水源工程配套供水工程规模论证及经济分析

李 彬

(中水北方勘测设计研究有限责任公司， 天津 300222)

水源工程的建设周期一般较长，在工程建设期或建成后，其工程任务常随着国家及地方经济发展需求的变化而调整，这就导致供需关系不匹配的问题时有发生，该问题需要在配套供水工程设计阶段予以解决。因此，笔者以某水库配套供水工程为例，对工程规模论证工作进行梳理，分析、研究工程经济性，同时讨论工程设计、财务分析及运维管理需要注意的事项，以期为此类工程的设计及运维管理提供参考与借鉴。

1 工程概况

某水库位于浑源县以东浑河上游，坝址距县城约5km，坝址以上控制流域面积186km2，水库总库容378万m3、兴利库容160万m3。水库设计水平年为2020年，工程任务为城镇供水、工业园区供水、农业灌溉供水，兼顾防洪。水库年供水量：农业灌溉(P=50%)供水量670万m3，城镇及工业(P=95%)供水量460万m3，其中县城地下水水厂供水量283万m3、工业园区供水量177万m3。[1]

由于产业结构调整工业园区需水量降低，导致水库原工业供水指标过剩，为此配套供水工程在水库原城镇及工业供水任务的基础上，增加农村供水任务。本工程的设计水平年为2022年，设计保证率为95%。本工程的工程布置情况如图1所示。

图1 配套供水工程布置示意

2 需水预测及供需平衡分析

2.1 城镇及工业需水预测

根据水库初步设计报告，2020年浑源县县城缺水量为283万m3(包含县城水厂自用水量、水库输水损失水量)，由于本工程设计水平年与水库设计水平年仅差2a，时间间隔很短，因此2022年本工程向县城水厂供水量取283万m3，考虑新建净水厂自用水量及配水损失水量、水库输水损失水量后，需水库年供水量300.3万m3。

由于产业结构调整，原规划建材工业园改建产业园，目前建设项目主要为垃圾焚烧电厂等产业，经调研、分析，2022年产业园年需水量73.0万m3(水质要求较低，水库原水即可)，考虑水库输水损失水量后，需水库年供水量73.4万m3。

2.2 农村需水预测

2.2.1人口预测及用水定额

本工程供水区共有许村、武村、东辛庄、丰台铺、张庄和王千庄6个村庄，2017年6个村的人口总量为20550人。2022年许村、武村、东辛庄和王千庄的人口总量采用“人口增长率法”预测，其中人口年均增长率取5.0‰、人口机械增长率取0，经测算，2022年4个村的人口总量为10506人；由于东辛庄、张庄2个村涉及异地人口迁入，因此按村庄的规划人口总量控制，2022年2个村的人口规模分别为12000、10000人。最终确定2022年本工程供水区农村人口总量为32506人。

根据SL 310—2019《村镇供水工程技术规范》，并考虑当地农村居民的用水条件、用水习惯和生活水平等因素，确定本工程供水区农村最高日居民生活用水定额为77 L/(人·d)(含居民散养畜禽用水量、散用汽车和拖拉机用水量等)[2]。

2.2.2需水量计算

根据本工程供水区农村人口总量和最高日居民生活用水定额，确定本工程供水区农村最高日居民生活用水量W1；根据规范[2]并结合当地村庄的实际用水情况，确定其余用水项的用水量：公共建筑用水量W2取W1的5%、集体或专业户饲养畜禽用水量W3取0、工业用水量W4取0、浇洒道路和绿地用水量W5取0、管网漏失和未预见水量W6取(W1+W2+W3+W4+W5)的10%，消防用水量应满足规范要求[3，12]，本次消防用水量不单列；最终确定本工程供水区农村最高日用水量W日最为2890.9m3/d，各项用水量成果见表1。日变化系数取1.3，全年365日供水，确定2022年本工程供水区农村年用水量W年为81.2万m3，考虑新建净水厂自用水量和水库输水损失水量后，需水库年供水量85.9万m3。

