建宁县城乡供水一体化中部供水片区水资源分析

谢国样

（福建省建宁县水利水电工作站,福建 建宁 354500）

1 概况

1.1 项目基本情况

建宁县位于福建省西北部山区,武夷山脉中部的主体向西南延伸部分,由四周向中部依次出现中山、低山、高丘、低丘、河谷平原,呈阶状下降,形成四周高,中间低的山间河谷盆地,属于中、低山地貌。全境东西宽 54 km,南北长61 km,县域面积 1718 km2。建宁县辖9 个乡镇,2020 年户籍总人口 15.63 万人,2020 年第七次全国人口普查全县常住人口11.44 万人。建宁县为闽江水源发源地,雨水充沛,多年平均降雨量为1800 mm 左右。建宁县年人均水资源量为1.12 万m3,高于福建省人均水资源量3200 m3。

建宁县城乡供水一体化建设工程范围覆盖全县的9 个乡镇,建设范围分为四个供水片区,分别为：中部供水片区、西部供水片区、南部供水片区、北部供水片区。建宁县城乡供水一体化建设工程设计的规划水平年近期2025 年、远期2030 年。中部供水片区（县城,濉溪镇、溪口镇和黄坊乡3个乡镇）现状主要有主城区水厂、塔下水厂2 座水厂。

建宁县城乡供水一体化建设的中部供水片区水厂总设计规模为4.38 万t/d（不含专供铙山纸业的塔下水厂1.0 万t/d）,其中主城区水厂2.5 万t/d 规模,新建高峰水厂（规模1.78 万t/d）和杉溪水厂（规模0.1 万t/d）；水源建设工程主要有新建黄家水库、改造高峰拦河坝取水口、新建高山村东坑拦河坝等。中部供水片区城乡一体化工程建设总投资3.4 亿元（未含新建黄家水库工程投资）。

中部供水片区高峰水厂地面高程372 m,由于黄坊乡供水村庄的地面高程大多比高峰水厂地面高,需采用水泵提水供水。

1.2 拟建黄家水库基本情况

拟建黄家水库位于建宁县濉溪镇圳头村境内,距建宁县城区3.5 km,水库坝址位于濉溪流域支流黄家溪上,坝址以上集雨面积2.09 km2,河道长度2.42 km,河道平均坡降89.5‰,黄家水库大坝为混凝土砌石重力坝,坝顶高程420.00 m,坝顶宽4.00 m,坝顶长146 m,最大坝高47.5 m,水库总库容108.72 万m3。根据2020 年5 月《建宁县黄家水库可行性研究报告（送审稿）》,黄家水库估算投资10588.27 万元。经查询水库大坝相关资料,黄家水库经济技术指标落后于三明市境内的其他同类型水库。

2 水厂水资源分析

2.1 人均综合用水量指标法测算需水量

随着县城城镇化的加快,农村人口逐渐向县城转移,根据《建宁县年鉴》（2018 年）、各乡镇总规、县城人口增长规律,分析得出建宁县中部供水片区现状受益人口5.71 万人,近期（2025 年）受益人口7.11 万人,远期（2030 年）受益人口7.96 万人。查《城市给水工程规划规范》（GB 50282-2016）中表4.0.3-1,小型城市Ⅱ型综合用水量指标为：0.25 万m3/（万人·d）～0.55 万m3/（万人·d）,根据建宁县经济发展程度,规划水平年2030 年综合用水量指标取0.55 万m3/（万人·d）,计算得建宁县中部供水片区远期（2030 年）供水规模为4.38 万m3/d。按照日变化系数1.3 计算求得水厂日均供水量为3.37 万m3/d。

2.2 主城区水厂水资源分析

2.2.1 主城区水厂水源基本情况

主城区水厂设计规模 2.5 万t/d,主城区水厂第一水源为王坪栋水库,控制集雨面积6.0 km2,水库总库容196 万 m3；第二水源坑井水库,控制集雨面积 7.82 km2,水库总库容152 万 m3；2019 年新建成一应急水源点,应急水源位于濉溪镇水西村山口自然村,控制集雨面积5.85 km2。

2.2.2 主城区水厂水资源分析

由于各水源点流域面积较小,且无实测径流资料,以等值线图法对各水源点进行径流分析计算。查福建省径流深等值线图,各水源点多年平均年径流：R=1030 mm,Cv=0.30,Cs=2.0Cv。根据以上参数,可计算求得各水源点径流量。

1）径流分析。山口应急水源点集雨面积5.85 km2,由此计算求得其设计径流成果见表1。

表1 山口应急水源设计年径成果表

2）枯水径流分析。为分析坝址取水口处枯水径流,采用设计丰水年（P=10%）、平水年（P=50%）和枯水年（P=90%）三年设计逐日平均流量共1096 天进行分析。以1096 天日平均流量为样本从大到小排序（见表2）,进行保证率计算：

表2 山口应急水源各保证率日平均流量成果表

据此画出保证率曲线图见图1。

图1 山口应急水源日均流量保证率曲线

2.2.3 水库可供水量分析

（1）水库径流量分析。王坪栋坝址集雨面积6.0 km2,坑井水库坝址集雨面积7.82 km2,采用山口水源点的分析计算方法,求得P=95%时年平均流量：坑井水库为0.11 m3/s,王坪栋为0.14 m3/s。

