齐河县水资源配置工程规划与供水量预测分析

吴振成

(山东省德州市齐河县水利局,山东 德州 251100)

0 引言

供水量指各种水源工程为用户提供的包括用水输水损失在内的毛水量。按取水水源分为地表水源供水量、地下水源供水量和非常规水供水量等三种类型,其中,地表水源供水量又分为蓄水、引水、提水、跨流域调水等形式。本文通过综合分析山东省德州市齐河县地表水、地下水、外调水、再生水等方面的水资源开发利用及配置工程规划,基于现状年2020年供水量预测成果,对近期2025年、远期2035年齐河县供水量进行预测,以期为齐河县水资源可持续利用提供依据。

1 齐河县现状供水概况

齐河县位于鲁北平原南部,地跨北纬36°24′～37°01′,东经116°23′～116°57′,东西平均宽22.0 km,南北长73.0 km,呈东北西南向斜长形,哑铃状。齐河县目前主要的供水水源地有5处,水厂4座。根据《德州市水资源公报》等统计资料,齐河县近2016-2020年平均年供水量为28 018万 m3,其中地表水供水1 622万 m3,占总供水量的5.8%;地下水供水10 510 m3,占总供水量的37.5%;外调水15 795万 m3,占总供水量的56.4%;其他水源供水90万 m3,占总供水量的0.3%。齐河县近5 a不同水源供水量统计见表1,供水结构见图1和图2。由图1和图2可以看出,齐河县近年总供水量整体变化幅度较小,总供水量在2.6～3.0亿 m3之间。引黄水和地下水是齐河县的主要供水水源,近五年约占总供水的94%左右,其他水源主要为污水回用,占比约为0.3%。

图1 齐河县多年平均供水结构图

表1 齐河县历年供水量统计表 万 m3

2 齐河县水资源配置工程规划概况

进行水资源配置工程建设,要以服务于齐河县建设为宗旨,在全面节水的前提下, 齐河县水资源配置主要工程主要包括南水北调二期工程配套规划、渠系连通工程规划、雨洪水资源利用规划、引黄灌区续建配套与现代化改造、污水利用规划、城乡供水一体化工程等六部分内容。通过实施外调水工程、河渠连通工程、雨洪水利用工程及非常规水利用工程等,可统筹调配区域内各类水资源,形成以引调客水为主、以本地地表水和浅层地下水、雨洪水、非常规水为补充的网状供水体系,实现黄河水、长江水、当地水的优化调度、相互补给。以供定需、因水制宜,优先保障城乡居民饮水安全及重点工业用水安全,实现水资源合理配置和高效利用。

2.1 南水北调二期工程配套工程

2.1.1 南水北调东线二期工程

2.1.2 齐河县配套工程规划

德州市向南水北调东线二期工程申请的需调水量的相关数据可知,齐河县多年平均口门需调水量2 500万 m3,95%频率口门需调水量3 000万 m3。根据南水北调二期齐河所需的调江水量,结合齐河县的经济发展以及地下水、引黄水的用水总量控制指标上限,拟建玉秀湖配套水库。玉秀湖水库设计蓄水深8.0 m,水库相应库容997万 m3,死库容100万 m3,兴利库容897万 m3,占地2 727亩。

2.2 渠系连通工程

齐河县以潘庄引黄干渠、李家岸引黄干渠、韩刘引黄干渠和豆腐窝引黄干渠等4条引黄渠道为骨干输水通道,形成了较为独立完善的灌溉供水工程体系。而通过实施引黄渠道与河道之间、引黄渠系之间的连通供水工程规划,可提高县域内渠系送水能力,实现多水源互通互济。

2.2.1 河渠连通

为提高水资源调配保障能力,依据现状河渠分布,实施渠系连通工程8条,其中引黄路沟等连通赵牛新河、中心河、新巴公河、潘庄引黄干渠;新倪伦河南延连通温聪河、韩刘引黄干渠;安头八支连通戚官干沟、六六河与李家岸干渠;陶絮沟连通309公路沟与韩刘引黄干渠;三里村北沟等通过济阳二干连通李家岸干渠(表2)。

表2 齐河县渠系连通工程一览表

2.2.2 渠渠连通

309公路南沟现状淤积,局部被厂区占压严重,连通不畅,通过综合治理,可连通潘庄引黄干渠、韩刘引黄干渠、豆腐窝引黄干渠,实现黄河水灵活调度。另外,中心河、赵牛新河汇集上游茌平、东阿的客水,赵官煤矿、邱集煤矿矿坑排水排入赵牛新河,河道水量丰富,可连通沿线圣经河、赵牛新河、老赵牛河、温聪河、双庙屯干沟、新倪伦河等骨干河道,将西片区水量调入中片区,实现跨片区水系水量调配,提高区域内水资源利用率(表2)。

