李海兵,姬佳彤,吴明官
(黑龙江省水利水电勘测设计研究院,哈尔滨150040)
为了贯彻落实省委、省政府《关于建设黑龙江省东部煤电化基地》的战略部署,为加快鸡西市煤电化基地建设,扭转鸡西市近年来煤化工项目缺失的局面,鸡西市委、市政府决定建设鸡西煤化工产业园区,又称:鸡西煤化工园区,规划区总占地面积30 km2。
鸡东煤化工园(A 区)位于鸡东县境内,北至鸡虎高速公路,南至林密铁路,西到东海镇,东达永安镇鸡东县与密山市交界,规划占地面积25 km2。A区一期规划面积7 km2(其中:核心区3 km2),位于永安镇永政村,东起鸡东北方焦化公司,西至永生村道口,南至林密铁路,北至方虎公路。
A 区产业定位:重点引进建设煤制油、煤制烯烃等大型煤化工项目。利用鸡东及周边地区丰富的煤炭资源,能源分级综合利用,上下游产业链紧密衔接,谋划建设煤、化、油、电、热一体化的新型煤化工产业园。
梨树工业谷(B 区)位于鸡西市梨树区碱场煤矿西北,规划面积5 km2。规划区域内现有住户4500户,居民1.2 万人。
B 区产业定位:依托区域内丰富的资源优势,结合工业谷内现有企业,围绕煤焦化、新材料和循环经济产业发展方向,重点发展煤焦电化、新材料等循环产业(即:煤—煤焦化—煤焦油深加工、焦炉煤气—镁合金—镁合金深加工、焦炉煤气—石墨电极及深加工;废渣及煤矸石—环保建材,低质煤、瓦斯气体—发电等产业链)。
鸡西煤化工产业园区周围附近,除了上述的已建中型水库以外,可作为水源地的拟建水源工程有兴凯湖调水工程、奋斗水库、三引工程、大锅盔水库、大石头河水库等。
2014 年1 月29 日,黑龙江省发展和改革委员会以黑发改农经[2014]22 号文批复了《鸡西、七台河市供水工程初步设计报告》,主要工程建设内容摘录如下:该工程近期2020 年引水量11314 万m3,远期2030 年引水量14429 万m3。按远期修建取水头1座、输水干线78.858 km、鸡西支线32.29 km、七台河支线55.863 km、泵站5 座、高位水池1 座;按近期安装泵站设备。
2.1.1 近期(2020 年)
兴凯湖调水工程给A 区可供水量为近、远期引水量之差,即3115 万m3/a(其中含输水损失等)。另外,若由大石头河水库来承担兴凯湖调水工程中分配给鸡东县城的供水任务,则还可以增加兴凯湖调水工程中的可供水量为954 万m3/a(兴凯湖引水量1011m3/a)。
兴凯湖调水工程除了泵站设备以外,其他均按远期工程规模修建。因此,若近期增加A 区供水,则必须先修改已批复的初步设计报告或编制设计变更报告后,重新履行有关审批手续,即重点修改内容有输水干线与鸡密公路交叉口附近(太平乡)增加分水建筑物,并相应地调整其水压线和泵站规模、输水管径等,然后所增加的工程投资,由A 区来承担。
另外,为了给A 区供水,在增加分水建筑物、泵站设备等基础上,大约增加3 km 左右的输水支线(分水口至永安净水厂),所增加的支线投资也应该由A 区来承担[1]。
2.1.2 远期(2030 年)
鸡西、七台河市城市供水规模达到远期引水量后,兴凯湖调水工程可作为A 区的备用水源。
穆棱河干流上拟修建引水工程,简称:引穆工程。引穆入盔工程的渠首位于永安镇东南部穆棱河干流上,具体在锅盔河汇入穆棱河口下游附近,永安取水口至净水厂的输水管线长度约5 km 左右。主要工程有穆棱河干流上的壅水建筑物、泄洪闸、冲砂闸、取水泵站及输水工程等。
2.2.1 近期(2020 年)
在现状穆棱河干流来水情况下,考虑奋斗水库近、远期城镇供水量和灌溉供水量的差值,作为下游工业补水量,并估算A 区或B 区在穆棱河干流上的可取水量。
2.2.2 远期(2030 年)
