張?bào)心?，黃 凱，袁麗娜

(貴州省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，貴陽(yáng) 550002)

1 項(xiàng)目概況

沿河土家族自治縣位于貴州省東北角、銅仁地區(qū)北部、烏江下游，縣域面積2468.8km2，烏江流經(jīng)沿河境內(nèi)132km，水資源豐富，被稱(chēng)為“烏江百里畫(huà)廊”。小溪水庫(kù)為沿河縣列入貴州省“十三五”水利發(fā)展規(guī)劃的中型水庫(kù)，工程任務(wù)為向沿河縣中心城區(qū)供水。本次結(jié)合烏江水源、沿河縣城現(xiàn)狀供水及烏江水質(zhì)處理與小溪水庫(kù)供水的經(jīng)濟(jì)性，進(jìn)一步論述小溪水庫(kù)建設(shè)項(xiàng)目的必要性，通過(guò)分析論證，選定沿河縣城水源配置的最優(yōu)方案。

2 受水區(qū)分布基本情況

供水對(duì)象為沿河縣中心城區(qū)(含老城區(qū)、沙子及中界片區(qū))，老城區(qū)處于壩坨河與烏江匯口下游，高程分布在400-350m，該片區(qū)規(guī)劃水廠為位于沙陀電站右岸的土地坳水廠，進(jìn)水池高程437.4m；沙中片區(qū)處于烏江右岸山脊背后的低洼地帶，高程分布在500-600m，該片區(qū)規(guī)劃水廠為峽門(mén)口水廠，進(jìn)水池高程600m。

3 需水預(yù)測(cè)

經(jīng)需水預(yù)測(cè)分析，水資源供需二次平衡可知，供水范圍在充分考慮節(jié)水、中水利用及當(dāng)?shù)厮Y源優(yōu)化配置情況下，仍缺水1968萬(wàn)m3，供水能力不能滿(mǎn)足未來(lái)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展要求，其中，2030年老城片區(qū)水源缺水量達(dá)694萬(wàn)m3，沙中片區(qū)水源缺水量達(dá)1274萬(wàn)m3。為滿(mǎn)足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求，需尋求新的供水水源方案。

4 受水區(qū)附近的水資源分布情況

根據(jù)受水區(qū)水資源及水利水電工程分布特點(diǎn)分析，受水區(qū)主要沿烏江及烏江二級(jí)支流壩坨河分布，附近現(xiàn)有的水源點(diǎn)有峽門(mén)口水庫(kù)，烏江沙陀電站庫(kù)區(qū)提水及壩坨河支流小溪水庫(kù)供水。

4.1 峽門(mén)口水庫(kù)

峽門(mén)口水庫(kù)位于貴州沿河土家族自治縣中界鄉(xiāng)境內(nèi)的烏江二級(jí)支流沙子河中上游，是一座兼有防洪、灌溉、發(fā)電等綜合效益的已建中型水庫(kù)。水庫(kù)正常庫(kù)容800.6萬(wàn)m3，死庫(kù)容60萬(wàn)m3，水庫(kù)正常蓄水位578.90m，死水位557.62m，水庫(kù)主要供水區(qū)域是水庫(kù)下游至沙子南莊村一帶，原設(shè)計(jì)灌溉面積700hm2。至2030年根據(jù)沿河縣城總體的發(fā)展規(guī)劃，經(jīng)初步分析原設(shè)計(jì)灌區(qū)有一部分將變成縣城用地，但結(jié)合“高水高用，近水近用”的水資源配置原則及全縣水資源開(kāi)發(fā)利用規(guī)劃布局，可將水庫(kù)附近地勢(shì)較高的曉景鄉(xiāng)村鎮(zhèn)供水納入峽門(mén)口供水范圍，同時(shí)如考慮峽門(mén)口水庫(kù)興利庫(kù)容全部調(diào)整為城鎮(zhèn)供水，經(jīng)復(fù)核最大城鎮(zhèn)供水量(P=95%)1316萬(wàn)m3，也不能滿(mǎn)足沿河縣城2030年缺水量1967萬(wàn)m3，也還需另找水源解決沿河縣的缺水量。從水資源配置分析峽門(mén)口解決附近用水更合適[1]。

