横山区抗旱应急水量供需平衡分析

王振军

(榆林市横山区水利工程建设服务中心，陕西 榆林 719000)

横山区现有的大型集中供水工程较少，居民基本靠打井和收集雨水来满足基本生活用水。遇到干旱年和特大干旱年，人畜饮水困难和农作物大面积减产的问题非常突出。为了解决抗旱应急用水问题，对抗旱水资源供需量进行探析。

1 概 况

横山区位于毛乌素沙漠南缘，属温带大陆性季风半旱草原气候，气候干燥，年平均降雨量398 mm[1]，历史上平均每年都要发生干旱两次。项目区涉及波罗镇、石马洼分场及波罗镇沿线7个行政村、两个煤矿、企事业单位及学校，涉及总人口16 952人，人饮困难人口15 257人。项目区遇特大干旱年，地表地下都没有可靠水源，人畜饮用水已成为制约当地经济发展的主要因素。

2 供水现状

项目区位于无定河中游，横山区市政供水在无定河南岸边建有水源井。水源井由竖井、平洞和大口辐射井组成，后来又在水源井上游无定河河床区扩建了渗渠，渗渠为直墙拱顶式干砌块石结构，长355 m，埋设于无定河河床之下，渗渠内孔净宽1.0 m、净高1.5 m，设计取水量为3000 m3/d，通过输水管导入城圪堵水源井。横山区市政供水设计供水能力为7000 m3/d，现状管网供水能力为4800 m3/d。

横山区抗旱应急水源工程供水范围，以王圪堵水库以下至波罗镇为一线，波罗镇为中心辐射周边村镇及企事业单位。根据实际地形条件和日常饮用水困难程度调查，并考虑投资限制，本次项目确定供水范围为：供水管沿线波罗镇及其5个村、横山镇的2个村和石马洼分场，以及沿线集镇、企事业单位、学校的日常饮用水，供水范围内现状年供水总人口16 952人，人饮困难人口15 257人。本次项目只考虑居民日常用水和抗旱应急用水。

3 抗旱应急需水量预测

根据《村镇供水工程技术规范》(SL 310—2019)[2]规定，结合项目区总体发展规划，设计现状年为2014年，水平年为2025年，设计年限11年，供水保证率为95%。

3.1 预测方法

需水量预测应与项目区的社会经济发展相适应，要科学合理高效的配置水资源，要按不同用水途径和用水量区别对待。根据横山区近年的社会经济发展状况和建设总体规划，预测设计水平年(2025年)未来的人口增长，参考规范SL 310—2019，计算居民生活用水量、公共建筑用水量、管网漏失水量和未预见用水量等。根据项目区当地实际用水需求列项，按照最高日用水量进行计算。

(1)居民生活用水量如式(1)～式(2)：

W=Pq/1000

(1)

P=P0(1+γ)n+P1

(2)

式中：W为居民生活用水量，m3/d；P为设计用水人口数，人；P0为供水范围内的现状常住人口数，其中包括无当地户籍的常住人口，人；γ为设计年限内人口的自然增长率，可根据当地近年来的人口自然增长率确定；n为工程设计年限，取11年；P1为设计年限内人口的机械增长总数，可根据各村镇的人口规划以及近年来流动人口和户籍迁移人口的变化情况按平均增长法确定，人；q为最高日居民生活用水定额，综合确定2025年居民最高日生活用水常规定额70 L/人·d，抗旱应急用水定额35 L/人·d，学校师生按40 L/人·d。

(2)公共建筑用水量：按照最高日用水量的15%计。

(3)管网漏损水量+未预见水量=前两项之和×(10%～25%)。

(4)干旱时段按照最不利干旱持续时段4个月考虑，共计120 d，考虑到非干旱时段也采用该水源供水，供水时间选择365 d。

3.2 需水量指标确定

根据横山区国民经济发展规划，设计水平年供水人口，按人口自然增长率0.6%预测[3]，见表1。村庄公共建筑用水量，只考虑学校用水。设计时用水变化系数K时=2.2，日变化系数取K日=1.5。

