孫 坎

(商洛市水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院,陜西 商洛 726000)

秦嶺山區(qū),地勢(shì)不平,山高水低。近年來(lái)丹鳳縣頻繁發(fā)生的干旱,讓原有的供水工程已經(jīng)不能滿足人畜供水需求,急需開(kāi)辟新的水源工程,這就需對(duì)工程的供水量進(jìn)行分析,以確保工程建設(shè)滿足用水需求。

1 概 況

丹鳳縣地處秦嶺東段南麓,屬暖溫帶過(guò)渡性季風(fēng)氣候區(qū),旱災(zāi)發(fā)生頻率高,季節(jié)性旱災(zāi)突出。本次丹鳳縣抗旱應(yīng)急配套水源工程涉及庾嶺鎮(zhèn)街坊村 、太白村、鎮(zhèn)政府駐地,北趙川鎮(zhèn)棗園村、姜坪村、鎮(zhèn)政府駐地,月日鎮(zhèn)江灣村、保倉(cāng)村、鎮(zhèn)政府駐地,花瓶子鎮(zhèn)花中村、趙灣村、鎮(zhèn)政府駐地以及有關(guān)學(xué)校,共4個(gè)工程點(diǎn)。其中庾嶺鎮(zhèn)抗旱應(yīng)急供水分部工程位于庾嶺鎮(zhèn),全鎮(zhèn)轄11個(gè)村民委員會(huì)4303戶16959人;月日鎮(zhèn)抗旱應(yīng)急供水分部工程位于月日鎮(zhèn)。全鎮(zhèn)轄9個(gè)村民委員會(huì)2123戶8520人;花瓶子鎮(zhèn)抗旱應(yīng)急供水分部工程位于花瓶子鎮(zhèn),全鎮(zhèn)轄8個(gè)村民委員會(huì)2396戶9743人;北趙川鎮(zhèn)抗旱應(yīng)急供水分部工程位于丹鳳縣北趙川鎮(zhèn),全鎮(zhèn)轄6個(gè)村民委員會(huì)1926戶7404人[1]。

2 供水現(xiàn)狀及問(wèn)題

目前,項(xiàng)目區(qū)群眾生產(chǎn)生活用水基本取自“十一五”時(shí)期建成的人飲工程,項(xiàng)目區(qū)原供水工程水源地王二溝、趙家溝、大西溝、竹子溝、甘江溝等9處水源地,總流域面積37.5 km2,正常年份全部工程供水規(guī)模合計(jì)315m3/d,其余群眾吃水主要靠自備水源井。供水工程存在的問(wèn)題主要是輸水管網(wǎng)漏水嚴(yán)重,水源不足;蓄水池容量不足,移民搬遷人口激增,供水壓力大;水量不足、水源斷流時(shí)有發(fā)生,人民生活質(zhì)量難以提高。特別是近年來(lái),由于降雨量減少,大旱。如江灣村供水、街坊村供水、棗園村、花中村供水等。原來(lái)的水源水量不足,極干旱時(shí)甚至斷流,已不能滿足群眾生活需求。加之近年來(lái)地下水位下降嚴(yán)重,自備水井水量水質(zhì)得不到保障,水資源開(kāi)發(fā)利用程度較低,集鎮(zhèn)工程缺水問(wèn)題日趨嚴(yán)峻。新建各個(gè)集鎮(zhèn)抗旱應(yīng)急供水配套水源工程迫在眉睫。

3 需水量預(yù)測(cè)

根據(jù)實(shí)際,項(xiàng)目設(shè)計(jì)用水量包括居民生活用水量、公共建筑用水量、管網(wǎng)漏失水量和未預(yù)見(jiàn)水量,三項(xiàng)合計(jì)工程最高日用水量。考慮各鎮(zhèn)總體發(fā)展規(guī)劃銜接,以2018年為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)年;設(shè)計(jì)水平年為2030年,供水保證率95%,根據(jù)丹鳳縣近幾年人口年報(bào)統(tǒng)計(jì),學(xué)校和機(jī)關(guān)單位設(shè)計(jì)年限內(nèi)人口的機(jī)械增長(zhǎng)數(shù)為0,居民人口增長(zhǎng)率按3‰計(jì)算。

3.1 居民生活用水量

居民生活用水量按下式計(jì)算:

W=P·q/1000

(1)

