遵义市湘江河跨流域补水方案研究评述

曹军 遵义水利水电勘测设计研究院

1.项目背景

遵义市位于贵州省北部，其中心城区是国务院首批公布的全国24个历史文化名城之一，是黔北政治、经济、文化中心及贵州北线旅游中心，是黔北交通、通讯枢纽，是工业经济发展较快、第三产业较发达的区域性中心城市。湘江河为乌江左岸的一级支流，发源于遵义市北部，由北向南穿过中心城区，是遵义市城区最大的的河流，是遵义市这座红色名城的母亲河。然而，随着城市的发展，城市对中心城区河流湘江河的水资源取水需求日益加大，与之共存的是污水排放量的不断加大，导致水生态环境趋于恶化，特别是上游建设了一座海龙水库和北郊水库后，将上游河水用作了遵义市城市供水，几乎不下放生态用水，导致城区河道在枯季河水流速很缓，水质恶化，水生态水环境情况一度相当恶劣。

为落实习近平总书记治水新思路，助推国家生态文明试验区的建设，抢抓长江经济带发展机遇，加快遵义市经济社会发展与生态环境保护，保障湘江河生态健康永续利用，2017年初，环保部在湘江河干流的打秋坪河段设置了1个国控考核断面，省市级环保部门也在干支流上分别设置了6个考核断面，考核水质目标均为Ⅲ类。但在2017年时，湘江河河水水质自上游到下游分别是Ⅲ类～Ⅴ类，越靠近下游的打秋坪国控考核断面，水质越差。针对实际存在的水质问题，遵义市地方各级政府高度重视，规划了一系列工程项目来改善城区河道水质，主要有面源治理、雨污分流、污水管网及处理厂改造、生态补水、水生态修复等。其中对河道采取生态补水措施是水质改善的非常重要的一环，综合遵义市周边水资源状况，经规划设计，建设了一项跨流域调水项目，即遵义市湘江河上游河段生态补水工程。

2.补水量计算

根据《水域纳污能力计算规程》（GBT25173-2010），打秋坪国控考核断面及其他省市级断面需达到Ⅲ类水质的目标要求，以河道天然流量及现状水质监测数据为基础，综合考虑面源治理效果、污水管网及处理厂排放量及水质、水生态修复后的自净能力等因素，采用水量平衡方法计算湘江河的水环境补水量。以90%保证率下的入河天然径流为流量边界条件，降解系数根据遵义市河网特征及污染物排放量综合确定，污水收集率按95%-98%考虑，中水回用率按照20%考虑，径流污染年SS总量去除率按照50%确定，并考虑上游水库取水、河道蒸发用水及岩溶地区渗漏失水。

综上因素，湘江河的水量平衡计算共计算8个河道单元，7个水库单元，10个污水处理厂单元，共计25个单元。最终计算出湘江河上游在最枯季所需最大生态补水量为1.14m/s。但并非全年各个时段都需按该流量进行补水，在雨季径流量较为充沛的季节，可减小补水量甚至不补水，因此，若有一个可调蓄的水库在上游调蓄，则可适当减小调水流量，缩减工程投资和取水影响。经分析，湘江河上游一支流上建有一座北关水库，若将水调至北关水库再下放至湘江河，结合北关水库的调蓄能力考虑，仅需从外流域调水1.0m/s，即可为湘江河补水1.16m/s，满足补水需求。

3.补水水源选择

（1）水质要求。由于湘江河考核断面以上的现状水质为Ⅲ类～Ⅴ类，而根据各级考核断面相应考核部门的规定，断面的水质要求必须为Ⅲ类，要达到这个目标，补水水源的水质必须优于Ⅲ类，最好在Ⅱ类或近Ⅱ类，方能与湘江河自身河水“中和”后提升河道水质，保证考核断面水质长期达到Ⅲ类。

（2）水源选择。湘江干流主源喇叭河上建有海龙水库(中型)，其任务为城市防洪和城市供水(供水能力9万t/d)，是遵义市中心城区主供水水源之一，因此不宜作补水水源。湘江另一条主要支流高坪河流域内只有一座北关水库，但规模小，无充裕水量，而且河道整体流域面积小枯流小(P=90%月枯水流量0.301m/s)，不具备补水条件。

经分析，湘江河上游周边较近的、水量相对较丰富的、水质达到优良(Ⅱ类或近Ⅱ类)的、提水扬程较低的补水水源仅有仁江，仁江流域与湘江河流域相邻，已建较大水利工程有中桥水库(中型)，支流后水河上建有后水河水库(中型)、麻沟河上建有麻沟水库(中型)，干流上规划有长滩水库。以“水量满足要求、取水对下游河道水生态影响小、实施难度小”为原则，选择取水处为中桥水库库尾鱼剑滩河段，取水处流域面积501m。根据邻近水文站水文资料按年最小月排频分析计算，取水处多年平均流量8.16m/s，可满足补水流量需求。按1.0m/s调水至湘江河后，余下的水量也足够保证河道不断流，不会对仁江该河段的生态环境造成不良影响。

（3）取水对中桥水库的影响。近期影响分析：由于中桥水库是遵义市中心城区重要的供水水源，因此在中桥水库库尾取水，必须研究取水对中桥水库供水的影响。中桥水库建成于2015年，正常库容库容5570万m，设计水平年（2030）日供水量30万m/d，但在2017年时，由于城市发展还未达到规划规模，需水量不够大，中桥水库只承担了15万m/d的日供水量，尚余水15万m/d可供生态补水，折算流量为1.74m/s，大于仁江提水流量1.00 m/s，因此，近期内仁江向湘江干流补水对中桥水库的城市供水功能无不良影响。

