南水北调供水区某地表水厂取用水源分析

赵长周

(河北省衡水水文勘测研究中心，河北 衡水 053000)

1 基本情况

河北省阜城县位于河北省东南部、衡水市东北部、京杭大运河西岸，县域东西长45km，南北宽16km，总面积697km2，辖5镇，610个行政村，人口33万。该区域交通条件优越，具有四通八达的交通运输网络。近年来，阜城县大力推进产业体系建设，发展壮大纺织服装、农副产品加工等优势主导产业。阜城县境内共有4条骨干河道，主要有南运河、清凉江、江江河、湘江河。阜城县现有水闸27座，按规模划分，中型水闸3座，小(1)型水闸14座，小(2)型水闸10座；其中规模以上水闸按类型分，节制闸15座、引(进)水闸4座。

阜城县地表水厂位于阜城县阜城镇郭塔头村东，总占地面积40056m2，建设方式为集成式一体化单元净水模块，供水规模为4万m3/d。

2 水源方案比选及合理性分析

根据当前的水资源政策，新建建设项目取水水源考虑顺序依次为中水、地表水水源、地下水水源。本项目为城市集中供水工程，可供选择的水源只有地表水和地下水。

地表水：阜城县多年平均地表水资源量为246.1万m3，多年平均径流深13.5mm。由于当地水资源量较少，且资源时空分布不均匀，年内分配比较集中，水质较差，很难蓄集和利用。阜城县境内河流主要为南运河、清凉江、江江河、湘江河，各河道受上游节建闸控制影响，来水无规律，且入境水量很少，河流水质大部分以Ⅴ类或劣Ⅴ类水为主，主要用于沿途的农田灌溉。可见，地表水不但水量也不能满足供水保证率的要求，而且水质达不到饮用水水源卫生标准，不能作为本项目用水。

地下水：阜城县境内浅层地下水富水性较差，供水保障程度较低，且受地表水水质的影响，容易污染，不能满足项目用水要求。深层地下水属于严重超采区，按照《河北省地下水管理条例》地下水只能作为战略储备或应急水源，严格限制开采，河北省水利厅批复的阜城县地下水热备维护运行水量为25.35万m3/a，仅作为应急备用，不能作为常规供水水源。

南水北调引江水：根据《河北省南水北调受水区供水配套工程规划》，该工程在河南省安阳市丰乐镇西穿越漳河后进入河北省，供水范围涉及邯郸、邢台、石家庄、保定、廊坊、衡水、沧州，供水目标主要为生活、工业兼顾生态。

其中，河北省衡水南水北调配套工程承担着向衡水市13个县(市)区的供水任务，分配水量3.1亿m3。取水路线从南水北调中线总干渠田庄口门分水，在古运河河槽下部以暗涵型式至赵陵铺后进入石津干渠，以下利用石津干渠输水到军齐后分为两支：一支为沧州支线，一支为衡水支线。在衡水市境内，衡水市南水北调配套工程布置6条输水管线与13个供水目标相连接。其中北4县(安平县、饶阳县、深州市、武强县)和东部2县(阜城县、景县)就近从沧州支线取水，中南部7县(衡水市区、工业新区、滨湖新区、武邑县、冀州市、枣强县、故城县)从衡水支线军齐干渠傅家庄取水。

目前，南水北调中线干线全线通水，由于水厂以下配水管网工程建设依然不完善，引江水处于供大于求的状态，为此，河北省人民政府办公厅下发了《关于用足用好南水北调引江水的意见》，明确提出了要扩大引江水直供目标，加快引江水切换利用，基本实现对城镇生活和工业用水的全覆盖。

综上，项目区境内地表水匮乏，水量无保证，且水质不符合要求；浅层地下水大部分为微咸水，淡水资源量较少；深层地下水属严重超采区，限制开采，按照南水北调配水区“引江水高效利用、地表水调节利用、地下水控制利用”的水资源优化配置原则，南水北调引江水符合本项目供水要求。

2.1 来水量分析

南水北调中线工程分配衡水市多年平均引水量31012万m3，在南水北调来水的丰水年和平水年份，按照供水目标的重要程度，分先后顺序依次满足设区市、重点工业区、县级市、县城等供水目标的用水需求，丰水时段直供后多余水量充蓄各市的调蓄水库，供年内缺水时段用水。在南水北调来水的枯水年份，因水量缺口较大，考虑到邯郸、邢台、石家庄、保定等市可以通过山前水库地表水补充供水，所以通过压缩上述几市的引江水指标，置换出部分水量供水资源条件较差的衡水、沧州、廊坊等市。

2019年，衡水市根据不同县(市、区)的经济发展规划和产业发展定位，结合配套管网建设规模对市内各供水目标的可供水量实施了进一步的优化配置，依据《衡水市人民政府办公室关于用足用好南水北调引江水的实施意见》，规划阜城县分水量为965万m3。

2.2 可供水量分析

2.2.1用水指标分析

根据衡水市南水北调办公室对受水区内各供水目标的优化配置，阜城县分水指标合2.64万m3/d，按输水损失6%计算，南水北调可供水量为907.1万m3/a；规划水平年(2025年)南水北调取水量为897.85万m3/a，分水指标满足用水需求。