P=P0(1+r)n

(2)

式中:W為居民生活用水量,m3/d;P為設(shè)計(jì)水平年用水居民人數(shù)[2];P0為供水范圍內(nèi)的現(xiàn)狀(2018年)常住人口數(shù)(不包含學(xué)校人數(shù));r為設(shè)計(jì)年限內(nèi)人口自然增長(zhǎng)率,取3‰;n為工程設(shè)計(jì)年限,12;q為最高日居民生活用水定額,根據(jù)《村鎮(zhèn)供水工程技術(shù)規(guī)范》2018年采用60L/人·d,2030年采用80L/人·d。鄉(xiāng)鎮(zhèn)人飲30～40L/人·d ,學(xué)校為15 L/人·d ,供水持續(xù)時(shí)間為2～4個(gè)月[2-3]。

3.2 公共建筑用水量

根據(jù)《陜西省村鎮(zhèn)供水工程初步設(shè)計(jì)要點(diǎn)》,供水范圍內(nèi)有學(xué)校的,最高日用水量定額采用15L/人·d。

3.3 管網(wǎng)漏失水量和未預(yù)見(jiàn)水量

因?yàn)楣芫W(wǎng)較長(zhǎng)且高差比較大,所以管網(wǎng)漏失水量和未預(yù)見(jiàn)水量按上述用水量之和的25%計(jì)算。

3.4 農(nóng)村用水變化系數(shù)及供水時(shí)間

根據(jù)《陜西省村鎮(zhèn)供水工程技術(shù)要點(diǎn)》的有關(guān)規(guī)定,該工程4個(gè)獨(dú)立供水系統(tǒng),供水規(guī)模稍均<200 m3/d,時(shí)變化系數(shù)Kh采用2.5。日變化系數(shù)Kd為1.5。

3.5 總需水量

用公式(1)、(2)計(jì)算各工程點(diǎn)需水量,合計(jì)本次丹鳳縣應(yīng)急水源項(xiàng)目4個(gè)分部,2018年每日需水量為726.08m3,2030年每日需水量992.25m3,但是實(shí)際自來(lái)水供水量?jī)H315m3,遇到干旱年水源水量嚴(yán)重不足,更是雪上加霜,項(xiàng)目區(qū)群眾生活艱難,水平年人口9210人。詳見(jiàn)表1～表4。

表1 庾嶺鎮(zhèn)抗旱應(yīng)急供水需水量預(yù)測(cè)成果表

表2 月日鎮(zhèn)抗旱應(yīng)急供水需水量預(yù)測(cè)成果表

表3 花瓶子鎮(zhèn)抗旱應(yīng)急供水常規(guī)需水量預(yù)測(cè)成果表

表4 北趙川鎮(zhèn)抗旱應(yīng)急供水需水量預(yù)測(cè)成果表

經(jīng)計(jì)算,抗旱應(yīng)急水平年2030年供水規(guī)模合計(jì)為508.73 m3/d,干旱持續(xù)時(shí)間4個(gè)月,120D,日變系數(shù)取1.5,抗旱應(yīng)急需水總量40698m3。見(jiàn)表5。

表5 抗旱需水量預(yù)測(cè)成果匯總表 m3

4 可供水量分析

4.1 區(qū)域水資源分析

經(jīng)勘察,項(xiàng)目區(qū)1屬庾家河流域,庾家河支流較多,支流溝溪水流入老君河匯入丹江,其含水量比較豐富,有實(shí)施該工程的水文條件。項(xiàng)目區(qū)2屬于月日鎮(zhèn)江灣村,村內(nèi)內(nèi)最大河流為丹江,為丹江漂流中點(diǎn),其支流較多,其含水量比較豐富,有實(shí)施該工程的水文條件。項(xiàng)目區(qū)3屬于屬白玉河流域,地表水均系降水所產(chǎn)生,其含水量比較豐富。項(xiàng)目區(qū)4屬于屬北趙川河流域,地表水均系降水所產(chǎn)生,分布大體與降水分布一致,水量充沛。流域內(nèi)林草茂密,雨量充沛,對(duì)涵養(yǎng)水源較為有利。流域內(nèi)沒(méi)有工礦企業(yè),人口居住分散,河流基本無(wú)污染,水質(zhì)較好。工程區(qū)地下水和河水總礦化度288.87～674.06mg/L,屬淡水。