在考虑远期穆棱河中、下游水资源供需平衡的基础上,由拟建大锅盔水库和引穆入盔工程,共同承担A 区远期的供水任务。
2.2.3 远景(2050 年)
在考虑远景穆棱河中、下游水资源供需平衡的基础上,由增容扩建的大锅盔水库、引穆入盔工程和穆棱河干流上的控制性工程—青龙山水库,通过多水源联合调度运用来,解决A 区、B 区及整个鸡西市经济社会发展的供需矛盾。
2.2.4 引穆入青工程
在青龙山水库修建前,引穆入青水源方案将在非灌溉期的88 天从东鲜渠首取穆棱河水后,通过已建成的东鲜干渠和青年水库灌区南总干自流至拟建密山电厂取水泵站,引水距离为17.84 km,近期总引水量为1563.21×104m3(含输水损失142.1×104m3),通过该电厂取水泵站至青年水库溢洪道左侧拟修建的输水干渠(约5.56 km),送水至青年水库坝下后,又通过抽水泵站,把水抽入青年水库中,经调节后再供给A 区供水。青年水库至永安镇(沿鸡虎路)输水管线长度约42 km 左右。
2.2.5 引穆入石工程
在穆棱河干流上(梨树区西侧)修建梨树取水建筑物后,通过抽水泵站和输水管道直接给B 区供水的同时,丰水期给已建的猴石水库(小型)补水,到了冬季枯水期,先利用穆棱河干流水给B 区供水的基础上,不足部分全部由猴石水库供给。引穆入石工程主要有穆棱河干流上的壅水建筑物、泄洪闸、冲砂闸、取水泵站、输水工程及猴石水库进(出)口建筑物等。梨树取水口至猴石水库坝址输水管线长度约12 km左右,梨树取水口至B 区输水管线长度约8 km左右。
大锅盔水库位于穆棱河左岸支流锅盔河上,哈达河东侧的邻近流域,在鸡东县与密山市交界地带,该水库坝址以上流域面积295 km2,多年平均年径流量3984 万m3,年径流深135mm。该水库正常蓄水位219.5 m,相应库容8 805 万m3;死水位205.0m,死库容1072 万m3;调节库容7733 万m3,库容系数1.94;校核洪水位220.52m,校核库容9996 万m3。A 区年供水量1717 万m3,坝顶长度540m,最大坝高25.1m,溢洪道堰顶净宽15m。该水库坝址至永安净水厂输水管线长度约27 km 左右,天然河道输水长度(水库至穆棱河干流永安取水口)约31 km 左右。
2.3.1 近期(2020 年)
大锅盔水库近期先修建为中型水库,并通过天然河道(锅盔河)输水至穆棱河干流永安取水口,再通过泵站及输水管道工程送水至永安净水厂后,给A 区供水。
2.3.2 远期(2030 年)
大锅盔水库在近期规模(中型)的基础上,远期增容扩建为大(2)型水库,同时修建该水库至永安净水厂、穆棱河干流永安取水口的输水工程后,给A 区供水。
大石头河水库位于穆棱河右岸二级支流大石头河上游,鸡东县城西南约22 km 处,该水库坝址以上流域面积350 km2,多年平均年径流量4063 万m3,年径流深116 mm。
大石头河水库是以农田灌溉、城镇供水或工业供水为主,兼顾下游防洪等综合利用的中型水利枢纽工程。该水库是黑龙江省人民政府以黑政办发[2012]33 号文批复的《黑龙江省水利发展“十二五”规划》中的近期推进工程项目,而且正在编制项目建议书的重点工程项目。
大石头河水库下游河流沿岸水田灌区采用区间径流补偿调节方式供水。大石头河水库给A 区供水,也采用大石头河区间径流补偿调节的方式供水,即取水口建在小黄泥河汇入大石头河口附近(现光荣渠首),根据区间来水情况,不足部分由大石头河水库补水。该渠首工程通过闸门放水至大石头河天然河道之中,经过黄泥河汇入穆棱河干流,然后给A区供水。光荣渠首至穆棱河干流永安取水口直线距离约34 km 左右,天然河道输水长度约40 km 左右,该水库年供水量约1000 万m3左右。根据A 区水源工程方案的比较结果,应该与鸡东县政府协商后,抓紧时间确定该水库的工程任务以鸡东县城供水为主或A 区供水为主,否则直接影响该水库的前期工作进程。
