìn)行論證。

3.3 水文基本資料

本次論證區(qū)域內(nèi)流量資料缺乏，擬采用降雨修正的水文比擬法。選用白溪范圍內(nèi)及周邊的里岙、里加坑、大蔡等10個(gè)雨量站，與洪家塔流量站的實(shí)測流量比擬得到徑流量，由于各測站資料起始年份和觀測年限不一，通過相關(guān)法進(jìn)行資料插補(bǔ)延長，取用年限為1960—2018年。

3.4 來水量

計(jì)算單元(白溪、黃壇水庫壩下至上明橋斷面)的來水包括白溪水庫、西溪水庫和黃壇水庫的農(nóng)業(yè)灌溉及生態(tài)放水、汛期棄水，非受控山區(qū)來水，當(dāng)?shù)仄皆a(chǎn)水以及相關(guān)用戶的回歸水。由上述降水、蒸發(fā)等資料，可分析得到來水量。見表1。

表1 論證范圍的設(shè)計(jì)頻率總來水量

3.5 需水量分析

由于項(xiàng)目取水的上明橋斷面的來水量與上游用戶的取水量有關(guān)，而上明橋以下白溪干流為感潮河段，沒有取水用戶。因此僅需對斷面上游用戶的需水進(jìn)行計(jì)算分析。

項(xiàng)目取水?dāng)嗝嬉陨现苯訌南?、河道取水的用戶主要是一般工業(yè)、農(nóng)業(yè)灌溉用水以及生態(tài)用水。因論證范圍內(nèi)的生活用水和重要工業(yè)用水由另外水廠供應(yīng)優(yōu)質(zhì)水，不包括本次論證范圍內(nèi)。

3.5.1一般工業(yè)需水量

現(xiàn)狀水平年，白溪中下游地區(qū)的一般工業(yè)用水由生活水廠、工業(yè)水廠以及溪流、河道提供，扣除生活水廠供水量以及工業(yè)水廠補(bǔ)充的量后，其他一般工業(yè)在直接從溪流、河道取水量為14萬m3/年。按照當(dāng)?shù)毓I(yè)用水年均10%的增長率外延，預(yù)測到2030水平年，其他一般工業(yè)用戶從溪流、河道直接取水量將達(dá)到30萬m3/年。

本工業(yè)項(xiàng)目一期需從上明橋斷面取水60萬m3/年，二期投產(chǎn)以后最終工程需取水79萬m3/年。

3.5.2農(nóng)業(yè)需水量

包括水稻、綜合旱作物等需水量。農(nóng)田凈灌溉定額根據(jù)作物需水量考慮田間灌溉損失計(jì)算，毛灌溉需水量根據(jù)計(jì)算的農(nóng)田凈灌溉定額和比較選定的灌溉水利用系數(shù)進(jìn)行預(yù)測。本次農(nóng)業(yè)灌溉需水量的計(jì)算原則：由降雨、蒸發(fā)資料按作物灌溉制度推求設(shè)計(jì)灌溉定額；由設(shè)計(jì)灌溉定額推求灌溉凈需水量；灌溉需水量需考慮灌溉水利用系數(shù)。根據(jù)趨勢預(yù)測，本次論證范圍耕地平均年遞減率為2.1‰。現(xiàn)狀耕地面積2.75萬畝，其中水田2.23萬畝，旱地0.52萬畝；預(yù)測到2030水平年耕地面積2.69萬畝，其中水田2.18萬畝，旱地0.51萬畝。

各計(jì)算區(qū)主要農(nóng)作物為水稻，還有部分旱地作物和經(jīng)濟(jì)園地。水稻灌溉定額計(jì)算以降雨量和蒸發(fā)量為依據(jù)采用需水系數(shù)(α)法進(jìn)行田間來水與耗水逐日水量平衡計(jì)算，求得水稻凈灌溉定額。旱地灌溉定額以主要旱作物生長期為代表，進(jìn)行灌溉定額計(jì)算。分析得到水田50%保證率為265m3/畝，75%保證率為316m3/畝，85%保證率為391m3/畝；旱作物50%保證率為42m3/畝，75%保證率為74m3/畝，85%保證率為102m3/畝。據(jù)相關(guān)規(guī)劃資料，現(xiàn)狀水平年灌溉水利用系數(shù)為0.6，2030水平年灌溉水利用系數(shù)為0.65。