表1 本工程供水区农村用水量成果 单位：m3/d

2.3 水资源供需平衡分析

根据前述成果，本工程供水对象对水库年供水需求量为459.5万m3，小于水库原城镇及工业供水任务的年供水量460万m3。因此，水库原城镇及工业供水量满足本工程供水对象对水库供水总量的要求。

本工程供水对象的最高日用水量需求由水库兴利库容160万m3来满足；最高日的最高时用水量需求由新建净水厂清水池调节容积(1300m3)、县城水厂清水池调节容积(4000m3)，以及农村生活蓄水池和水塔调节容积(4个村共650m3)共同来满足。

3 工程规模

3.1 新建净水厂规模

新建净水厂负责向县城水厂和本工程供水区的农村供水，其年供水量为365.0万m3(含配水损失水量)，其中县城水厂供水量283.9万m3、农村供水量81.2万m3。新建净水厂全年365d供水，日均供水量1.0万m3，日变化系数取1.3，最终确定新建净水厂设计处理规模为1.3万m3/d。

3.2 管道流量规模

3.2.1水库原水输水流量

产业园对水库年供水需求量73.4万m3，全年365d均匀供水，水库供产业园管道的输水流量为83.752m3/h；新建净水厂设计处理规模1.3万m3/d，考虑新建净水厂的自用水量(5%)和水库至新建净水厂的输水损失水量(0.5%)后，水库供水需求流量为573.072m3/h。因此，本工程水库输水需求流量为656.824m3/h。

3.2.2新建净水厂生产水配水流量

根据各村最高日用水量，时变化系数取2.0，计算得到的新建净水厂供各村配水流量成果见表2；县城水厂新建净水厂年供水需求量283.9万m3(含配水损失水量)，全年365d供水，日变化系数取1.3，时变化系数取2.0，计算得到的新建净水厂供县城水厂配水流量。在计算配水管道流量时，可以根据管道连接的供水对象有无调蓄设施及其设施规模，将供水对象的相应配水流量累加便可得到管道流量。

表2 本工程输配水流量成果汇总 单位：m3/h

4 经济评价

4.1 工程建设投资情况

本工程初步设计阶段工程建设投资12482.8万元，工程预计2020年开工，建设期2a，考虑运行期50a。工程运行费477.9万元(新建净水厂445.0万元、输水线路32.9万元)，流动资金47.8万元，更新改造费见表3。

表3 更新改造费用汇总

4.2 国民经济评价

在进行国民经济评价时，仅输水线路的工程运行费考虑静态投资扣除转移支付(影子系数取0.9)，国民经济评价的工程运行费474.6万元、流动资金47.5万元。在计算供水效益时，因农村供水量的管网漏失和未预见水量是整体计算，所以无法准确获得其未预见水量，且该部分水量较小(低于农村供水量的10%)，因此未计入该部分水量的供水效益(下同)。各供水对象的影子水价参考相关文献[4-7]确定：城镇供水3.90元/m3、农村供水2.40元/m3、工业供水5.40元/m3，据此得到国民经济供水效益1675.0万元。经测算，本工程的经济内部收益率9.54%，大于社会折现率8%；经济效益费用比1.12，大于1；经济净现值1843.9万元，大于零。

4.3 财务评价

根据测算的工程微利水价(总投资收益率2%时，城镇供水2.31元/m3、农村供水3.80元/m3、工业供水0.58元/m3)，同时根据当地城镇居民、农村居民的人均可支配收入情况，确定推荐水价方案为当地现行水价(不含污水处理费、水资源税的水价)：城镇供水2.25元/m3、农村供水1.40元/m3、工业供水3.15元/m3。

