丹凤县抗旱应急工程水资源供需平衡分析

孙 坎

(商洛市水电勘测设计院,陕西 商洛 726000)

秦岭山区,地势不平,山高水低。近年来丹凤县频繁发生的干旱,让原有的供水工程已经不能满足人畜供水需求,急需开辟新的水源工程,这就需对工程的供水量进行分析,以确保工程建设满足用水需求。

1 概 况

丹凤县地处秦岭东段南麓,属暖温带过渡性季风气候区,旱灾发生频率高,季节性旱灾突出。本次丹凤县抗旱应急配套水源工程涉及庾岭镇街坊村 、太白村、镇政府驻地,北赵川镇枣园村、姜坪村、镇政府驻地,月日镇江湾村、保仓村、镇政府驻地,花瓶子镇花中村、赵湾村、镇政府驻地以及有关学校,共4个工程点。其中庾岭镇抗旱应急供水分部工程位于庾岭镇,全镇辖11个村民委员会4303户16959人;月日镇抗旱应急供水分部工程位于月日镇。全镇辖9个村民委员会2123户8520人;花瓶子镇抗旱应急供水分部工程位于花瓶子镇,全镇辖8个村民委员会2396户9743人;北赵川镇抗旱应急供水分部工程位于丹凤县北赵川镇,全镇辖6个村民委员会1926户7404人[1]。

2 供水现状及问题

目前,项目区群众生产生活用水基本取自“十一五”时期建成的人饮工程,项目区原供水工程水源地王二沟、赵家沟、大西沟、竹子沟、甘江沟等9处水源地,总流域面积37.5 km2,正常年份全部工程供水规模合计315m3/d,其余群众吃水主要靠自备水源井。供水工程存在的问题主要是输水管网漏水严重,水源不足;蓄水池容量不足,移民搬迁人口激增,供水压力大;水量不足、水源断流时有发生,人民生活质量难以提高。特别是近年来,由于降雨量减少,大旱。如江湾村供水、街坊村供水、枣园村、花中村供水等。原来的水源水量不足,极干旱时甚至断流,已不能满足群众生活需求。加之近年来地下水位下降严重,自备水井水量水质得不到保障,水资源开发利用程度较低,集镇工程缺水问题日趋严峻。新建各个集镇抗旱应急供水配套水源工程迫在眉睫。

3 需水量预测

根据实际,项目设计用水量包括居民生活用水量、公共建筑用水量、管网漏失水量和未预见水量,三项合计工程最高日用水量。考虑各镇总体发展规划衔接,以2018年为设计基准年;设计水平年为2030年,供水保证率95%,根据丹凤县近几年人口年报统计,学校和机关单位设计年限内人口的机械增长数为0,居民人口增长率按3‰计算。

3.1 居民生活用水量

居民生活用水量按下式计算:

W=P·q/1000

(1)

P=P0(1+r)n

(2)

式中:W为居民生活用水量,m3/d;P为设计水平年用水居民人数[2];P0为供水范围内的现状(2018年)常住人口数(不包含学校人数);r为设计年限内人口自然增长率,取3‰;n为工程设计年限,12;q为最高日居民生活用水定额,根据《村镇供水工程技术规范》2018年采用60L/人·d,2030年采用80L/人·d。乡镇人饮30～40L/人·d ,学校为15 L/人·d ,供水持续时间为2～4个月[2-3]。

3.2 公共建筑用水量

根据《陕西省村镇供水工程初步设计要点》,供水范围内有学校的,最高日用水量定额采用15L/人·d。

3.3 管网漏失水量和未预见水量

因为管网较长且高差比较大,所以管网漏失水量和未预见水量按上述用水量之和的25%计算。

3.4 农村用水变化系数及供水时间

根据《陕西省村镇供水工程技术要点》的有关规定,该工程4个独立供水系统,供水规模稍均<200 m3/d,时变化系数Kh采用2.5。日变化系数Kd为1.5。

3.5 总需水量

用公式(1)、(2)计算各工程点需水量,合计本次丹凤县应急水源项目4个分部,2018年每日需水量为726.08m3,2030年每日需水量992.25m3,但是实际自来水供水量仅315m3,遇到干旱年水源水量严重不足,更是雪上加霜,项目区群众生活艰难,水平年人口9210人。详见表1～表4。

