曹軍 遵義水利水電勘測設計研究院

1.項目背景

遵義市位于貴州省北部，其中心城區(qū)是國務院首批公布的全國24個歷史文化名城之一，是黔北政治、經(jīng)濟、文化中心及貴州北線旅游中心，是黔北交通、通訊樞紐，是工業(yè)經(jīng)濟發(fā)展較快、第三產(chǎn)業(yè)較發(fā)達的區(qū)域性中心城市。湘江河為烏江左岸的一級支流，發(fā)源于遵義市北部，由北向南穿過中心城區(qū)，是遵義市城區(qū)最大的的河流，是遵義市這座紅色名城的母親河。然而，隨著城市的發(fā)展，城市對中心城區(qū)河流湘江河的水資源取水需求日益加大，與之共存的是污水排放量的不斷加大，導致水生態(tài)環(huán)境趨于惡化，特別是上游建設了一座海龍水庫和北郊水庫后，將上游河水用作了遵義市城市供水，幾乎不下放生態(tài)用水，導致城區(qū)河道在枯季河水流速很緩，水質(zhì)惡化，水生態(tài)水環(huán)境情況一度相當惡劣。

為落實習近平總書記治水新思路，助推國家生態(tài)文明試驗區(qū)的建設，搶抓長江經(jīng)濟帶發(fā)展機遇，加快遵義市經(jīng)濟社會發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護，保障湘江河生態(tài)健康永續(xù)利用，2017年初，環(huán)保部在湘江河干流的打秋坪河段設置了1個國控考核斷面，省市級環(huán)保部門也在干支流上分別設置了6個考核斷面，考核水質(zhì)目標均為Ⅲ類。但在2017年時，湘江河河水水質(zhì)自上游到下游分別是Ⅲ類～Ⅴ類，越靠近下游的打秋坪國控考核斷面，水質(zhì)越差。針對實際存在的水質(zhì)問題，遵義市地方各級政府高度重視，規(guī)劃了一系列工程項目來改善城區(qū)河道水質(zhì)，主要有面源治理、雨污分流、污水管網(wǎng)及處理廠改造、生態(tài)補水、水生態(tài)修復等。其中對河道采取生態(tài)補水措施是水質(zhì)改善的非常重要的一環(huán)，綜合遵義市周邊水資源狀況，經(jīng)規(guī)劃設計，建設了一項跨流域調(diào)水項目，即遵義市湘江河上游河段生態(tài)補水工程。

2.補水量計算

根據(jù)《水域納污能力計算規(guī)程》（GBT25173-2010），打秋坪國控考核斷面及其他省市級斷面需達到Ⅲ類水質(zhì)的目標要求，以河道天然流量及現(xiàn)狀水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎，綜合考慮面源治理效果、污水管網(wǎng)及處理廠排放量及水質(zhì)、水生態(tài)修復后的自凈能力等因素，采用水量平衡方法計算湘江河的水環(huán)境補水量。以90%保證率下的入河天然徑流為流量邊界條件，降解系數(shù)根據(jù)遵義市河網(wǎng)特征及污染物排放量綜合確定，污水收集率按95%-98%考慮，中水回用率按照20%考慮，徑流污染年SS總量去除率按照50%確定，并考慮上游水庫取水、河道蒸發(fā)用水及巖溶地區(qū)滲漏失水。

綜上因素，湘江河的水量平衡計算共計算8個河道單元，7個水庫單元，10個污水處理廠單元，共計25個單元。最終計算出湘江河上游在最枯季所需最大生態(tài)補水量為1.14m/s。但并非全年各個時段都需按該流量進行補水，在雨季徑流量較為充沛的季節(jié)，可減小補水量甚至不補水，因此，若有一個可調(diào)蓄的水庫在上游調(diào)蓄，則可適當減小調(diào)水流量，縮減工程投資和取水影響。經(jīng)分析，湘江河上游一支流上建有一座北關(guān)水庫，若將水調(diào)至北關(guān)水庫再下放至湘江河，結(jié)合北關(guān)水庫的調(diào)蓄能力考慮，僅需從外流域調(diào)水1.0m/s，即可為湘江河補水1.16m/s，滿足補水需求。

3.補水水源選擇

（1）水質(zhì)要求。由于湘江河考核斷面以上的現(xiàn)狀水質(zhì)為Ⅲ類～Ⅴ類，而根據(jù)各級考核斷面相應考核部門的規(guī)定，斷面的水質(zhì)要求必須為Ⅲ類，要達到這個目標，補水水源的水質(zhì)必須優(yōu)于Ⅲ類，最好在Ⅱ類或近Ⅱ類，方能與湘江河自身河水“中和”后提升河道水質(zhì)，保證考核斷面水質(zhì)長期達到Ⅲ類。