4.2 烏江沙陀電站

沙沱電站位于壩坨河與烏江匯口處，沿河老城區(qū)上游，距主要供水對(duì)象沿河縣中心城區(qū)僅1km。從沙沱水電站庫(kù)區(qū)取水具有取水條件較好、線路布置短等優(yōu)勢(shì)，但水庫(kù)死水位較低，烏江水質(zhì)較差，需涉及高揚(yáng)程提水及水深度處理。

4.3 小溪水庫(kù)

小溪水庫(kù)位于壩坨河與支流坨井河匯口以上1km處，具有水質(zhì)條件好，水源穩(wěn)定等優(yōu)勢(shì)。上游無(wú)鄉(xiāng)鎮(zhèn)及縣城，水質(zhì)相對(duì)較好，淹沒(méi)影響小，且河道平均比降為7.50‰，相對(duì)較陡，建壩位置河床高程較高，建壩成庫(kù)后可自流解決受水區(qū)大部分供水。

5 受水區(qū)水源方案擬定

初步分析沿河縣縣城周邊水源情況：沿河縣縣城現(xiàn)狀取水為烏江提水以及峽門(mén)口水庫(kù)減少灌面后的優(yōu)化供水，規(guī)劃水源有沙陀電站取水(烏江提水)以及小溪水庫(kù)。根據(jù)烏江的調(diào)度原則以及水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果來(lái)看，烏江取水具有受到航運(yùn)、發(fā)電以及上游工礦企業(yè)排污影響等多重風(fēng)險(xiǎn)，全年不定期水質(zhì)會(huì)超出地表水飲用標(biāo)準(zhǔn)中的Ш類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，處理成本較高，飲水安全風(fēng)險(xiǎn)較大[2]。小溪水庫(kù)水質(zhì)好，上游無(wú)污染因素且工程經(jīng)濟(jì)性也較好，由小溪水庫(kù)先置換現(xiàn)狀烏江提水水源，設(shè)計(jì)水平年后若有合適的水源再逐步置換沙陀電站取水，將烏江水源作為沿河縣城備用水源，待將來(lái)烏江水質(zhì)徹底變好，且沿河縣城又有更大的用水需求，再由烏江提水。烏江提水與小溪水庫(kù)兩個(gè)水源方案比較采用相同供水效益比選。

兩水源方案均只考慮向縣城供水，受水區(qū)供水規(guī)模及供水末端位置高程均一致，按供水同效益進(jìn)行比較，總供水量為1968萬(wàn)m3，輸水終端為峽門(mén)口水廠(高程600m)及土地坳水廠(高程437.4m)。

6 水源方案比選

水源方案的比選從工程布置、地質(zhì)條件、施工條件、水質(zhì)監(jiān)測(cè)、工程投資及后期運(yùn)行費(fèi)用等幾個(gè)方面進(jìn)行比較。

6.1 工程布置

小溪水庫(kù)方案為：從樞紐取水后采用管道自流輸水至干管末端分為兩個(gè)支管，左支管自流輸水至土地坳水廠，右支管經(jīng)泵站提水至峽門(mén)口水廠，泵站裝機(jī)2130MW，提水設(shè)計(jì)揚(yáng)程為175m，管道均為單管鋪設(shè)。

烏江沙沱電站提水方案為：取水泵站位于沙沱電站壩址上游1km處的淇灘鄉(xiāng)政府附近。結(jié)合地形及考慮烏江航運(yùn)影響，取水建筑物采用岸邊圓筒式泵站。

至老城土地坳水廠提水輸水線路為：泵站(揚(yáng)程90m)→440m高位水池→輸水管道→老城土地坳水廠，線路總長(zhǎng)1.5km。

至峽門(mén)口水廠提水輸水線路為：泵站(揚(yáng)程275m)→620m高位水池→輸水管道→峽門(mén)口隧洞→管道→峽門(mén)口水廠，線路總長(zhǎng)11.5km。

6.2 地質(zhì)條件

小溪水庫(kù)及烏江提水方案沿線地層均為桐梓組灰?guī)r夾頁(yè)巖、灰?guī)r和白云巖互層；紅花園組灰?guī)r夾少量白云質(zhì)灰?guī)r，地質(zhì)條件相當(dāng)。

