岚皋县城供水扩建工程取水水源论证研究

牛 盟，杨元波，靳小强，袁 凯

(陕西瀚泰水利水电勘测设计有限公司，陕西 西安 710000)

1 县城供水工程概况

1.1 现状供水水源概况

岚皋县县城目前的供水水源位于四季河干流苍水村，日引水能力16 900 m3；供水水厂主要包括堰溪水厂和方垭水厂，供水规模合计为15 700 m3/d；应急备用水源位于蔺河口电站调压井，供水规模为3 500 m3/d。工程主要由取水枢纽(溢流坝、进水闸、冲沙闸)、沉砂池、减压池及输水管道组成。水源地建成后，堰溪水厂及方垭水厂均采用该水源供水，原供水水源已废弃。

堰溪水厂建成于1996年，原设计供水规模2 000 m3/d，取水枢纽位于堰溪河，2011年进行水厂、管网改扩建，水厂扩建规模2 000 m3/d，总供水规模达到4 000 m3/d。1996年建厂时水厂占地面积1.4亩，主要由净化构筑物、宿办楼等组成。净化构筑物主要包含进水系统、反应池、沉淀池、过滤池、排污系统；宿办楼建筑面积119 m2，主要包含消毒、化验办公室各1间、宿舍3间。2011年改扩建时新增了设备厂房153 m2，管理房67 m2，安装B2Ⅱ-50型一体化净水器2套。

方垭水厂建成于2004年，原设计供水规模为5 300 m3/d，取水枢纽位于方垭电站取水渠道。2017年水厂扩建规模6 400 m3/d，总供水规模达到11 700 m3/d。2004年建厂时水厂占地面积3 333.4 m2，主要由净水构筑物、清水池及办公楼组成。净水构筑物包含反应池、沉淀池、过滤池及排污系统；清水池容积2 000 m3，钢筋混凝土结构；办公楼建筑面积430 m2，砖混结构，主要包含化验间、检修间、消毒间、办公室、值班休息室等。2017年改扩建时增设160 m3/h反应沉淀池2座、160 m3/h重力无阀滤池2座，600 m3清水池2座。

1.2 供水对象

根据《陕西省岚皋县方垭水厂扩建工程初步设计报告》、《岚皋县堰溪水厂及管网改造工程实施方案》等设计成果，供水对象为岚皋县县城，供水人口5万人。

1.3 水厂规模

根据本工程供水对象与规模，按照《防洪标准》(GB50201-2014)、《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2017)，确定本工程为小(2)型供水工程，工程等别为Ⅴ等，主要水工建筑物为5级，次要建筑物级别为5级[1]。

2 取水水源论证分析

2.1 供水水源方案比选及合理性分析

根据县城地理环境、水源条件等因素，可作为取水水源的有堰溪沟、四季河和平溪河三条河流。

堰溪沟作为堰溪水厂原取水水源，流域无实测资料，输水口以上流域面积仅为5 km2，根据《安康市水文手册》介绍的方法计算出多年平均径流量为340万 m3。上游植被良好，水质无污染，地势较高，可采用自流输水方式输水，投资少。涌过堰溪水厂近些年的运行情况看，实际来水流量较小，用水保证率低，同时在用水高峰期存在与农业灌溉争水的问题。2018年项目改造后，取水水源改为四季河取水口[2]。

四季河总流域面积171 km2，河长41.6 km，河道平均比降42.9‰。流域植被茂盛，上游有大片的原始森林、覆盖率高，对径流起着很好的调节作用，径流年内分配均匀，水量充沛，枯水期基流比较稳定。方垭水厂取水口上游人口稀少且无污染源，是生活饮用水的理想水源。取水口以上流域面积为53.96 km2，多年平均径流总量0.385亿 m3。

平溪河为岚河二级支流，河流出口距县城中心4.0 km，流域总面积35.4 km2，主河道长11.4 km，平均比降66.3‰。流域内人口稀少，植被覆盖率大，水土保持良好，径流稳定，水质无污染，河道比降大，满足自流输水条件。流域内无水文站，无径流实测资料，所有的水文特征值需用间接方法推求。用岚河下游佐龙水文站的实测资料及《安康市水文手册》介绍的方法计算出设计频率为95%的来水流量为0.06 m3/s，来水量过小，且需建低坝取水，输水长度较长，一次性投资较大，且远景发展将无水可取。

综上所述，上述三种取水方案中，方案一中堰溪沟流域面积较小，实际来水量较小，用水保证率低；方案三中平溪河来水量也不能满足用水要求，引水管线较长，一次性投资大，未来将面临无水可取；通过综合比较，方案二从四季河取水，具有水量充足稳定，水质无污染，从四季河苍水村上游500 m处的四季河取水口取水，供水成本低，一次性投资小等优点，符合县城供水长期规划，故确定采用四季河作为取水水源。

2.2 可供水量论证

2.2.1 水源基本情况

四季河总流域面积171 km2，河长41.6 km，河道平均比降42.9‰。流域植被茂盛，上游有大片的原始森林、覆盖率高，对径流起着很好的调节作用，径流年内分配均匀，水量充沛，枯水期基流比较稳定。方垭水厂取水口上游人口稀少且无污染源，是生活饮用水的理想水源。位于四季镇苍水村，取水口以上流域面积为53.96 km2。