按照大牲畜用水定額為70L/(頭·日)，小牲畜用水定額為15L/(頭·日)，淡水養(yǎng)殖需水定額為3500m3/(畝·年)，計(jì)算現(xiàn)狀水平年畜牧業(yè)需水61萬m3/年，2030水平年畜牧業(yè)需水74萬m3/年。

綜上，計(jì)算單元內(nèi)各水平年不同保證率的農(nóng)業(yè)需水量見表2。

表2 不同保證率下農(nóng)業(yè)需水預(yù)測成果表

3.5.3生態(tài)環(huán)境需水量

主要包括河道內(nèi)與河道外生態(tài)環(huán)境需水量。其中河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境需水量是指娛樂、魚類和景觀的需水量；河道外生態(tài)環(huán)境需水量主要是指城鄉(xiāng)的凈化、綠化及公園湖泊等需水量。為保持和維護(hù)河網(wǎng)基本生態(tài)要求，以河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境需水量為約束條件，確定河道內(nèi)生態(tài)庫容為正常庫容的30%，當(dāng)河網(wǎng)庫容低于河道內(nèi)生態(tài)庫容即停止河網(wǎng)供水。

河道外生態(tài)環(huán)境需水量隨著社會的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，以及人們的休閑、娛樂時(shí)間的增多和對生態(tài)環(huán)境要求的不斷提高等。預(yù)測寧?？h河道外生態(tài)環(huán)境需水量占總需水量的比例將達(dá)到8%～10%左右。供河道外環(huán)境生態(tài)用水量具體預(yù)測結(jié)果見表3。

表3 不同保證率生態(tài)需水預(yù)測成果表

3.6 供需平衡分析

3.6.1供需平衡計(jì)算單元和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

計(jì)算單元1個(gè)，即白溪、黃壇水庫壩下至上明橋斷面的區(qū)間。水量供需平衡分析的計(jì)算單元均可歸結(jié)為來水、需水、供水三個(gè)系列所構(gòu)成的系統(tǒng)。計(jì)算的來水主要是計(jì)算單位的來水總和；需水主要是在河道中直接取水的用水戶，包括一般工業(yè)用水、農(nóng)業(yè)用水和生態(tài)環(huán)境用水；與來水相對應(yīng)，供水系統(tǒng)考慮的是河道引水和河道提水工程供水。

3.6.2供需平衡計(jì)算的原則與參數(shù)選取

(1)計(jì)算系列采用1960—2018年共59年的長系列逐日水文資料，調(diào)節(jié)計(jì)算以日為計(jì)算時(shí)段。水資源供需平衡計(jì)算時(shí)，上明橋斷面以上的計(jì)算單元經(jīng)來水、取水、退水的調(diào)節(jié)，水量最終傳遞到上明橋斷面。

(2)上游白溪水庫供給寧波市中心城區(qū)17300萬m3/年；西溪、黃壇水庫供給寧海縣生活用水5700萬m3/年。保證率85%的情況下，白溪水庫供下游農(nóng)灌等一般用水1300萬m3，環(huán)境流量和下游農(nóng)灌用水可以部分結(jié)合，沒有灌溉的月份，按0.58m3/s供給下游，有灌溉供水的月份，扣除灌溉流量，補(bǔ)充不足0.58m3/s的部分流量，灌溉流量大于0.58m3/s的月份，不再補(bǔ)充；西溪水庫、黃壇水庫聯(lián)合提供下游農(nóng)田灌溉用水1770億萬m3。

(3)計(jì)算時(shí)考慮水庫、塘壩的調(diào)蓄能力。白溪水庫、西溪-黃壇水庫梅汛、臺汛期蓄至汛期限制水位，其它時(shí)期蓄至正常高水位，超過各期控制水位即為棄水。白溪中下游地區(qū)大小塘壩共362處，可調(diào)蓄的庫容合計(jì)291萬m3，其中上明橋斷面以上可調(diào)蓄的庫容219.4萬m3。

(4)城鎮(zhèn)生活用水的60%～70%作為再生水，農(nóng)村生活的15%作為再生水，工業(yè)用水的60%～80%作為再生水，農(nóng)業(yè)回歸水取30%。

3.6.3計(jì)算單元水量平衡情況

根據(jù)上述計(jì)算方法和原則，通過對計(jì)算單元區(qū)域進(jìn)行長系列水資源供需平衡計(jì)算可知，區(qū)域水資源基本可以滿足社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要。