6.3 施工條件

小溪水庫(kù)輸水沿線均有公路分布，需從現(xiàn)有鄉(xiāng)村公路新建臨時(shí)道路至主要水工建筑物附近及棄渣場(chǎng)，場(chǎng)內(nèi)交通運(yùn)輸除利用場(chǎng)區(qū)內(nèi)現(xiàn)有的道路外，還需新建部分場(chǎng)內(nèi)施工臨時(shí)公路，管線沿公路鋪設(shè)，施工方便。

烏江提水至峽門(mén)口水庫(kù)周?chē)l(xiāng)村公路較少，需要新建及改建公路工程量較大，場(chǎng)內(nèi)交通運(yùn)輸除利用場(chǎng)區(qū)內(nèi)現(xiàn)有的道路外，還需新建的部分場(chǎng)內(nèi)施工臨時(shí)公路。烏江提水方案泵站規(guī)模較大，在沙沱庫(kù)區(qū)修建泵站，施工難度大，施工臨時(shí)工程造價(jià)高。

6.4 水質(zhì)監(jiān)測(cè)

小溪水庫(kù)監(jiān)測(cè)結(jié)果水質(zhì)評(píng)價(jià)均達(dá)到或優(yōu)于Ⅲ類(lèi)。現(xiàn)狀水質(zhì)評(píng)價(jià)為《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)Ⅲ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，水質(zhì)較好，達(dá)到生產(chǎn)、生活用水水源地的水質(zhì)要求。

烏江近年水質(zhì)監(jiān)測(cè)資料表明，烏江部分流域治污形勢(shì)嚴(yán)峻，烏江水質(zhì)不穩(wěn)定，個(gè)別月份水常年氮、磷嚴(yán)重超標(biāo)，現(xiàn)狀水質(zhì)不足以滿(mǎn)足城鎮(zhèn)集中供水要求，存在供水風(fēng)險(xiǎn)。

6.5 工程投資

小溪水庫(kù)工程直接投資包含水庫(kù)、大壩及輸水建筑物土建投資、機(jī)電設(shè)備及安裝工程、金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備及安裝工程、施工臨時(shí)工程，總投資52742萬(wàn)元。烏江沙沱庫(kù)區(qū)提水工程直接投資包含泵站及輸水線路土建投資、機(jī)電設(shè)備及安裝工程、金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備及安裝工程、施工臨時(shí)工程，投資合計(jì)20540萬(wàn)元。

從直接工程投資看，小溪水庫(kù)項(xiàng)目涉及水庫(kù)淹沒(méi)、新建大壩等投資，烏江提水直接從烏江沙沱電站庫(kù)區(qū)提水，投資較節(jié)省。

6.6 運(yùn)行費(fèi)用

小溪水庫(kù)輸水線路采用自流輸水至土地坳水廠，泵站提水至峽門(mén)口水廠。除了涉及土建投資，還涉及泵站提水運(yùn)行費(fèi)用，泵站提水揚(yáng)程175m，提水流量0.488m3/s，每年提水耗電量為945kW·h，考慮一般工商業(yè)及其他用電提水電價(jià)為0.7044元/kW·h，年運(yùn)行費(fèi)用為665.7萬(wàn)元。小溪水庫(kù)水質(zhì)為Ⅲ類(lèi)水，根據(jù)已實(shí)施項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)常規(guī)水處理綜合費(fèi)用約0.5元/m3，合計(jì)年水處理費(fèi)用合計(jì)984萬(wàn)元。

沙陀庫(kù)區(qū)提水除了涉及土建投資，同樣還涉及泵站提水運(yùn)行費(fèi)用，低揚(yáng)程機(jī)組提水至土地坳水廠，提水揚(yáng)程90m，提水流量0.264m3/s，高揚(yáng)程機(jī)組提水至峽門(mén)口水廠，提水揚(yáng)程275m，提水流量0.488m3/s，合計(jì)每年提水耗電量為1730kW·h，考慮一般工商業(yè)及其他用電提水電價(jià)為0.7044元/kW·h，提水年運(yùn)行費(fèi)用為1218.6萬(wàn)元。