远期影响分析：远期来看，计划于2025年前在仁江上游相邻流域建成的文星水库(大2型)可通过调水进入后水河水库，向下游的中桥水库补水1.0 m/s(根据文星水库可研初步成果，文星水库满足供水功能后尚余水约3200万m/a)，因此，待文星水库建成后，即使中桥水库30万m/d的设计供水能力满负荷发挥，其可供水量依旧不会受到取水补向湘江的影响。

（4）补水终点的选择。将仁江的水补到湘江河上游的位置，按就近、施工条件好、入河影响小的原则进行选择。经研究，选择在湘江河上游支流高坪河上的北关水库为宜。北关水库正常蓄水位库容115万m，但因城市建设截断了河道，现状入库径流很小，水库长期处于低水位蓄水状态。丰水时段由仁江河提水1.0m/s至北关水库将其蓄满，枯水时段调节补充下放生态流量，还可增加生态补水流量0.16 m/s，使得总补水量达到1.16m/s。并且，补水至北关水库再下放，不仅可以使北关水库再现生机，还可以对水库周边环境产生非常良好影响，提高周边居民的生活品质，提升区域土地开发价值。

此外，将河、湖、库等水体通过工程措施进行连接，充分利用已成水利工程进行调配水来解决区域性水资源短缺，是符合国家近年来相关的河湖连通政策的。本工程按该方案定稿后，争取到了国家河湖连通专项资金5500万元，为工程的建设资金保障打下了良好的基础。

4.补水工程设计

由于该跨流域补水项目的取水点仁江鱼剑滩河段高程为816m左右，而终点北关水库的正常蓄水位为920.50m，且到达北关水库之前需翻越北关水库左岸垭口，高程约932m，比取水点高出100余米，因此必须布设提水泵站才能将仁江河水提水至北关水库。结合现场情况，提水泵站选择建在仁江河岸边，为河岸地面式泵站，设计提水流量为1.0m/s，装机功率3360kw，设计提水扬程146m。

由于取水点仁江鱼剑滩河段距终点北关水库直线距离约10km，因此需铺设输水管道连接泵站及北关水库。输水管线沿线均为山区地形，上下起伏的情况较多，若泵站直接加压提水到北关水库，则由于管径大，管线长，起伏落差大，使得管道的水锤压力极难控制，对管材要求非常高，且管道上设置的防水击保护设备较多，致使投资加大，后期运行可靠性较低，一旦出现故障则可能引发较大事故。因此选择在泵站左岸的山头上建一座上水池，泵站提水经上水池中转后，再通过输水管以重力自流的方式输水至北关水库，这样的输水方式更加安全可靠，虽有可能出现提水量大于输水量时上水池溢满造成水量损失的问题，但可通过监测设备触发自动控制系统来解决。上水池之后布设长10.16km的输水管道，管径1.1m，材质为球墨铸铁管。

5.建设模式评述

湘江河上游生态补水工程属社会公益项目，仅产生社会环境效益，无经济效益，其成本应由政府承担。但在建设时政府由于财政资金紧张，也无好的融资平台，因此工程建设采用了PPP模式，由政府公共部门与社会资本(企业)建立起“利益共享、风险共担、全程合作” 的共同体关系，成立PPP项目公司，负责项目从融资、设计、建设、运营到项目最后的移交等全过程的运作。本PPP项目合作期为30年，含建设期2年、运营期28年。

经计算，工程建设投资为17981万元，年运行直接成本为1647万元，按项目运行30年来算，直接成本为67301万元。在采用PPP模式运作后，由PPP项目公司全权负责建设运行，政府则分30年向PPP项目公司每年支付年等额还本付息3919万元，30年共计117570万元。相对于政府自筹资金的模式，政府虽短期内无需考虑融资困难的问题，但实际最终多支出了近5亿元，在一定程度上加大了日后的财政支付压力。因此，对于此类没有经济效益，且运行成本较高的项目来讲，在财政状况允许、有国家资金渠道的情况下，宜尽量选择政府自筹资金建设，降低日后长期的财政还款负担。

6.补水效果

该项目于2019年6月动工建设，2020年10月进入试运行。向湘江河补水后，湘江河城区河段原来的“死水”变成了“活水”，很多河段清澈见底，水生生物种群得以良好的生存环境，白鹭等水栖鸟类也日渐增多，得到了人民群众的高度评价。河道上的十来座景观坝坝顶水深都达到9cm以上，从而形成连续水帘的城区“小瀑布”，水景观效果良好。由于有了新鲜的水源补充，加上雨污分流等项目的逐步实施，遵义市中心城区的水环境及水生态的改善立竿见影，以流动水体的灵性和河流生态的多样性提升城市品位，形成水景观与区域其他基础建设做到有机结合，对提升遵义城市形象和旅游品味具有积极意义。在2021年的水质断面考核中，大部分断面水质都达到了Ⅲ类，说明项目取得了良好的效果。

7.结语

遵义市实施的湘江河跨流域补水项目，从满足水质目标考核的目的进行规划、设计、建设的过程中，实事求是明确了生态补水在改善水环境水生态当中的重要作用，并对补水方案进行了全方位的论证和优化，争取到了国家资金，确保在不良影响最小的情况下达到补水目的，最终该项目也取得了很好的效果，对地方环保考核达标，以及城市水环境的提升做出了重大贡献。随着国家对生态文明建设的要求越来越高，类似的项目也会越来越多，对于如何规范、科学、合理、完善的制定设计方案，本项目具备一定的参考价值，也提供了一些经验借鉴。