综上所述,鸡西市城区及A 区、B 区周围水资源合理配置结论为,在团山子水库、哈达水库、山南水库和穆棱河干流等,现有城市供水地表水水源工程的基础上,通过拟建的兴凯湖调水工程、引穆(三引)工程和大锅盔水库、大石头河水库、奋斗水库、青龙山水库建设,使该区域水资源优势互补、取长补短、技术上可行、经济上合理、优水优用、新水新价、水务一体化、科学管理等,将达到有限的宝贵水资源合理配置的目的。
具体来说,为了满足鸡西市城区居民生活供水需求和工农业生产用水的需要,通过建设大锅盔水库、大石头河水库、奋斗水库、青龙山水库、兴凯湖调水工程、引穆(三引)工程和输水管道等工程,连接穆棱河干流及有关支流等河流,将形成河湖库连通的城市供水水网体系,简称:一湖(兴凯湖调水工程)、三引(引穆入青、引穆入盔、引穆入石工程)、十库(团山子水库、哈达水库、山南水库、猴石水库、青年水库、龙山水库、大锅盔水库、大石头河水库、奋斗水库、青龙山水库)、九河(穆棱河、滴道河、哈达河、小黄泥河、裴德里河、碱场河、大石头河、锅盔河、牤牛河)的城市供水水源体系——“一湖三引十库九河13109”水网体系。
2.5.1 A 区近期(2020 年)
根据A 区近期需水量和上述的水源工程具体情况,需要比较如下的多水源联合调度运用方案。
方案1:兴凯湖调水工程和穆棱河干流水资源(不考虑奋斗水库补水情况)——引穆工程,共同承担A 区供水任务。
方案2:兴凯湖调水工程和穆棱河干流水资源(考虑奋斗水库补水情况)——引穆工程,共同承担A 区供水任务。
方案3:兴凯湖调水工程、大锅盔水库和穆棱河干流水资源(不考虑奋斗水库补水情况)——引穆工程,共同承担A 区供水任务。
方案4:兴凯湖调水工程、大石头河水库和穆棱河干流水资源(不考虑奋斗水库补水情况)——引穆工程,共同承担A 区供水任务。
2.5.2 B 区近期(2020 年)
2011 年12 月,省水院编制的《黑龙江省穆棱市奋斗水库项目建议书》中,鸡西市梨树区现状工业总需水量560 万m3,其中:一般工业需水量160 万m3,高耗水工业需水量400 万m3。近期(2020 年)梨树区总需水量为1208 万 m3,其中:生活需水量492 万m3,工业需水量546 万m3(不包括B 区需水量),其它需水量170 万m3。
梨树区现状城市供水水源主要来源于穆棱河干流,因此,奋斗水库上马后,梨树区全部需水量直接由奋斗水库供给,近期(2020 年)总供水量为1208万m3,远期(2030 年)总供水量为1275 万m3。
总之,B 区近期需水量,只能采用奋斗水库近期、远期城镇供水量差值(2192 万m3)和奋斗水库灌区近期、远期灌溉供水量差值(378 万m3),作为B区近期供水量2570 万m3。在此基础上,再考虑引穆入石工程、猴石水库(已建)、奋斗水库等多水源优化调度运用后,可以确保B 区近期年供水量3 000 万m3左右。
2.5.3 远期(2030 年)
方案1:兴凯湖调水工程作为备用水源,通过拟建大石头河水库、引穆入盔、增容扩建大锅盔水库和相应的输水工程,共同承担A 区远期供水任务。
方案2:兴凯湖调水工程作为备用水源,通过拟建引穆入盔、大锅盔水库、引穆入青和已建青年水库,共同承担A 区远期供水任务。
方案3:奋斗水库远期无能力给B 区供水的前提下,通过拟建引穆入石、猴石水库增容扩建等工程,并采用猴石水库、奋斗水库等多水源优化调度运用方式,只能解决B 区近期用水需求。
方案4:兴凯湖调水工程作为备用水源,通过拟建引穆工程、青龙山水库,共同承担A 区、B 区远期供水任务。