城鄉(xiāng)生活用水對(duì)水質(zhì)要求較高，需進(jìn)行深度處理，經(jīng)對(duì)類(lèi)似水廠進(jìn)行調(diào)查，針對(duì)水源總磷超標(biāo)的問(wèn)題，主要增加除磷措施，結(jié)合除磷工藝綜合考慮，目前磷超標(biāo)水處理費(fèi)用比一般常規(guī)處理要高0.5-0.9元/m3，水處理綜合費(fèi)用按1.2元/m3取，合計(jì)年水處理費(fèi)用合計(jì)2361.6萬(wàn)元。

同時(shí)，烏江提水對(duì)沙陀電站發(fā)電影響，減少梯級(jí)發(fā)電量208萬(wàn)kW·h，電量補(bǔ)償費(fèi)0.3元/度，合計(jì)電量補(bǔ)償費(fèi)用62.4萬(wàn)元。

6.7 費(fèi)用現(xiàn)值比較

小溪水庫(kù)工程因新建擋水建筑物，存在水庫(kù)淹沒(méi)，其工程投資較高，較烏江沙沱庫(kù)區(qū)提水工程高32202萬(wàn)元；烏江沙沱庫(kù)區(qū)提水工程不涉及樞紐建筑物，但提水運(yùn)行費(fèi)及水處理費(fèi)用較高，兩方案只考慮工程建設(shè)費(fèi)用及運(yùn)行成本費(fèi)，不考慮水質(zhì)處理費(fèi)用時(shí)，小溪水庫(kù)總費(fèi)用現(xiàn)值為73045萬(wàn)元，較烏江沙沱庫(kù)區(qū)提水工程高19037萬(wàn)元；考慮水質(zhì)處理費(fèi)用時(shí)，較烏江沙沱庫(kù)區(qū)提水工程只多2184萬(wàn)元，水質(zhì)處理費(fèi)用占據(jù)很大的比例。

6.8 綜合比較

綜合比較分析后，新建小溪水庫(kù)直接投資較高，但考慮水處理費(fèi)用后，總費(fèi)用現(xiàn)值略高，且可自流解決大部分區(qū)域供水，水質(zhì)較好，不存在水污染風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)施條件成熟，對(duì)烏江發(fā)電、通航無(wú)影響，后期管理方便等優(yōu)勢(shì)。

沙沱庫(kù)區(qū)提水工程因直接從烏江取水，不存在淹沒(méi)及擋水建筑物投資，工程直接投資較低，但年提水運(yùn)行費(fèi)用較高，且對(duì)電站發(fā)電影響較大，提水存在水處理成本高，治理難度大，治理時(shí)間長(zhǎng)的不利因素，且隨著河段的通航功能日益完善以及上游工業(yè)發(fā)展，烏江水質(zhì)還存在污染風(fēng)險(xiǎn)，水廠需增設(shè)水質(zhì)處理設(shè)備及專(zhuān)項(xiàng)水處理措施，必將導(dǎo)致水廠一次性投資及水處理費(fèi)用的增加[3]。雖然烏江中下游水質(zhì)逐年改善，但烏江作為貴州的經(jīng)濟(jì)動(dòng)脈，伴隨經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)的環(huán)境壓力，導(dǎo)致烏江水質(zhì)改善仍存在諸多不穩(wěn)定因素；同時(shí)，烏江中下游規(guī)劃通航，存在較高的發(fā)生水污染事故的風(fēng)險(xiǎn)，也是沿河縣城供水的安全隱患。從長(zhǎng)期穩(wěn)定供水水源保障來(lái)看，烏江提水存在突發(fā)性水質(zhì)污染風(fēng)險(xiǎn)，也是沿河縣城供水的安全隱患，小溪水庫(kù)相比之下更有保障性。

7 結(jié) 語(yǔ)

1)通過(guò)對(duì)小溪水庫(kù)和烏江提水兩個(gè)水源配置方案的綜合比選，小溪水庫(kù)為更合理、經(jīng)濟(jì)、水質(zhì)安全保障的水源配置方案。

2)結(jié)合水資源開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀、需水預(yù)測(cè)及供需平衡，擬定可能的水資源配置方案并進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，能為評(píng)價(jià)項(xiàng)目水資源條件合理性、優(yōu)化配置水資源提供依據(jù)。

3)水源方案分析作為項(xiàng)目評(píng)價(jià)過(guò)程中的重點(diǎn)，直接影響建設(shè)項(xiàng)目的可行性和必要性，應(yīng)作為項(xiàng)目前期工作的重點(diǎn)。