2.2.2输水管道设计分析

(1)阜景干线输水管道

根据《衡水市南水北调配套工程水厂以上输水管道工程第三设计单元初步设计报告》原设计阜景干线分配水量为2915万m3，设计流量为1.15m3/s，由加压泵站向阜城水厂、景县水厂进行加压供水。管道长度为16.092km，采用的是DN1200 DIP球墨铸铁管道，管道设计压力为1.1MPa，工作压力等级为0.6MPa。

由于2018年经衡水市政府协调，阜景干线输水管道的分配水量增加100万m3，共3015万m3/年。依据GB 50013—2018《室外给水设计标准》及原设计选取的参数，日变化系数采用1.24，增加100万m3后阜景干线输水管道的设计流量为1.19m3/s，管道长度和管径均没有发生变化。

根据GB 50013—2018《室外给水设计标准》沿程水头损失计算采用海曾威廉公式：

h=10.67C-1.852Q1.852d-4.87L

(1)

式中，h—管道沿程水头损失，m；Q—流量，m3/s；L—管段长度，m；d—管道计算内径，m；C—海曾威廉系数，球墨铸铁管取C=130～140，本次工程取中间值135。

局部水头损失按其沿程水头损失的10%计算。

通过计算，管道水头损失增加0.73m，相应管道压力增加0.0073MPa；根据原设计报告，阜景干线首端设置分水口泵站1座，设计扬程为55.2m，管道的压力为0.552MPa，增加用水量后管道最大压力为0.5593MPa，小于工作压力0.6MPa，设计压力小于设计压力1.1MPa，故现状管道满足要求。

(2)阜城支线输水管道

根据《衡水市南水北调配套工程水厂以上输水管道工程第三设计单元初步设计报告》原设计阜城支线分配水量为765万m3，设计流量为0.3m3/s，向阜城水厂进行供水。管道长度为0.222km，采用的是DN500 DIP球墨铸铁管道，管道设计压力为0.9MPa，工作压力等级为0.45MPa。

由于衡水市分配水量的调剂，阜城支线输水管道的分配水量增加200万m3，共965万m3/年。依据GB 50013—2018《室外给水设计标准》及原设计选取的参数，日变化系数采用1.24，增加200万m3后阜城支线输水管道的设计流量为0.38m3/s，管道长度和管径均没有发生变化。

根据GB 50013—2018计算，管道水头损失增加0.5m，相应管道压力增加0.005MPa；根据原设计报告，阜城支线首端最高水头为30m，管道的压力为0.3MPa，增加用水量后管道最大压力为0.305MPa，小于工作压力0.45MPa，设计压力小于设计压力0.9MPa，故现状管道满足要求。

2.2.3水厂供水规模分析

阜城县地表水厂供水规模为4万m3/d，预测阜城县2025年南水北调最大日取水量为2.98万m3/d，取水量小于供水规模，满足供水要求。

可见，阜城县地表水厂供水规模、分水指标及管道输水能力均能满足项目需要要求。

2.3 水源质量评价

南水北调工程引水水源为丹江口水库库区地表水，2020年6月5日通过对南水北调引江水进行水质监测，选用pH值、粪大肠菌群、溶解氧、水温、五日生化需氧量等29项指标，应用单项组分评价法、综合评价法，对该项目水源水质进行评价。结果表明水源水质良好，符合GB 3838—2002《地表水环境质量标准》中的Ⅲ类水质标准要求，可满足本项目生产和生活取水水源要求。见表1。

表1 阜城县地表水厂地表水源水水质评价表

2.4 取水口设置合理性分析

阜景线取水口位于武邑县马回台村东北，河北省南水北调配套干渠石津干渠沧州支线暗涵段桩号153+700处。其中阜城县取水口位于衡水市阜城县阜城镇郭塔头村阜景支线阜城取水口。该取水口被列入衡水市南水北调规划，己经建成运行，并且己经证明兼顾了经济性、水质安全性等各方面要求，取水口设置合理。

2.5 取水可靠性分析

2.5.1工程可靠性分析

南水北调工程是我国大型的公共供水工程，由国家专门机构管理，调水、配水统一规划，来水稳定，保证率较高。

2.5.2取水量可靠性分析

依据《衡水市人民政府办公室关于用足用好南水北调引江水的实施意见》，规划阜城多年平均引江水量可满足2025年阜城县地表水厂取水量897.85万m3的要求。

根据南水北调水源地长系列来水过程线分析，75%以上的枯水年份，南水北调水源存在连续几个月来水量很小或无水的情况发生，来水过程不均匀。针对这一问题，河北省南水北调规划及配置方案提出了水量通过实施上游山区水库与总干渠联合调蓄调度，引江水主要用于中东部水资源严重缺乏地区(沧州、衡水、廊坊)，可有效保证论证区的水源水量问题，确保南水北调的分配水量。

3 结语

南水北调工程是我国大型的公共供水工程，具有调水、配水统一规划，来水稳定，保证率较高的优势，为解决阜城县浅层地下水可利用范围小、深层地下水超采严重、水资源匮乏、供需矛盾突出的问题，经过多方面分析论证，阜城县地表水厂利用南水北调引江水解决当地居民生活和工业用水，不仅修复了阜城县地下水环境、推进了水资源高效利用、保障了该地区经济可持续发展，更为南水北调及其他跨流域调水供水区水资源的合理利用和优化配置提供了借鉴与参考。