上述的诸方案均可以作为鸡西煤化工产业园区的水源工程,为了便于进行技术经济等指标综合比较,下面具体分析其各方案的主要优缺点。
3.1.1 兴凯湖调水工程方案
兴凯湖调水工程方案的主要优点:该方案的前期工作基础好,正在进行筹建工作,是较现实的项目。近期能够提供给A 区的引水量为3115 万m3和兴凯湖调水工程中分配给鸡东县城的引水量755 万m3(近期),合计总引水量为3870 万m3较大;为了给A 区供水,近期所增加的泵站设备和专门修建3 km 左右的输水支线等,输水管线较短,现有公路利用率高,投资较少;单位供水量投资较优,工程建设较容易,工程运行管理方便,水源地水质好,可确保A 区供水安全等。
兴凯湖调水工程方案的主要缺点:正因为兴凯湖调水工程初步设计已批复,故近期要增加A 区供水任务和利用分配给鸡东县城的供水量,则必须由原设计单位编制设计变更报告后,重新履行有关审批手续,方能可行。
3.1.2 引穆工程方案
穆棱河干流上修建引水工程后,在现状情况下,永安取水口处特枯年(2012 年)可取水量为1777 万m3(冬季枯水期已考虑鸡西市区已建污水处理厂处理后的再生水),若考虑奋斗水库近期、远期城镇供水量差(2192 万 m3)和灌溉供水量差值(378 万m3),作为引穆工程的补水量,则扣除天然河道输水损失(20%)等后,永安取水口特枯年可取水量为3833 万m3。引穆工程需要新建拦河坝、泄洪闸、冲砂闸、取水泵站及输水管道等工程,永安取水口至净水厂输水管线长度约5 km 左右。
引穆工程的主要优点:近期A 区供水量较大,输水管线较短,工程投资适中,单位供水量投资较优,工程建设较容易,工程运行管理方便等。
引穆工程的主要缺点:水源地水质较差,冬季枯水期工业供水保证率较低,前期工作基础较差,穆棱河上、下游工农业用水的协调关系复杂等。
3.1.3 大石头河水库
大石头河水库下游光荣渠首至鸡东县城拟建净水厂的输水管线长度为7 km 左右,光荣渠首至穆棱河干流永安取水口直线距离约34 km 左右,天然河道输水长度约40 km 左右,该水库年供水量约1 000 万m3左右。
因此,由大石头河水库承担鸡东县城供水任务后,利用兴凯湖调水工程中分配给鸡东县城的引水量1011 万m3(远期)作为A 区供水量方案,明显优于由大石头河水库直接给A 区供水方案。
3.1.4 奋斗水库
奋斗水库供水方案的主要优点:该方案的前期工作基础好(国家发改委已批复项目建议书),正在进行可行性研究工作,是较现实的项目。拟建奋斗水库工程任务中已包含鸡西市梨树区城市供水量(但不包括B 区供水量),而且奋斗水库兴利规模由远期城镇总供水量来确定的,因此,奋斗水库达不到远期城镇供水和灌溉供水规模之前,暂时可以确保B 区近期(2020 年)供水量2570 万m3。
奋斗水库供水方案的主要缺点:正因为奋斗水库项目建议书已批复,故近、远期要增加B 区供水任务,则必须由原设计单位编制项目建议书修改报告后,重新履行有关审批手续,方能可行。因此,按目前的情况来看,远期奋斗水库无法保证B 区供水需求。
3.1.5 引穆入青工程
引穆入青方案的主要优点:青年水库(大型)已建成,而且该水库是多年调节水库,径流调节能力很强,可以确保供水安全;引穆入青工程的东鲜渠首、输水干渠(除了5.56 km 改线段外)工程已建成,只需要修建坝下抽水泵站即可;水库至永安净水厂输水管线现有道路利用率很高(90%以上),还可以重力流供水后适当加压即可,故可节省年运行费用。
引穆入青方案的主要缺点:水库至永安净水厂输水管线较长,输水工程投资较大,水源地水质较差等。
3.1.6 引穆入石工程