計(jì)算單元水資源供需平衡狀況見表4。

表4 計(jì)算單元供需平衡計(jì)算成果表 單位：萬m3

通過表4計(jì)算分析可知，計(jì)算單元來水量豐富，現(xiàn)狀及2030水平年均可以滿足區(qū)域內(nèi)各類取水戶的用水需求，達(dá)到相應(yīng)的保證率要求；本項(xiàng)目的取水能夠得到保證，且基本不會對其他取水戶產(chǎn)生影響。

3.6.4取水?dāng)嗝孀钚∪諄硭?/p>

現(xiàn)狀水平年，在考慮上游取水戶需水之后，本項(xiàng)目取水的上明橋斷面95%保證率的年份最小日來水量為2.60萬m3，97%保證率(97%為本項(xiàng)目取水要求保證率)的年份最小日來水量為2.22萬m3，98%保證率的年份最小日來水量為1.58萬m3，均遠(yuǎn)大于項(xiàng)目取水量0.165萬m3。從斷面最小流量的角度看，也是能夠滿足本項(xiàng)目的取水需求的，且本項(xiàng)目取水?dāng)嗝嫦掠蔚貐^(qū)無直接從白溪河道取水的用戶，因此對下游用戶取水量也無不利影響。規(guī)劃水平年的斷面最小來水量與本項(xiàng)目的取水需求量之間的關(guān)系也是類似的，詳見表5。

表5 取水?dāng)嗝娓髂陙硭l率下的最小日來水量 單位：萬m3

3.7 取水口位置合理性分析

取水口建議設(shè)置在上明橋上游50m處的左岸，地勢相對開闊，適宜建設(shè)取水泵房；為了保障枯水季節(jié)的取水安全，取水口的高程建議取在1.2m的河底。為了減輕溪流底部泥沙的影響，建議在不影響河道堤岸及河道行洪安全的前提下，在取水口處下挖1.5m左右，形成一個(gè)“取水池”，并在取水口前布置柵格、濾網(wǎng)等過濾預(yù)處理設(shè)備。

4 水質(zhì)符合性分析

白溪河道為山區(qū)性河流，源近流急，自凈能力較強(qiáng)。根據(jù)水功能區(qū)劃分，項(xiàng)目取水口所處的白溪馬婆園入處至入?？诙螢榘紫獙幒＾r(nóng)業(yè)、工業(yè)用水區(qū)，目標(biāo)水質(zhì)為Ⅲ類。白溪水系現(xiàn)有6個(gè)水質(zhì)監(jiān)測斷面：黃壇水庫、柘湖楊、水車、雙水、屠岙胡、趙郎場。根據(jù)2018年寧?？h環(huán)境質(zhì)量狀況公報(bào)，白溪水系的6個(gè)監(jiān)測斷面均符合水環(huán)境功能區(qū)水質(zhì)目標(biāo)要求，該水系水質(zhì)較好。其中項(xiàng)目取水口附近的水車斷面功能區(qū)目標(biāo)類別為Ⅲ類，實(shí)測水質(zhì)Ⅱ類。水質(zhì)達(dá)到水功能區(qū)的目標(biāo)水質(zhì)，也高于本項(xiàng)目要求得V類水水質(zhì)要求。

5 結(jié)語

針對水庫下游河道的工業(yè)項(xiàng)目取水水源可靠性進(jìn)行了研究分析。以寧海縣白溪水庫下游的某工業(yè)項(xiàng)目取水為例，通過取水地點(diǎn)的關(guān)聯(lián)分析，明確了研究的分析范圍和論證范圍，結(jié)合項(xiàng)目的分期投產(chǎn)日期確定了現(xiàn)狀水平年和規(guī)劃水平年。針對實(shí)測流量資料缺乏的現(xiàn)狀，采用降雨修正的水文比擬法，計(jì)算了論證范圍的來水量。對論證范圍內(nèi)的工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生態(tài)等各類用水戶在不同頻率下的需水進(jìn)行了相應(yīng)方法預(yù)測。在來水量、用水量明確基礎(chǔ)上，建立了水資源供需計(jì)算模型，結(jié)合流域片區(qū)實(shí)際，按照計(jì)算原則和選定的計(jì)算參數(shù)，對論證范圍進(jìn)行了水資源供需分析，得出本項(xiàng)目水量基本能夠得到保障的結(jié)論。最后，結(jié)合實(shí)測水質(zhì)與水功能區(qū)的要求，對項(xiàng)目取水水質(zhì)需求的相符性進(jìn)行了分析。本文研究可以為其他水庫下游取水的工業(yè)項(xiàng)目開展取水可靠性分析提供參考。