西和县中部供水工程水源选择及供水方案比选

刘玉瑞

(甘肃省水利水电勘测设计研究院有限责任公司，甘肃 兰州 734000)

1 概况

西和县隶属于甘肃省陇南市，位于甘肃省东南部，2019年总人口40.59万人。西和县中部涉及乡镇有汉源镇、西峪镇、卢河乡、兴隆镇、十里镇、河坝镇、洛峪镇、蒿林乡、大桥镇，共计9个乡镇，现状供水人口12.51万人。西和县人口密集区现状水源主要存在水源供水水量不足，水质不达标等问题，现状水源供水能力已无法满足西和县中部人口密集区用水需求，水资源短缺已成为制约区域经济发展的最主要因素[1-2]。

2 现状水源及存在的问题

2.1 水厂供水能力不足

西和县中部人口密集区集中供水水源地共有3个，分别是黄江水库、二郎地下水、岷郡山水厂，设计总供水能力13600 m3/d，现状总供水能力6000 m3/d，年供水量约219万m3，小于现状西和县中部人口密集区年需水量而现状西和县中部人口密集区年需水量约600万m3，供水缺口大。

供水能力严重不足加之区域水资源短缺且时间分布不均匀等因素，致使西和县城经常发生停水及间歇性供水问题，其中2014年、2016年，西和县城断水长达两个月之久，严重影响县城群众生产、生活及社会稳定。

2.2 水源供水水量不足

西和县中部现状3个水厂分别为岷郡山水厂、二郎坝水厂和黄江水厂，其中岷郡山水厂、二郎坝水厂的水源为漾水河浅层地下水，黄江水厂水源为黄江水库。

漾水河流域降水主要集中在夏季，占年降水量的45.6%，秋季占27.3%，春季和冬季分别占24%和3.0%。冬季(12月～2月)流域内降水稀少，不足年径流量的5%，是河流的最枯季节；就年际变化而言，P=95%的年径流量为多年平均年径流量的28%，不足1/3，季节性干旱缺水问题十分突出。根据工程多年运行情况分析，岷郡山水厂、二郎坝水厂供水量难以达到设计要求。

黄江水库是西和县仅有的两座水库之一，其设计总库容为436万m3，其所在的黄江河多年平均径流量仅为410万m3，其总水量尚不能满足西和县中部人口密集区用水需求，加之其末尾存在村庄，水库无法蓄至正常蓄水位，供水能力远小于设计值，且黄江水库周边多为基本农田划定范围，水库进行改扩建工程存在较大难度[3]。

总之，现状3座水厂供水能力及水源水资源均难以满足工程区现状及未来长远用水需求。

3 水源选择及论证

3.1 水源选择原则

1)水源水量充沛可靠；

2)水源水质符合《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)要求，不仅要考虑现状，还要考虑远期变化趋势；

3)水源选择要与水资源开发利用及规划相结合，结合当地水资源实际情况考虑；

4)取水、输水、净水设施安全经济和维护方便；

5)必须具备建设取水设施所必需的施工条件。

3.2 地表水与地下水源选择

西和县浅层地下水主要分布在漾水河、西汉水的河谷区，补给来源为降水入渗、地表水体入渗，与地表水重复的地下水资源量0.56亿m3，与地表水不重复的地下水资源量仅0.1亿m3。储藏量小，位置分散，不具备规模开采的条件。深层地下水更少，截止目前，除二郎水源地外，还未发现第二处深层地下水。

西和县城地下水中总硬度(以CaCO3)595 mg/L，硬度超标；锰元素含量0.5 mg/L，严重超过国家0.1 mg/L要求。

综上所述，地下水不论从水量还是水质方面考虑，都不适宜为供水的主要水源点，本次主要从地表水中进行选择。

3.3 地表水源选择

西和县地处长江流域嘉陵江水系西汉水上游，主要河流有西汉水、漾水河、太石河、洛峪河、石峡河、晒经河、马元河、大柳河，有“一水七河”之称。“一水七河”中，除西汉水、太石河、漾水河的下游河段，流域面积较大，为常年性河流，未发生过断流。其余河流(段)，属季节性河流，经常发生断流。其天然来水与用水需求之间存在矛盾，不能作为西和县中部人口密集区供水的水源。漾水河、太石河虽然总径流量较大，但都经过不同程度的分段开发利用，可开发利用的水资源量并不能满足本受水区用水要求，且分布零散，故其不宜做西和县总部人口密集区供水水源。

西汉水水量可以满足县城用水需求。在95%保证率下，西汉水年径流总量9427万m3，满足本工程年引水总量的要求；径流最小月份2月径流量347万m3，满足月引水径流总量的要求。

根据甘肃国信润达分析测试中心检验报告水质化验报告，西汉水水质铝的检测值达0.81 mg/L，大于标准值≤0.2 mg/L，经过水厂工艺净化处理后可以达到饮用标准。