引穆入石方案的主要优点:猴石水库(小型)已建成,坝址以上来水量较小,梨树区城市需水量较大,供需矛盾突出,迫切需要补水;引穆入石工程所属的壅水建筑物、泄洪闸、冲砂闸、取水泵站、输水工程及猴石水库进(出)口建筑物等工程,建设难度小,协调关系简单,容易施工,用水需求迫切,投资较少;水库至梨树渠首输水管线现有道路利用率很高(95%以上),运行管理方便;水库至B 区还可以重力流供水,故可节省年运行费用。
引穆入石方案的主要缺点:猴石水库为小(1)型水库,调节库容小,增加的供水量有限,需要增容扩建,水源地水质较差等。
3.2.1 引穆入盔工程
穆棱市城镇供水量和灌溉供水量将达到远期规模后,远期奋斗水库无能力再给引穆工程补水或B区供水,在这种情况下,引穆工程永安取水口处特枯年可取水量为1777 万m3左右,引穆工程和兴凯湖调水工程合计总供水量只有2788 万m3左右,无法完成近期已供给A 区的供水任务。
因此,在穆棱河左岸支流锅盔河上修建大锅盔水库(中型)和输水管道(水库至永安净水厂输水长度27 km 左右)后,采取拟建大锅盔水库、引穆入盔、兴凯湖调水工程、污水处理后的再生水等多水源联合调度运用方式,先完成A 区近期已承担的供水任务。远期的工业需水量,先尽量压缩需求和高效节水的前提下,采取工程和非工程等综合措施后,尽量完成远期A 区的供水任务。
3.2.2 引穆入青工程
通过在穆棱河左岸支流裴德里河上已建的青年水库(大型)、引穆入青工程和输水管道工程(水库至永安净水厂输水管线长度42 km 左右),采取已建青年水库、引穆入青、兴凯湖调水工程等多水源联合调度运用方式,先完成A 区近期已承担的供水任务。远期的工业需水量,先尽量压缩需求和高效节水的前提下,采取工程(拟建大锅盔水库、引穆工程)和非工程等综合措施后,尽量完成远期A 区的供水任务。
3.2.3 引穆入石工程
远期奋斗水库无能力再给B 区供水的情况下,首先在穆棱河右岸一级支流碱场河左侧支流猴石沟上已建的猴石水库(小型)的基础上,增容扩建为中型水库后,采用奋斗水库(大型)、猴石水库(中型)、引穆入石工程(水库至梨树取水口输水管线长度12 km左右)等多水源联合调度运用方式,先完成B区近期已承担的供水任务。
3.2.4 青龙山水库方案
远期若要达到鸡西市整个经济社会用水的总体目标,则必须建设穆棱河干流上的青龙山水库,才能满足鸡西市城区居民生活供水需求和工农业生产用水的需要,否则无法满足远期的全社会用水需求。
上述的诸多水源工程方案,经过工程投资、供水量大小、单位供水量投资、供水价格、工程建设的难易程度、区域协调关系、环境保护、工程调度运用等诸方面综合比较结果,特提出如下的结论意见。
4.1.1 近期(2020 年)
首先利用兴凯湖调水工程近、远期引水量之差,作为近期A 区供水量3115 万m3;大石头河水库承担鸡东县城供水任务后,兴凯湖调水工程中近期分配给鸡东县城供水量755 万m3;现状情况下引穆工程取水量1 777 万m3,可作为近期A 区合计年供水量5 647 万m3(含输水损失等)。
近期考虑穆棱河上游奋斗水库近、远期城镇供水量之差和奋斗水库灌区近、远期灌溉供水量差值,可作为B 区近期年供水量2570 万m3。在此基础上,再考虑引穆入石、猴石水库、奋斗水库等多水源优化调度运用后,可以确保B 区近期年供水量3 000 万m3左右。
总而言之,鸡西煤化工产业园区近期年总供水量可达到8647 万m3(含输水损失等)。其中:兴凯湖调水工程和引穆工程,扣除各种水量损失后,能够给A 区近期可供水量将达到5000 万m3/a 左右,而且A 区水源工程调度运用过程中,当发生事故、特殊情况或正常维修时,兴凯湖调水工程和引穆工程还可以互为备用。
4.1.2 远期(2030 年)