3.3 设计水平年需水量预测

供水考虑到有常规供水任务，故设计水平年需水量预测分常规需水量预测和抗旱应急需水量预测。依据上述需水量预测方法和用水指标，计算出供水区设计水平年需水量见表1。人饮工程抗旱应急需水量见表2。

表1 横山区抗旱应急水源工程 2025年常规需水量计算结果

表2 横山区抗旱应急水源工程抗旱应急需水量计算结果

根据表1、表2预测结果，可知横山区抗旱应急水源工程设计水平年2025年常规最高日用需水量1523.3 m3/d，年需水量37.4万m3。

4 水源选择

水源选择主要对供水范围内及其周边地区可能利用的各种水源进行调查，收集当地水文、现有供水设施及用水情况等资料，并通过技术经济比较，确定工程采用的水源方案。

4.1 地表水水源

工程区位于王圪堵水库下游波罗镇沿线，可利用的水源主要是无定河、王圪堵水库。横山区市政供水水源位于王圪堵水库下游3 km处，设计供水能力7000 m3/d，现状管网供水能力为4800 m3/d，供水人口4万人。由于城市人口增加和管网扩建，现已开始从王圪堵水库建设县城新的供水工程，设计日供水量为15 000 m3/d。现状市政供水水厂将变为备用和过渡水源。

4.2 地下水水源

无定河河谷区地下水分为第四系松散层孔隙潜水和白垩系洛河组、侏罗系安定组碎屑岩类裂隙潜水两大类，水位埋深0.2～1.3 m，含水层厚度约7.0 m，含水层渗透系数1.43 m/d，河水补给源稳定，地下水水量有保证，为区内主要供水目的层。区内的两个潜水含水岩组的主要补给为：大气降水、黄土梁峁区的侧向径流、河水的入渗补给，地下水水质符合国家生活饮用水标准。

根据现状水源井区的取水形式，井水主要补给源是含水层潜水，水源井区主要补给来源为无定河水渗漏，无定河流经本区的水量、水质与上游王圪堵水库蓄水、用水、泄水关系密切，水库下泄量大，则水源区的河道径流量就多。

根据横山区供水公司提供资料，正常年份现状水源井有2200 m3/d的供水能力。在枯水季6月下旬，地表水入渗量大大减少，市政水源井取水量降到550 m3/d，现状水源井能余水量约700 m3/d。

5 水资源供需平衡分析

根据2014抗旱应急水源工程供水区需水量预测结果，结合现有横山区市政供水水源的供水能力，对设计水平年2025年项目区常规供水进行水量供需平衡计算，供需水平衡汇总如表3所示。

表3 项目区供需平衡分析

从上表可以看出，市政供水工程供水可满足本次项目现状供水和抗旱应急供水需求。从无定河地表径流分析，王圪堵水库在常规情况下最小下泄流量71.00万m3/d，市政二期供水规模1.50万m3/d，本次项目常规供水规模0.19万m3/d，大部分灌溉用水和生态用水在市政水源井下游，所以供水水源井地表径流量是充足的，而且横山区市政供水二期工程完工后，原市政集水厂水将作为调节水源。县城供水将改用二期供水工程水源。

根据表3供需平衡情况，现状供水能满足本次工程需求，二期供水工程建设后，上游取水工程的建设对现状供水水源有一定的影响，但不会对设计流量产生影响，渗渠主要靠无定河地表渗水，原集水井主要取地下潜水，所以当二期供水工程建成投入使用后，即使渗渠失去产流能力，仅大口辐射井工程取水量4000 m3/d，也能满足本次抗旱应急工程需水要求。结合规范SL 310—2019中水源选择要求和原则，从水量、水质、位置、高程及施工和管理的难度等综合考虑，横山区2025年抗旱应急水源工程的备选水源技术经济分析如表4所示。

表4 备选抗旱应急水源技术经济

根据水资源论证的结果，2025年横山区抗旱应急水源工程水源选择市政供水现状水厂水，经济合理。

6 结 语

横山区干旱频发，根据现状年2014年数据分析，需水量缺口较大，急需进行抗旱应急水源建设，通过分析项目区水源情况，二期供水工程建设情况和供水能力，得出2025年市政供水现状水厂的供水满足抗旱应急需水量，水源充足，为相关工程建设和水源优化提供了科学依据。