库尔勒市石油石化产业园供水工程的设计研究

贾永生

(深圳市水务规划设计院股份有限公司新疆分公司，新疆 乌鲁木齐 830000)

1 工程概况

新疆巴州库尔勒石油石化产业园位于城市西侧，规划总控制面积95km2，作为响应国家“一带一路”及中巴经济走廊建设号召的重要举措，石油石化产业园的建设得到了当地政府的高度重视，主要发展石油石化、轻烃及液化气加工、一般化工、精细化工和化纤等产业。在中泰石化年产120万t PTA项目即将运行、中泰集团400万t煤油共炼项目以及中石油60～100万t乙烷制乙烯项目即将入住的情况下，保证工业园区各企业的工业用水，是园区正常运行发展的重要基础建设内容之一[1,2]。工程主要任务是解决巴州库尔勒市石油石化产业园的工业用水需求，同时兼顾铁门关双丰工业园及上库综合园区核心区的工业用水需求。通过对现有已入驻和即将入驻企业需水量的分析，确定园区近、远期的需水量要求，选定合适水源与合理输水方式，并分别提出不同的方案进行经济比选。

本次工程供水对象为石油石化产业园、上库工业园区及铁门关双丰工业园区，供水规模为近期14.41万m3·d-1，远期20.63万m3·d-1。供水水源为库尉水厂，供水方式采用重力流供水，自库尔勒市经济技术开发区工业供水工程北环路东口主管道至石油石化产业园的工业输水主管线至末端3万m3清水池，最终通过园区的配水管道进入园区各供水企业。输水管道供水规模仅按照近期14.41万m3·d-1进行设计。库尉水厂至石油石化产业园新建2根供水管道，输水管道向上库综合产业园、铁门关双丰工业园及石油石化产业园供水，供水方式采用双管供水。

2 城市供水现状

根据《库尔勒上库综合产业园区规划水资源论证报告书》，库尔勒市本地地表水资源量主要来自霍拉山南部库尔楚河，产水量较少，库尔勒市地表利用水量基本来自孔雀河入境水量，地表水为0.36亿m3，地下水资源量为5.11亿m3，重复计算量为4.91亿m3，因此，库尔勒水资源总量为0.56亿m3。2015年库尔勒市社会经济用水指标为10.34亿m3，社会经济用水总量为10.65亿m3，其中工业用水量1.18亿m3，占总用水量的11.08%，其它各业用水占88.92%。库尔勒市总体呈现超用水指标现象，不宜再扩大地下水开采规模。

2.1 生活供水现状

目前库尔勒城市生活供水系统主要是由库尔勒城市供水一期工程供给，该工程于2003年9月1日正式投产。截至目前，日供水能力已达设计供水能力上限20万m3·d-1，库尔勒市城市供水一期工程所建工程及现有城区管网等所有供水设施目前运行正常。

2.2 工业供水现状

现阶段在水资源集中管理，生活生产分离、地下水限制开采的大背景下，新疆开源供水公司建设的库尉输水工程于2016年正式投用。库尉输水工程水源地为博斯腾湖小湖水出口与大湖水出口汇集处的孔雀河水，已建成输水规模为80万m3·d-1，水处理厂已建成处理规模为40万m3·d-1，预留20万m3·d-1处理用地；目前库尔勒市经济开发区用水量16万m3·d-1。

博斯腾湖原水水质浊度正常情况5～20NTU，冬春季低温低浊。冬春季水温可降到10℃甚至5℃以下，浊度可降到5NTU以下，为1～5NTU。洪水期400～500mg·L-1(出现几率少，持续时间短)，矿化度1958—1987年由0.39g·L-1上升到最高值l.87g·L-1，从1987年开始下降，根据博斯腾湖水质资料，应用属性识别模型进行博斯腾湖的水质评价，结果表明，博斯腾湖水质基本良好，影响湖泊水质的主要原因是农田排水，有排水口的区域水质较差，没有排水口的湖区水质均为良好。从水质分析结果看，博斯腾湖水质符合《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅲ类水质标准，可用于工业生产用水水源。