鸡西、七台河市城市供水量达到远期总引水量后,兴凯湖调水工程远期可作为A 区的备用水源。兴凯湖调水工程中分配给鸡东县城远期引水量,仍可以作为A 区可供水量;并在已建哈达水库(优化调度运用)和拟建大锅盔水库、引穆入盔、兴凯湖调水工程、污水处理后的再生水等多水源联合调度运用的基础上,采取工程和非工程等综合措施后,首先确保A 区近期供水量5000 万m3/a。
穆棱市城镇供水量和灌溉供水量达到远期规模后,远期奋斗水库无能力再给B 区供水,在这种情况下,先尽量压缩需求和高效节水的前提下,采取工程(增容扩建猴石水库或奋斗水库)和非工程等综合措施后,首先确保B 区近期供水量3000 万m3/a。
为了切实地落实鸡西市城市供水水源地建设方案,而且将实现该区域水资源可持续利用,有效解决民生问题,并支撑该地区经济社会可持续发展的总体目标,特提出如下的几点建议,仅供参考。
4.2.1 水源工程规划
在编制《鸡西煤化工产业园区发展规划》中,根据工业园区总体布局及各规划水平年的需水量,建议委托具有相应资质的规划设计单位,编制水行政主管部门所要求的水资源开发利用专题报告——《鸡西煤化工产业园区水源工程规划报告》,以便满足该工业园区发展规划的水资源需求。
4.2.2 兴凯湖调水工程
2014 年1 月29 日,黑龙江省发展和改革委员会以黑发改农经[2014]22 号文批复了《鸡西、七台河市供水工程初步设计报告》。故在兴凯湖调水工程中,若近期(2020 年)增加A 区供水任务和利用兴凯湖调水工程中分配给鸡东县城的供水量,则必须由原设计单位编制设计变更报告后,重新履行有关审批手续,方能生效。因此,建议业主抓紧时间委托原设计单位编制《设计变更报告》为好。
4.2.3 奋斗水库
2014 年2 月21 日,国家发改委以发改农经[2014]311 号文批复了奋斗水库项目建议书,省水院正在进行奋斗水库可行性研究报告的编制工作。因此,B 区近期(2020 年),若利用奋斗水库近、远期城镇供水量和灌溉供水量的差值,作为B 区近期供水量,则必须先与穆棱市政府协商,并得到同意后,抓紧时间委托设计单位,在奋斗水库可行性研究报告中加以考虑近期奋斗水库优化调度等有关问题,否则,奋斗水库给B 区供水方案不可行。
4.2.4 大锅盔水库
通过上述A 区水源工程方案比较中可以看出,穆棱河左岸支流锅盔河上的大锅盔水库距离A 区较近,技术经济指标较优,而且与拟建的引穆入盔工程联合调度运用效果最优,但是前期工作基础最差。
因此,建议抓紧时间启动大锅盔水库工程的项目建议书、可行性研究等前期工作。大锅盔水库具有一定前期工作基础后,还可以争取编入即将编制的《黑龙江省水利发展“十三五”规划》之中,可作为全省“十三五”期间水利工程推进项目,机不可失,时不再来。
4.2.5 大石头河水库
兴凯湖调水工程中分配给鸡东县城引水量,近期(2020 年)为755 万 m3,远期(2030 年)为1 011 万m3(其中含输水损失等)。若由大石头河水库来承担鸡东县城的供水任务,则必须征得鸡东县政府同意,方能可行。因此,建议业主抓紧时间与鸡东县政府协商确定大石头河水库工程任务,即确定大石头河水库以鸡东县城供水为主或A 区供水为主的问题。
4.2.6 煤化工业
近年来,国家对煤化工业持缩减和慎重的态度,如:双鸭山市太保工业园区(大部分为煤化工)供水工程可行性研究报告已批复,并已编制完成了初步设计报告,但是,迄今为止,该工业园区内的煤化工项目还未批复。
因此,虽然近期鸡西煤化工产业园区(A 区、B区)建设所需要的水资源可以满足要求,但是前车之鉴,建议业主方先充分了解国家有关煤化工项目的现行政策和国内外市场行情后,慎重决策该工业园区的建设问题。
[1]郄燕秋,王胜军,张烔,等.城市供水备用水源工程规划设计探讨[J].给水排水,2012(12):26-31.