表1 庾岭镇抗旱应急供水需水量预测成果表

表2 月日镇抗旱应急供水需水量预测成果表

表3 花瓶子镇抗旱应急供水常规需水量预测成果表

表4 北赵川镇抗旱应急供水需水量预测成果表

经计算,抗旱应急水平年2030年供水规模合计为508.73 m3/d,干旱持续时间4个月,120D,日变系数取1.5,抗旱应急需水总量40698m3。见表5。

表5 抗旱需水量预测成果汇总表 m3

4 可供水量分析

4.1 区域水资源分析

经勘察,项目区1属庾家河流域,庾家河支流较多,支流沟溪水流入老君河汇入丹江,其含水量比较丰富,有实施该工程的水文条件。项目区2属于月日镇江湾村,村内内最大河流为丹江,为丹江漂流中点,其支流较多,其含水量比较丰富,有实施该工程的水文条件。项目区3属于属白玉河流域,地表水均系降水所产生,其含水量比较丰富。项目区4属于属北赵川河流域,地表水均系降水所产生,分布大体与降水分布一致,水量充沛。流域内林草茂密,雨量充沛,对涵养水源较为有利。流域内没有工矿企业,人口居住分散,河流基本无污染,水质较好。工程区地下水和河水总矿化度288.87～674.06mg/L,属淡水。

4.2 水源选择

经过实际勘察,项目区可选的水源有3个:①利用周围大型河水:优点是水量大,供水保证率高。缺点是河道宽,取水难度大,如建泵站提水,需要运行动力费,如从上游自流取水,输水工程、取水工程投资大;而且该河流周边人口聚集,对河流水质造成一定污染,不宜做为饮用水源。②打井提水:优点是水质较河道水质有一定改善,缺点是提水需要运行费用,成本较高,加之工程区地下水主要靠河水补给,污染的河水水质会对井水水质造成一定影响,供水水质得不到保证。③利用沟道水源:优点是沟内植被良好,人口稀少,水质较好;蓄水池高程可满足自流供水需求,有已成的水利设施可利用;沟道水量充沛,完全可满足供水需要。缺点是输水路线砂砾石、基岩较多,铺设困难。

4.3 水量分析

由于该地无实测水文资料,来水量确定方法采用实测法和经验公式进行确定。

4.3.1 实测法

根据近年旱情实际与降雨季节分部,2018年12月、2019年1月、4月、6月,丹凤县水务局分别派技术人员去各个水源地进行实测。经现场调查实测,用流量桶测量10s所接的水量,读数,计算每秒流量,再计算平均值。得清水沟来水量3.89L/s,黄芩沟来水量2.88L/s,花瓶子河来水量2.95L/s,赵川河来水量2.45L/s。

4.3.2 公式法

采用商洛《水文手册》提供的经验公式,计算日均保证流量:

Qp=KpFn

(1)

式中:Qp为某保证率的日均流量,m3/s;F为流域面积,km2;(清水沟流域面积9.5km2,黄芩沟流域面积6.8 km2,花瓶子河流域面积7.4km2,赵川河流域面积5.6km2), Kp、n 为参指数。保证率为95%时,Kp=0.00029,n=1.115。经计算见表6。

表6 日平均流量计算成果表

4.3.3 与实测相比,水量平衡分析

对两种方法所得来水量分析比较,考虑安全起见,取小值,所以,采用公式法计算成果值作为本项目设计来水量值,即设计保证率P=95%时,见表7。

表7 水源水量统计表

经水质化验分析,各水源地水质符合《生活饮用水水源水质标准》、《地表水环境质量标准》,满足村镇饮水要求。

4.4 水资源供需平衡分析

综合以上分析计算,项目区抗旱应急水平年2030年,抗旱应急需水总量为40698m3。最高日需用水量为508.73m3/d(5.88L/s),4座供水工程设计供水规模为510m3/d,供水量完全满足抗旱需求,所以此供水方案完全可行。

5 结 语

由于人口增加,工程老化和气候变化、水量减少等原因,使得原有供水工程特别是在干旱年份,难以满足当地群众用水需求,经过分析计算,分别在4个乡镇建设新的供水工程,供水量、水质完全满足设计水平年遭遇干旱的需水缺口,为工程建设提供了科学依据。