3.4 综合分析及结论

西和县县城地下水分布、水量、水质情况均显示其不适宜做县城供水主要水源。西和县域内的西汉水支流，基本属于季节性河流，年径流量较小，且时空分布很不均匀。西和县城城区现状年供水缺口大，设计水平年年需水量更大，由此须多水源联合，并修建较大的拦蓄工程才能实现供水需要，经踏勘无适合的地形条件。西和县水系图见图1。

图1 西和县水系图

经水量、水质综合分析确定，西汉水水源水量充沛，水质经过水厂工艺净化处理后可以达到饮用标准，可作为替换水源。

4 工程设计方案比选

4.1 工程设计方案

经现场踏看并利用项目区卫星影像图，1∶50000地形图，初步选择了3个较为可行的工程布置方案，分别称为东线方案、中线方案和西线方案，3种方案均自西和县南部西汉水取水，输水至已建黄江水库，并在黄江水库下游新建1座4万m3/d净水厂1座。3种方案的区别在于线路的走向，详述如下。

(1)东线方案

输水管线沿饮马河河谷内公路(X509)呈梯级布置，总长度约35 km，受地形限制，输水管线沿公路布置，管道埋置于公路一侧。输水管线均为提水管线，共布置梯级提水泵站5座，总扬程约850.0 m。梯级泵站分别布置于取水枢纽、洛峪镇楼房里村、洛峪镇徐家坝村和杨家沟村，其中1级泵站结合大口井布置，设计采用潜水泵，设计扬程120.0 m，2～5级泵站采用离心泵，设计总扬程分别为180 m、195 m、190 m和195 m。

(2)中线方案

输水管线首段沿古家坪-牛儿湾-徐家坝布置，在牛儿湾与徐家坝间利用隧洞穿越分水岭进入饮马河河谷，后沿河谷内公路(X509)布置，后段管线布置与东线方案相同，输水管线全程为提水段，总长度约26 km。管线梯级提水泵站共分5级，总扬程约800 m，分别布置于取水枢纽、古家坪村、徐家坝村和杨家沟村，其中1级泵站结合大口井布置，设计采用潜水泵，设计扬程120.0 m，2～5级泵站采用离心泵，设计扬程分别为150 m、180 m、185 m、165 m，穿管隧洞长度3.0 km。

(3)西线方案

输水管线沿段庙村卢家庄-唐家湾-大水沟-曹子沟-石堡子-段家沟-洛峪镇-黄江水库一线布置，总长度约22 km，其中段庙村卢家庄-曹子沟段为提水段，长度约8 km，曹子沟-黄江水库段为重力流段，长度约14 km。提水段共设置梯级泵站5座，穿管隧洞1座，泵站总扬程约760 m，穿管隧洞长度3.5 km。梯级泵站分别布置于取水枢纽、卢家庄、唐家湾和大水沟，其中1级泵站结合大口井布置，设计采用潜水泵，设计扬程160 m，2～5级泵站采用离心泵，设计扬程分别为140 m、150 m、135 m、165 m。

图2 方案布置示意图

4.2 工程方案比选

3种各工程方案均具备可行性，本次对3种各工程方案投资进行了匡算比较，见表1。

从表1可以看出，中线方案投资最高，西线方案次之，东线方案最低；从工程运行费用角度看，东线方案工程运行费用最高，中线方案次之，西线方案最低。因此，从经济角度分析，东线方案最优，西线次之，中线方案最差。

表1 方案投资比较表

从施工角度分析，东线方案管线基本沿饮马河河谷内道路铺设，工程施工最为方便，西中线方案前半段均布置于陡峭的山坡坡地，无任何可供通行的道路，施工难度极大，因此，从施工角度考虑，东线方案最优，中、西线方案较差。

从工程运行管理角度分析，东线方案管线及泵站均布置于饮马河河谷，有已建公路可兹利用，运行管理较为方便，加之泵站附近均有村庄，运行人员生活亦较为方便；中线及西线方案，管线坡度较陡，无可兹利用的管理道路，加之部分泵站布置于坡地，运行管理十分不便，因此，从工程运行角度考虑，东线方案最优，中、西线方案较差。

从水源水质角度考虑，东线方案位于西汉水右岸支流太石河的下游，而太石河2015年11月23日，曾发生陇星锑业有限责任公司尾矿库发生尾砂泄漏事故，造成下游嘉陵江一级支流西汉水出现水污染。

经综合比较，东线方案虽然具有工程直接投资最省，施工及运行管理最方便等优势，但其水质相对较差，本次不做推荐。西线及中线相比较，西线方案具有工程投资及运行费用均较低的优势，因此，本阶段推荐西线方案为工程设计方案。

5 结语

本文对西和县境内可用水源做了统一梳理与比较，从水质、水量、近远期等方面选取了最优水源；同时从工程建设难易程度、工程投资、运行管理等方面对工程设计方案进行了全面综合比较，择优选取了工程设计方案。本文可对类似集中供水工程方案选择提供有益的参考。