3 园区需水预测

3.1 预测方法

本次供水对象为石油石化产业园工业企业用水量，考虑园区企业近期、中期企业实际入驻情况，近期、中期实际用水量以各企业实际上报数据为准，远期需水量采用单位用地面积法进行预测，石油石化产业园用地属于三类工业用地，是对居住和公共环境有严重干扰、污染和安全隐患的工业用地，用水指标为规划期最高日用水量指标，包括了工业用地中职工生活用水及管网渗漏损失水量。近期规划年为2025年，远期规划年为2035年。

3.2 近期需水量预测

近期需水量用实际调查法进行预测。目前，铁门关双丰工业园及上库综合园区核心区工业未有用水量较大的企业入驻，确定入住石油石化产业园的企业有中泰石化年产120万t PTA项目、中泰集团400万t煤油共炼项目以及中石油60～100万t乙烷制乙烯项目，园区各企业实际用水量需求调查情况见表1，用水指标为各用水单位最高日用水量，不再考虑日变化系数。根据国家标准《室外给水设计规范》GB50013-2019，管道漏损水量按照综合生活用水、工业用水、浇洒道路和绿地用水量的10%～12%计算。管道漏损水量按照10%计算，即1.31万m3·d-1，用水需求及考虑漏损水量，园区近期预测最高日需水量14.41万m3·d-1。

表1 园区各企业实际用水量调查表

3.3 远期需水量预测

根据巴州库尔勒石油石化产业园总体规划，产业园建设用地按照石化产业区、仓储物流区、公用工程区和管理区进行功能分区。本次仅对工业用地进行需水量预测，园区工业用地为三类用地，用水量指标为300～500m3·d-1·hm-2，具体见表2。表2中选用指标为包含管网漏失水量的最高日用水量指标，计算得出远期需水量为20.63万m3·d-1。

表2 单位用地面积法预测表

4 园区供水工程设计

4.1 供水水源选择

4.1.1 方案1：库尔楚水库供水方案

库尔楚水库是库尔楚河上唯一的控制性水利枢纽工程，工程建设任务是以农业灌溉供水为主，兼顾防洪和工业供水。库容981万m3，年总供水量为2845.71万m3，由于历年洪水夹带大量泥沙进入水库造成的淤积等问题，致使水库库容大幅下降。夏季用水高峰季将首要保证下游农业灌溉用水，对于工业供水保障率不高，该水库供水量太小，只能以其作为应急备用水源。除供农业及一般工业用水，可供本园区用水200万m3·a-1。

4.1.2 方案2：库尉地区输水工程水厂供水

在水资源集中管理，生活生产分离、地下水限制开采的大背景下，巴州新疆开源供水公司建设了库尉输水工程，于2016年正式投用，库尉水厂设计主要为库尔勒经济技术开发区提供工业用水，同时为开发区居民生活用水提供后备水源保证。库尉输水工程水源地为博斯腾湖小湖水出口与大湖水出口汇集处的孔雀河水，取水口位于达吾提闸后100m，自引水口后通过输水箱涵沿库鲁克山山前冲洪积扇向西南，进入隧洞穿库鲁克山，然后接输水管道至库尔勒经济技术开发区，在此端口附近建设水处理厂。原水输送到水厂处理后再供给开发区各工业企业，已建成输水规模为80万m3·d-1，水处理厂已建成处理规模为40万m3·d-1，预留20万m3·d-1处理用地；目前规划用户用水量16万m3·d-1，剩余24万m3·d-1供水能力。

根据对以上2个方案进行对比，采用方案1作为水源，存在泄洪时泥沙含量大、水量保证率低、需重新建设取水泵站、水处理厂等问题，造成能源的浪费以及重复建设，而且根据现场调查，其下游9km为岩石山体，需爆破施工，并且地势起伏大，施工难度最大。采用方案2作为水源,水质水量均有保障，投资省、运行费用低，管理方便，无需重复建设水厂。因此，库尔勒石油石化园工业用水可从库尔勒经济开发区库尉工业供水工程输水管道端口引水至园区，满足园区工业用水需求。

