辽宁宽甸县城区双水源联合应急供水方案比选

2019-11-05金鑫

水科学与工程技术 2019年5期

金鑫

（水利部新疆维吾尔自治区水利水电勘测设计研究院，乌鲁木齐 83000）

辽宁宽甸县城区现有LDP水源工程库容很小，尤其在冬季，只有0.83万m3的库容，没有调蓄能力，受天然河道来水影响比较严重。冬季气温寒冷少雨，取水泵站下游水位明显下降，部分地段宽度在3～4m，该城区自来水公司4台水泵只能运转1台，每小时供水在500t，每天供水量1.2万t，正常供水量2.5万t。近3年城区冬季实际用水量3.3万～4.0万m3/d，需水源提供水量为4.29万m3/d，因辽宁宽甸县水源供水能力不足，地下水源污染严重，生活、生产用水非常困难。

1 现有水源工程供水规模

辽宁宽甸县城区现状供水水源有市政水源（LDP水源和HYS地下水源）和自备水源两处，其中市政水源供水能力3.47万m3/d，自备水源供水能力2.1万m3/d。现状水平年总供水规模5.57m3/d。根据辽宁宽甸县城市发展预测，到2020年辽宁宽甸县城区总需水量5.65万m3/d，其中生活需水、工业需水和环境需水分别为2.29万，2.81万，0.55万m3/d。

从现有水源供水规模分析，自备水源全年平均供水2.1万m3/d保持不变，污水处理水量0.55万m3/d用于环境水量，HYS地下水源考虑周边地下水污染超标，计划进行废除，不再作为本次应急供水的水源。剩余3.0万m3/d水量由LDP水源与BY水库联合供水，通过径流调节计算，BY水库年供水量110.4万m3（0.30万m3/d），LDP水源年供水量983万m3（2.70万m3/d）可满足应急用水要求。因此应急水平年的供水规模为5.10万m3/d。

2 应急供水工程

利水调节采用年保证率不低于90%，通过时长系列月变化进行水库调节计算。应急供水原则为满足向辽宁宽甸县城区供水及下游河道最小生态环境用水要求，采用LDP水源与BY水库联合供水。根据辽宁宽甸县城区应急水平年供水原则及计算方法可知，应急水平年日需水量5.65万m3，除环境用水0.55万m3由污水处理回用外，剩余5.1万m3由自备水源，LDP水源和BY水库提供水量，自备水源均匀供水，供水能力2.1万m3/d，因此需LDP水源和BY水库联合供水量3.0万m3/d。因LDP水源为无调节能力水源，且最大供水能力3.0万m3/d，所以联合供水时，水量先由LDP水源供给，不足3.0万m3/d时再由BY水库供给。

3 联合供水最大供水能力确定

为使LDP水源与BY水库联合供水能力得到最大潜力的发挥，在不低于90%供水保证率下，现分两种情况进行分析。

3.1 供水能力

在LDP水源和BY水库供水不受现有供水设备能力情况下进行计算，以地区37年系列的径流调节计算，在满足辽宁宽甸县城区不低于90%以上保证率的情况下确定BY水库的供水能力［1-4］。假设采用方案1（5.0万m3/d）供水；方案2（5.5万m3/d）供水；方案3（6.0万m3/d）供水 3种联合供水方案进行调节计算，不同方案调节计算如表1。

表1 BY水库不同供水方案径流调节结果

由表1可知：

（1）方案1（5.0万m3/d）供水。BY水库年均供水量336.2万m3（0.92万m3/d），年最大供水量620.7万m3（1.70万m3/d），年最小供水量95.1万m3（0.26万m3/d），破坏正常供水2a，年供水保证率为92%，水库达到正常水位7a，达到汛限水位31a，达到死水位2a。

LDP水源最大日供水能力为5.0万m3/d，需增加2.0万m3/d的供水设备。

（2）方案2（5.5万m3/d）供水。BY水库年均供水量405.6万m3（1.11万m3/d），年最大供水量704.8万m3（1.93万m3/d），年最小供水量135.3万m3（0.37万m3/d），破坏正常供水3a，年供水保证率90%，水库达到正常水位4a，达到汛限水位31a，达到死水位3a。LDP水源最大日供水能力5.5万m3/d，需增加2.5万m3/d的供水设备。

（3）方案3（6.0万m3/d）供水。BY水库年均供水量467.2万m3（1.28万m3/d），年最大供水量807.7万m3（2.21万m3/d），年最小供水量186.9万m3（0.51万m3/d），破坏正常供水7a，年供水保证率79%，水库达到正常水位3a，达到汛限水位30a，达到死水位年数7a。

LDP水源最大日供水能力6.0万m3/d，需增加3.0万m3/d 的供水设备。

综合3种方案可知，方案3供水量最大，但年保证率仅79%，低于供水保证率90%的要求。同时，方案3破坏正常供水年份最多，破坏深度较大，应予以排除。方案1与方案2均能满足供水保证率要求，正常年份供水破坏深度在规定范围之内，但方案2较方案1年供水量多69.4万m3，考虑到本工程的应急供水性质，推荐采用方案2（5.5万m3/d）的供水能力更为恰当。

3.2 供水方案

在LDP水源现有供水能力3.0万m3/d不变的情况下，通过LDP水源与BY水库联合供水调节，进一步挖潜BY水库最大供水能力，即：将BY水库与LDP水源联合供水达3.0万m3/d水量外，BY水库剩余兴利库容通过均匀供水形式参与到该水库长系列径流调节，得到该水库的最大供水能力［5-7］。本次选取两种方案进行调节。方案1（1.15万m3/d）供水；方案2（1.20万m3/d）供水，不同方案调节计算结果如表2。

表2 不同均匀供水方案径流调节结果

由表2可知：

（1）方案1（1.15万m3/d）供水。BY水库年均供水量515.3万m3（1.41万m3/d），年最大供水量688.1万m3（1.89万m3/d），年最小供水量426.4万m3（1.17万m3/d），破坏正常供水2a，年供水保证率92%，水库达正常水位1a，达汛限水位27a，达死水位2a。

（2）方案2（1.20万m3/d）供水。BY水库年均供水量531.0万m3（1.45万m3/d），年最大供水量690.6万m3（1.89万m3/d），年最小供水量444.6万m3（1.22万m3/d），破坏正常供水3a，年供水保证率89.5%，水库达正常水位1a，达汛限水位27a，达死水位3a。

综合两种方案可知，方案2供水量较大，但年保证率仅89.5%，低于供水保证率90%的要求。同时，方案2破坏正常供水年份最多，破坏深度较大；方案1年供水保证率92.1%，满足城镇供水保证率（90%），正常年份供水破坏深度在规定范围之内，且方案1较方案2年少供水量15.7万m3，推荐采用方案1（1.15万m3/d）均匀供水能力更为恰当。

3.3 综合比选

（1）在受现有供水设备限制的情况下，LDP水源和BY水库联合供水能力采用5.5万m3/d，加上自备水源2.1万m3/d，远期最大供水规模7.6万m3/d。

（2）在保持LDP水源现有供水设备最大供水能力条件下，将BY水库尽可能挖潜，使其供水能力得到最大。

LDP水源和BY水库联合供水能力采用4.15万m3/d，加上自备水源2.1 万m3/d，远期最大供水规模为6.25万m3/d。因本项目为应急供水工程，综合考虑工程投资条件因素，确定远期最大供水规模确定为6.25万m3/d，未来每年可向辽宁宽甸县城区提供2281.25万m3的用水保障，其中BY水库年均供水量515.3万m3（1.41万m3/d）。