原水水费取0元/m3、0.20元/m3，长期贷款利率取4.65%(相应短期贷款利率3.85%)，折旧费采用年限平均法、年数总和法[8-9]，共组合4种方案进行财务指标测算。对于此类建成投产即达产的工程，其财务分析需严格控制偿债备付率大于1[10]，保证长期贷款偿还期外无短期贷款债务，此时无短期贷款；流动资金不参与贷款，长期贷款偿还期22a(宽限期2a)，贷款偿还方式采用等额本息还款，考虑各种税费后的财务指标测算成果见表4。

表4 本工程财务指标测算成果汇总

分析可知：本工程贷款偿还能力受折旧费处理方式的影响明显，按年数总和法处理折旧费其贷款偿还能力相对较高；折旧费按年限平均法处理，同时支付原水水费0.20元/m3，本工程基本没有贷款偿还能力；减免原水水费后本工程具有一定贷款偿还能力，但工程投资收益较差。

5 讨论

5.1 需水预测讨论

因为本工程的水源工程及其供水量均已确定，所以各供水对象的需水预测成果实质是其用水量分配指标，即分配的水权(水的优先使用权)，对于供水区的农村需水预测成果尤其如此。在预测农村需水量时，不必依据规范过分强调各用水项需水预测成果的精确性，主要是追求各村之间分配水量的协调性和合理性。因此，对于这种水源工程及其供水量均已确定的配套供水工程，在预测供水对象需水量时既要考虑充分利用水源工程的供水量，又要考虑各供水对象的水权分配问题。另外，此类工程各供水对象的需水预测成果主要是用于配水管网管径的选择，至于各供水对象实际用水量的不确定性，则由整个工程的调节能力来满足，尤其是配水系统(净水厂清水池—配水泵站—配水管网—末端调节设施，本工程无配水泵站为自重流供水)的调节能力。

5.2 工程规模讨论

工程规模需要注意的事项主要是农村配水管网的管径选择问题。对于城市配水管网，应按最高日最高时供水量及设计水压计算水力选择管径，并做3种设计工况校核(消防、最大转输、最不利管段发生故障)，同时负有消防给水任务管道的最小管径应符合消防给水对管道最小管径的要求[3，11]；对于农村配水管网，因其工程重要性较弱且规模较小，一般情况下管道负有消防给水任务，所以其管径满足消防给水(水量、水压)要求及消防给水对管道最小管径的要求即可[2，3，12]。

5.3 经济评价讨论

对于此类建成投产即达产的工程，其财务分析需严格控制偿债备付率大于1，此时无短期贷款。通过经济评价分析，本工程主要是具有国民经济效益，工程的投资收益较差，折旧费采用年数总和法处理可明显提高工程的贷款偿还能力及投资收益。在工程实际运行中，应加强企业的运维管理水平来节省工程运行费及更新改造费，以达到运维管理出效益的目的。另外，由于本工程供水区现行水价农村比城镇低，城乡供水一体化后农村和城镇的供水水质相同，可以考虑农村和城镇供水同质同价，增加工程收益；同时可采用减免企业税费、政府财政补贴等方式来提高企业的运营能力，增加投资者对此类民生工程的投资意愿[13-16]。

6 结语

(1)对于这种水源工程及其供水量均已确定的配套供水工程，各供水对象的需水预测成果实质是其用水量分配指标，主要是用于配水管网管径的选择。一般情况下农村配水管网的管道负有消防给水任务，其管径满足消防要求即可。

(2)此类工程主要是具有国民经济效益，工程的投资收益较差，折旧费采用年数总和法处理可明显提高工程的贷款偿还能力及投资收益。在企业加强自身运维管理水平的基础上，可通过上调供水水价、减免企业税费，以及政府财政补贴等方式提高企业运营能力，增加投资者对此类民生工程的投资意愿。

(3)本工程无配水泵站为自重流供水，对于有配水泵站的配套供水工程，需注意配水泵站的水泵机组选型问题，其对配水系统供水调节能力的影响有待于进一步研究。