2.2.2 水文资料

四季河流域无水文站和雨量站，距坝址较近的下游岚河干流设有佐龙沟水文站，该站于1958年12月由陕西省水文总队设立，属国家基本站，1959年1月-1965年2月基本观测断面设于佐龙乡附近称佐龙站，控制流域面积1 836 km2，占全流域面积的86.3%。1966年1月基本观测断面向上游迁移1 200 m至碾盘湾称佐龙(二)站，观测资料至1980年底。由于安康水库回水淹没佐龙沟以上，该站与1981年1月上迁至六口乡附近称六口站，观测资料自1981年1月至今，控制流域面积1 749 km2，占全流域面积的82.1%。两水文站皆为国家基本站，测验规范，计算方法合理，成果可靠。

2.2.3 观测代表站基本资料评价

本工程所用的观测代表站六口站具有1959-2018年60 a的实测长系列水文资料，并且均已整片刊布。虽然参证站与设计流域面积相差较大，但毕竟两者同属于同一流域，下垫面和气候条件比较接近。同时本流域地处山区，社会经济发展较慢，人类活动对本流域影响相对较小，流域内降雨、蒸发、气温和植被等长期保持着相对稳定性，影响参证站和工程处径流的主要因素在近几十年内是一致的。因此本次计算采用六口站作为参证站。

六口站及其前身佐龙站皆为国家基本站，测验规范，计算方法合理，成果具有可靠性。同时参证站流域地处山区，社会经济发展较慢，人类活动对本流域的影响相对较小，参证站实测成果具有一致性。六口水文站1959-2018年60年的径流连续系列中，特丰年份有1963年和1964年，年径流量分别为22.32亿 m3、21.51亿 m3，分别为多年平均径流量的1.69倍和1.63倍；特枯年份有1997年和1998年，年径流量分别为7.9亿 m3、8.43亿 m3，分别为多年平均径流量的0.6倍和0.64倍；平水年份有1973年和1987年，年径流量分别为13.51亿 m3、13.17亿 m3，接近多年平均径流量；上述分析说明，六口站1959-2018年60年径流连续系列资料代表性较好。

2.2.4 多年平均径流量

根据六口水文参证站1959-2008年50年径流系列资料统计，按水文比拟法计算得四季河苍水饮用水源地四季河坝址多年平均径流量0.385亿 m3。径流年内分配见表1。

表1 四季河取水口多年平均径流量年内分配表 亿m3

表2 四季河取水口日平均流量保证率成果表 m3/s

2.2.5 多年平均流量

水源为径流式输水，对参证站60年的日平均流量进行分级排队，统计出每一流量分级间的日平均流量出现天数，进行相应频率分析，计算出参证站的日平均流量保证率，见表2和图1。

图1 四季河取水口日平均流量保证率曲线

2.2.6 生态流量

四季河取水口取水后水源用于县城供水，因此在取水口下游河段内水源得不到补充，减水河段确定为四季河取水口以下河段，河段长度27 km。根据六口水文站2009-2018年10 a各年最枯月平均流量，按照水文比拟法计算四季河取水口各年最枯月平均流量，得出生态流量为0.24 m3/s。

2.2.7 供水优先顺序

根据《中华人民共和国水法》第二十一条：开发、利用水资源，应当首先满足城乡居民生活用水，并兼顾农业、工业、生态环境用水以及航运等需要。考虑到四季河取水口下游干流灌溉面积较小，以及近年来移民安置，本项目供水的优先顺序依次为生活用水、工业用水、生态环境用水、农业用水[3]。水厂供水规模为15 990 m3/d，取水流量为0.185 m3/s。扣除水厂取水后生态流量保证率为67%。

2.2.8 输水能力

四季河取水口输水管道为DN400PE管，输水流量为0.196 m3/s。满足水厂用水需求。

2.2.9 可供水量

按照生活、生产用水优先的原则，计算95%保证率水源可供水量，得出水源95%保证率年可供水量为568万 m3。

2.3 水质评价

根据《2019第四季度岚皋县饮用水水源地检测报告》(2020年1月)，水源水质检测结果符合《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)限值要求。

2.4 取水口合理性分析

四季河取水口位于四季镇苍水村段，取水口以上流域面积为53.96 km2，多年平均径流总量0.385亿 m3。取水口处95%保证率年可供水量为568万 m3，能够满足水厂供水需求，因此取水口的设置是合理的。

2.5 取水口可靠性分析

取水口所在位置岩石出露，地质条件良好，同时也属于水源保护区，不会有其他建设项目的影响；取水口上游人迹稀少，无污染排放，水质也能得到保障。因此取水口的设置是可靠的。

3 结语

通过对岚皋县城供水扩建工程取水水源论证研究分析结果看，从四季河苍水村上游500 m处的四季河取水口取水，具有水量充足稳定，水质无污染的优点，从水源取水口处径流计算成果分析可知，取水口处95%保证率年可供水量为568万 m3，水厂年需水量449万 m3，水源可供水量满足要求，取水口设置合理可靠，可满足长期供水需求。