（2）径流分配。以建宁站为参证站,选取典型年进行设计流域的径流分配见表3。

表3 水库逐月平均径流总量成果表（P=95%）

（3）水库可供水量分析。主城区水厂第一水源王坪栋水库,第二水源坑井水库。水量平衡分析主要根据设计的来水和用水过程,对供用水量进行平衡分析,先按王坪栋水库来水扣除用水量、各类库损后,有余则产生弃水,不足则由坑井水库补充,根据这一思路,对王坪栋水库和坑井水库同时进行水量平衡分析。

两水库均以死库容作为起始调节状态,调节过程中以正常库容和死库容作为控制,正常库容作为弃水标准,死库容作为缺水标准,即当原库容加净来水减用水量大于正常库容时则产生弃水,原库容加净来水减用水量小于死库容的量即为缺水量。水库渗漏及蒸发损失以月计,按中等水文地质条件取蓄水容积的1.0%。用水量根据枯水期首先保障生活用水的原则进行。

水源水库的可供水量成果见表4。

表4 王坪栋、坑井水库的可供水量成果表 单位：万m3

由表4 可得,P=95%时,两水库联合供水,3 月份和4 月份分别缺水21.4 万m3和7.6 万m3,利用山口应急水源点月可供水量10.4 万m3,可使4 月份满足供水需求,但3 月份仍有缺水情况。3 月份缺水,可采用长池坑水库的水源解决,长池坑水库位于濉溪镇长吉村,总库容27.6 万m3,兴利库容23.5 万m3,上游控制集雨面积3.36 km2。

2.3 高峰水厂水资源分析

2.3.1 高峰水厂水源基本情况

高峰水厂位于濉溪镇高峰村铺前东南方向,远期设计规模 1.78 万t/d,按日变化系数1.3 计算求得水厂的日均取水量为1.37 万t/d。高峰水厂水源有2 个,水源点一为高峰拦河坝,取水口上游控制集雨面积18.5 km2；水源点二为黄家水库。由于拟建黄家水库经济技术指标差,本次按不建黄家水库进行水资源分析。查高峰水厂附近1∶1 万地形图,在附近寻找谢家瑶、圳头村郑家2 处水源点替代黄家水库。谢家瑶水源点控制集雨面积4.65 km2,圳头村郑家水源点控制集雨面积3.1 km2。

2.3.2 高峰水厂水资源分析

（1）径流分析。由于各水源点控制集雨面积较小,无实测径流资料,且拦河坝坝低,未形成小水库或山塘,不具备日调节能力,从安全角度考虑,按溪流的自然状态分析径流。采用山口水源点的分析计算方法,计算得P=95%时年平均流量：高峰拦河坝为0.34 m3/s,谢家瑶0.09 m3/s,圳头村郑家0.06 m3/s。

（2）供水量分析。采用山口水源点的分析计算方法,供水保证率为95%时,高峰水厂高峰拦河坝、谢家瑶、圳头村郑家3 个水源点的来水总量为:0.78+0.27+0.18=1.23 万t/d,尚不能满足高峰水厂取水规模1.37 万t/d 要求,建议减小高峰水厂供水规模,可为1.6万t/d以内（1.23万t/d×1.3=1.6万t/d）。高峰水厂主要供水对象之一为黄坊乡,查询1∶10000 地形图,黄坊乡黄坊村黄桑畲小溪集雨面积12.45 km2,小溪取水口上游较为偏僻,植被良好,只有少量农户和农田,山涧水水量充足,水质良好,可作为中部供水片区水厂的水源。

2.4 杉溪水厂水资源分析

2.4.1 杉溪水厂水源基本情况

杉溪水厂位于溪口镇杉溪村,供水规模0.1 万t/d,按日变化系数1.3 计算求得水厂的日均取水量为0.08 万t/d。杉溪水厂采用溪口镇高山村东坑自然村的水源,取水口上游集雨面积5.675 km2。

2.4.2 杉溪水厂水资源分析

（1）径流分析。采用山口水源点的分析计算方法,计算得P=95%时年平均流量：杉溪拦河坝为0.10 m3/s。

（2）供水量分析。采用山口水源点的分析计算方法,供水保证率为95%时,杉溪水厂水源点的来水总量为0.36 万t/d,可以满足杉溪水厂取水规模0.08 万t/d 要求。

2.5 中部供水片区水资源分析

未建黄家水库时,中部供水片区高峰水厂水源不足,但建宁县是闽江水源发源地,山涧水充沛,可选择其他水源解决水量不足问题。

3 结语

（1）城乡供水一体化建设工程资金需求量大,筹措资金困难,黄家水库经济技术指标差,建议暂缓开工建设。

（2）高峰水厂水源不足,供水区域之一的黄坊乡大部分行政村需水泵提水,运行成本高,建议减小高峰水厂供水规模,另外利用黄坊乡黄坊村黄桑畲小溪的水源在黄坊村新建一规模为0.2 万 t/d 的水厂,采取重力流向黄坊乡各行政村供水,以及向主城区补充供水,以解决中部片区供水量不足问题,并降低中部供水片区水厂的运行成本。