（2）水源選擇。湘江干流主源喇叭河上建有海龍水庫(中型)，其任務為城市防洪和城市供水(供水能力9萬t/d)，是遵義市中心城區(qū)主供水水源之一，因此不宜作補水水源。湘江另一條主要支流高坪河流域內(nèi)只有一座北關(guān)水庫，但規(guī)模小，無充裕水量，而且河道整體流域面積小枯流小(P=90%月枯水流量0.301m/s)，不具備補水條件。

經(jīng)分析，湘江河上游周邊較近的、水量相對較豐富的、水質(zhì)達到優(yōu)良(Ⅱ類或近Ⅱ類)的、提水揚程較低的補水水源僅有仁江，仁江流域與湘江河流域相鄰，已建較大水利工程有中橋水庫(中型)，支流后水河上建有后水河水庫(中型)、麻溝河上建有麻溝水庫(中型)，干流上規(guī)劃有長灘水庫。以“水量滿足要求、取水對下游河道水生態(tài)影響小、實施難度小”為原則，選擇取水處為中橋水庫庫尾魚劍灘河段，取水處流域面積501m。根據(jù)鄰近水文站水文資料按年最小月排頻分析計算，取水處多年平均流量8.16m/s，可滿足補水流量需求。按1.0m/s調(diào)水至湘江河后，余下的水量也足夠保證河道不斷流，不會對仁江該河段的生態(tài)環(huán)境造成不良影響。

（3）取水對中橋水庫的影響。近期影響分析：由于中橋水庫是遵義市中心城區(qū)重要的供水水源，因此在中橋水庫庫尾取水，必須研究取水對中橋水庫供水的影響。中橋水庫建成于2015年，正常庫容庫容5570萬m，設計水平年（2030）日供水量30萬m/d，但在2017年時，由于城市發(fā)展還未達到規(guī)劃規(guī)模，需水量不夠大，中橋水庫只承擔了15萬m/d的日供水量，尚余水15萬m/d可供生態(tài)補水，折算流量為1.74m/s，大于仁江提水流量1.00 m/s，因此，近期內(nèi)仁江向湘江干流補水對中橋水庫的城市供水功能無不良影響。

遠期影響分析：遠期來看，計劃于2025年前在仁江上游相鄰流域建成的文星水庫(大2型)可通過調(diào)水進入后水河水庫，向下游的中橋水庫補水1.0 m/s(根據(jù)文星水庫可研初步成果，文星水庫滿足供水功能后尚余水約3200萬m/a)，因此，待文星水庫建成后，即使中橋水庫30萬m/d的設計供水能力滿負荷發(fā)揮，其可供水量依舊不會受到取水補向湘江的影響。

（4）補水終點的選擇。將仁江的水補到湘江河上游的位置，按就近、施工條件好、入河影響小的原則進行選擇。經(jīng)研究，選擇在湘江河上游支流高坪河上的北關(guān)水庫為宜。北關(guān)水庫正常蓄水位庫容115萬m，但因城市建設截斷了河道，現(xiàn)狀入庫徑流很小，水庫長期處于低水位蓄水狀態(tài)。豐水時段由仁江河提水1.0m/s至北關(guān)水庫將其蓄滿，枯水時段調(diào)節(jié)補充下放生態(tài)流量，還可增加生態(tài)補水流量0.16 m/s，使得總補水量達到1.16m/s。并且，補水至北關(guān)水庫再下放，不僅可以使北關(guān)水庫再現(xiàn)生機，還可以對水庫周邊環(huán)境產(chǎn)生非常良好影響，提高周邊居民的生活品質(zhì)，提升區(qū)域土地開發(fā)價值。

此外，將河、湖、庫等水體通過工程措施進行連接，充分利用已成水利工程進行調(diào)配水來解決區(qū)域性水資源短缺，是符合國家近年來相關(guān)的河湖連通政策的。本工程按該方案定稿后，爭取到了國家河湖連通專項資金5500萬元，為工程的建設資金保障打下了良好的基礎。

4.補水工程設計

由于該跨流域補水項目的取水點仁江魚劍灘河段高程為816m左右，而終點北關(guān)水庫的正常蓄水位為920.50m，且到達北關(guān)水庫之前需翻越北關(guān)水庫左岸埡口，高程約932m，比取水點高出100余米，因此必須布設提水泵站才能將仁江河水提水至北關(guān)水庫。結(jié)合現(xiàn)場情況，提水泵站選擇建在仁江河岸邊，為河岸地面式泵站，設計提水流量為1.0m/s，裝機功率3360kw，設計提水揚程146m。