4.2 水源選擇

經(jīng)過(guò)實(shí)際勘察,項(xiàng)目區(qū)可選的水源有3個(gè):①利用周圍大型河水:優(yōu)點(diǎn)是水量大,供水保證率高。缺點(diǎn)是河道寬,取水難度大,如建泵站提水,需要運(yùn)行動(dòng)力費(fèi),如從上游自流取水,輸水工程、取水工程投資大;而且該河流周邊人口聚集,對(duì)河流水質(zhì)造成一定污染,不宜做為飲用水源。②打井提水:優(yōu)點(diǎn)是水質(zhì)較河道水質(zhì)有一定改善,缺點(diǎn)是提水需要運(yùn)行費(fèi)用,成本較高,加之工程區(qū)地下水主要靠河水補(bǔ)給,污染的河水水質(zhì)會(huì)對(duì)井水水質(zhì)造成一定影響,供水水質(zhì)得不到保證。③利用溝道水源:優(yōu)點(diǎn)是溝內(nèi)植被良好,人口稀少,水質(zhì)較好;蓄水池高程可滿足自流供水需求,有已成的水利設(shè)施可利用;溝道水量充沛,完全可滿足供水需要。缺點(diǎn)是輸水路線砂礫石、基巖較多,鋪設(shè)困難。

4.3 水量分析

由于該地?zé)o實(shí)測(cè)水文資料,來(lái)水量確定方法采用實(shí)測(cè)法和經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行確定。

4.3.1 實(shí)測(cè)法

根據(jù)近年旱情實(shí)際與降雨季節(jié)分部,2018年12月、2019年1月、4月、6月,丹鳳縣水務(wù)局分別派技術(shù)人員去各個(gè)水源地進(jìn)行實(shí)測(cè)。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查實(shí)測(cè),用流量桶測(cè)量10s所接的水量,讀數(shù),計(jì)算每秒流量,再計(jì)算平均值。得清水溝來(lái)水量3.89L/s,黃芩溝來(lái)水量2.88L/s,花瓶子河來(lái)水量2.95L/s,趙川河來(lái)水量2.45L/s。

4.3.2 公式法

采用商洛《水文手冊(cè)》提供的經(jīng)驗(yàn)公式,計(jì)算日均保證流量:

Qp=KpFn

(1)

式中:Qp為某保證率的日均流量,m3/s;F為流域面積,km2;(清水溝流域面積9.5km2,黃芩溝流域面積6.8 km2,花瓶子河流域面積7.4km2,趙川河流域面積5.6km2), Kp、n 為參指數(shù)。保證率為95%時(shí),Kp=0.00029,n=1.115。經(jīng)計(jì)算見(jiàn)表6。

表6 日平均流量計(jì)算成果表

4.3.3 與實(shí)測(cè)相比,水量平衡分析

對(duì)兩種方法所得來(lái)水量分析比較,考慮安全起見(jiàn),取小值,所以,采用公式法計(jì)算成果值作為本項(xiàng)目設(shè)計(jì)來(lái)水量值,即設(shè)計(jì)保證率P=95%時(shí),見(jiàn)表7。

表7 水源水量統(tǒng)計(jì)表

經(jīng)水質(zhì)化驗(yàn)分析,各水源地水質(zhì)符合《生活飲用水水源水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》、《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》,滿足村鎮(zhèn)飲水要求。

4.4 水資源供需平衡分析

綜合以上分析計(jì)算,項(xiàng)目區(qū)抗旱應(yīng)急水平年2030年,抗旱應(yīng)急需水總量為40698m3。最高日需用水量為508.73m3/d(5.88L/s),4座供水工程設(shè)計(jì)供水規(guī)模為510m3/d,供水量完全滿足抗旱需求,所以此供水方案完全可行。

5 結(jié) 語(yǔ)

由于人口增加,工程老化和氣候變化、水量減少等原因,使得原有供水工程特別是在干旱年份,難以滿足當(dāng)?shù)厝罕娪盟枨?經(jīng)過(guò)分析計(jì)算,分別在4個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)建設(shè)新的供水工程,供水量、水質(zhì)完全滿足設(shè)計(jì)水平年遭遇干旱的需水缺口,為工程建設(shè)提供了科學(xué)依據(jù)。