4.2 输水路线布置

石油石化园工业用水水源采用库尉工业供水工程净水厂出水管，由管道输送至末端3万m3清水池，再通过园区的配水管道进入园区各供水企业，中间输水管线存在多条线路方案，考虑到管线廊道、沿线征地、拆迁以及地下管线等多种因素，选择两条管道线路进行对比分析。

4.2.1 方案1：南线方案

从水厂出水管为起点，主要考虑避开市区。从桩号0+000到桩号16+700主要占公路预留绿化带。在桩号10+950处有一处管道架空穿越人工河，架空人工河采用钢桁架结构，跨度66m。桩号16+700至桩号37+400沿线主要占耕地及民房，在桩号31+618处过孔雀河，过孔雀河采用钢套管底部穿越的形式，钢套管外包0.5m混凝土，管道顶部采用格宾石笼护底及护坡，防止管道局部冲刷破坏。桩号37+400至末端沿规划建设道路库铁大道进行布设，沿线主要占地为耕地，穿越田间支渠斗渠。沿线给上库工业园和铁门关市双丰工业园预留分水口，最终输送至石油石化产业园末端清水池，管道全线采用双管DN1200，单管长约96.67km。由于最大落差近115m，在桩号6+350处设置1座直径26.7m圆形2000m3钢筋混凝土减压池，降低管道压力等级。管道末端新建3万m3清水池1座，沿线新建流量计井8座、分水阀井14座、排气井262座、排水井136座。

4.2.2 方案2：北线方案

管线远离市区与村庄，将管线布置在南疆铁路以北，整体管线总体分为2段。扬水管线，在水厂出水口处设置扬水泵站，扬水泵站高程为1019m，沿公益林外围铺设铺2根DN1200管道，采用顶管依次穿过南疆铁路、G3012高速公路和218国道，最终进入高程为1069的高位清水池，容积为3万m3，清水池位于218国道以西的空地；泵站扬程为65m，管道(单管)长度为7.276km；重力流输水管道，从清水池出水口外接2根DN1200管道沿山坡下的便道铺设2.56km后变径为2根DN1000管道，采用顶管穿孔雀河后接隧洞方案穿越山岭地带，避开军事管理范围及市场。

本次对方案1和方案2进行了同等深度设计比选，主要从输水线路管道长度、输水方式、施工难易程度、施工工期、运行管理以及工程投资等方面进行综合比选，对比情况见表3。

表3 两输水路线方案对比表

方案1沿线建筑物少、地形开阔、地下管线少、施工难度低，但对沿线村舍、农田与林地占地量较大，管道地势落差较大，管材压力等级相应较高。方案2管道远离市区，管线基本不涉及拆迁以及占用农田，具有较大的施工作业空间，但由于管道需穿越高速公路、南疆铁路、孔雀河、军事管理区、燃气管线、新建隧洞等，施工难度较大，协调部门较多，且隧洞的造价和施工进度也是制约因素。因此选择方案1为管线布置方案。

5 结论及建议

通过对现有已入住和即将入住企业需水量的分析，采用实际调查法预测近期需水量为14.41万m3·d-1，采用单位用地面积法预测远期需水量为20.63万m3·d-1。根据现有水源对比分析，采用库尉地区输水工程向园区供水的方案水量有保证、投资省、运行费用低，即从库尔勒经济开发区输水管道端口引水至石油石化产业园区，满足园区工业用水需求。

从水源净水厂出水管至末端清水池中间输水管线存在多条线路方案，选取较为合理的2个输水线路，从管道长度、输水方式、施工难易程度、施工工期、运行管理以及工程投资等方面进行综合比选，选择沿线建筑物少、地形开阔、地下管线少、施工难度低、造价低的南线管线布置方案。