由于取水點仁江魚劍灘河段距終點北關(guān)水庫直線距離約10km，因此需鋪設輸水管道連接泵站及北關(guān)水庫。輸水管線沿線均為山區(qū)地形，上下起伏的情況較多，若泵站直接加壓提水到北關(guān)水庫，則由于管徑大，管線長，起伏落差大，使得管道的水錘壓力極難控制，對管材要求非常高，且管道上設置的防水擊保護設備較多，致使投資加大，后期運行可靠性較低，一旦出現(xiàn)故障則可能引發(fā)較大事故。因此選擇在泵站左岸的山頭上建一座上水池，泵站提水經(jīng)上水池中轉(zhuǎn)后，再通過輸水管以重力自流的方式輸水至北關(guān)水庫，這樣的輸水方式更加安全可靠，雖有可能出現(xiàn)提水量大于輸水量時上水池溢滿造成水量損失的問題，但可通過監(jiān)測設備觸發(fā)自動控制系統(tǒng)來解決。上水池之后布設長10.16km的輸水管道，管徑1.1m，材質(zhì)為球墨鑄鐵管。

5.建設模式評述

湘江河上游生態(tài)補水工程屬社會公益項目，僅產(chǎn)生社會環(huán)境效益，無經(jīng)濟效益，其成本應由政府承擔。但在建設時政府由于財政資金緊張，也無好的融資平臺，因此工程建設采用了PPP模式，由政府公共部門與社會資本(企業(yè))建立起“利益共享、風險共擔、全程合作” 的共同體關(guān)系，成立PPP項目公司，負責項目從融資、設計、建設、運營到項目最后的移交等全過程的運作。本PPP項目合作期為30年，含建設期2年、運營期28年。

經(jīng)計算，工程建設投資為17981萬元，年運行直接成本為1647萬元，按項目運行30年來算，直接成本為67301萬元。在采用PPP模式運作后，由PPP項目公司全權(quán)負責建設運行，政府則分30年向PPP項目公司每年支付年等額還本付息3919萬元，30年共計117570萬元。相對于政府自籌資金的模式，政府雖短期內(nèi)無需考慮融資困難的問題，但實際最終多支出了近5億元，在一定程度上加大了日后的財政支付壓力。因此，對于此類沒有經(jīng)濟效益，且運行成本較高的項目來講，在財政狀況允許、有國家資金渠道的情況下，宜盡量選擇政府自籌資金建設，降低日后長期的財政還款負擔。

6.補水效果

該項目于2019年6月動工建設，2020年10月進入試運行。向湘江河補水后，湘江河城區(qū)河段原來的“死水”變成了“活水”，很多河段清澈見底，水生生物種群得以良好的生存環(huán)境，白鷺等水棲鳥類也日漸增多，得到了人民群眾的高度評價。河道上的十來座景觀壩壩頂水深都達到9cm以上，從而形成連續(xù)水簾的城區(qū)“小瀑布”，水景觀效果良好。由于有了新鮮的水源補充，加上雨污分流等項目的逐步實施，遵義市中心城區(qū)的水環(huán)境及水生態(tài)的改善立竿見影，以流動水體的靈性和河流生態(tài)的多樣性提升城市品位，形成水景觀與區(qū)域其他基礎建設做到有機結(jié)合，對提升遵義城市形象和旅游品味具有積極意義。在2021年的水質(zhì)斷面考核中，大部分斷面水質(zhì)都達到了Ⅲ類，說明項目取得了良好的效果。

7.結(jié)語

遵義市實施的湘江河跨流域補水項目，從滿足水質(zhì)目標考核的目的進行規(guī)劃、設計、建設的過程中，實事求是明確了生態(tài)補水在改善水環(huán)境水生態(tài)當中的重要作用，并對補水方案進行了全方位的論證和優(yōu)化，爭取到了國家資金，確保在不良影響最小的情況下達到補水目的，最終該項目也取得了很好的效果，對地方環(huán)?？己诉_標，以及城市水環(huán)境的提升做出了重大貢獻。隨著國家對生態(tài)文明建設的要求越來越高，類似的項目也會越來越多，對于如何規(guī)范、科學、合理、完善的制定設計方案，本項目具備一定的參考價值，也提供了一些經(jīng)驗借鑒。