2.3 雨洪资源利用规划工程

齐河县多年平均降雨量590.9 mm,大量的雨水资源如果能够积蓄起来再利用,可以增加地表水利用量,涵养地下水源,缓解供需矛盾,调节局部气候,美化生态环境,促进生态环境的良性循环。可规划实施拦河闸坝蓄水工程、坑塘蓄水工程充分对雨洪水资源进行利用。

2.3.1 拦河闸坝蓄水工程

规划对圣经河上张魏闸、十里雾闸,中心河上西柴闸,新十八户河官庄闸,老赵牛河上朱官屯闸、刘桥闸、郭庄闸,柳官干沟上前王闸、柳官闸,晏黄沟上三场闸、胡店闸,新倪伦河上黄铺闸,温聪河上尹屯闸,双庙干沟上消屯闸,六六河上黄庄闸等拦河水闸进行除险加固,更换闸门启闭机、更换机架桥、维修闸前闸后护坡,拦蓄雨洪资源,增加河道蓄水量(表3)。

表3 齐河县雨洪资源利用工程一览表

2.3.2 坑塘蓄水工程

根据齐河县第三次土地调查成果,水域及水利设施用地共23.23万亩,其中坑塘水面4.19万亩,占18.03%,大于河流水面3.49万亩,坑塘利用潜力巨大。规划拟整治西腰、曹庙、坊子村、果刘、季庄、高桥、麦坡口、村前新湾、后湾、郑官、银杏、东街、南何、南街、大西等15处坑塘,恢复坑塘的涵养调蓄功能,确保水能留得住、排的下,增加蓄水量(表3)。

2.4 引黄灌区续建配套与现代化改造工程

齐河县有潘庄、李家岸两座大型引黄灌区,韩刘、豆腐窝两座中型引黄灌区,形成了较为独立完善的灌溉工程体系。根据灌区渠系及建筑物现状情况,实施灌区续建配套与现代化改造工程(表4)。

表4 齐河县引黄灌区续建配套及现代化改造工程一览表

2.4.1 潘庄灌区

规划拆除中心河牛集渡槽,新建一干渠穿中心河牛集倒虹;重建王北、新巴公河、刘黄、苑庄等13座渡槽;新建张铺、翟寺,左庄、前屯、仁南等5座扬水站;重建孟庄、沟村等4座节制闸;重建路庄北涵闸、后燕涵闸、大王干渠闸等3座涵闸,新建四干渠分水口门等20座分水闸;新衬砌大辛干渠、大王干渠、吴店寺干渠、东腰干渠、十三干渠、四干渠等6条干渠,衬砌改造一干渠、二干渠、沟村干渠、四干渠渠首段;修建沟村干渠沿渠道路1条;重建王楼南桥等18座生产桥;新建量水监测设施5套;改造赵牛新河生态景观带,打造成为当地居民休闲娱乐的家园。

2.4.2 李家岸灌区

规划衬砌安头干渠、大黄干渠、辛兴二干、表白寺分干,疏浚戚官干沟、辛兴二干、六六河、齐济河、表白寺分干、济阳二干;改造表白寺分干和济阳二干26座分水闸,改造王举人、四支、南北一干及南北二干等4座分水涵闸,改造高官屯、仓上村北2座节制闸,重建葛庄排沟桥、北魏排沟桥等12座生产桥;新建闸门自动化监测系统6处。

2.4.3 韩刘灌区

规划实施总干渠疏浚衬砌15.8 km;一分干疏浚5.5 km,改建节制闸1座,分水闸12座,生产桥5座,渡槽4座;二分干疏浚8.3 km,改建分水闸20座,排水管涵1座,生产桥9座;三分干疏浚衬砌4.3 km,改建分水闸8座,生产桥5座;张杨沟疏浚6.3 km,改建节制闸1座,分水闸2座,生产桥18座;大徐支渠疏浚1.10 km,改建分水闸3座,生产桥1座,渡槽1座;沉沙池疏浚。

2.4.4 豆腐窝灌区

规划实施总干渠疏浚衬砌7.44 km,沉沙池疏浚,改建配套建筑物18座,修建管理道路10.5 km,新建信息化自动系统。

2.5 污水利用规划项目

从污水再生利用看,根据齐河县水资源公报统计信息,齐河县污水排放量从2003年的616.25万 m3增加到2020年的2 044万 m3,增幅达3.3倍。2020年齐河县再生水利用量仅有285万 m3,仅为污水排放量的13.9%,占当年总用水量的1.01%。目前齐河县县城有3座污水处理厂,另外部分乡镇及社区建设了污水处理设施,但管网配套不完善,生活污水及雨水直排河道,需配套完整的基础设施。

(1)规划新建齐河县安头乡、胡官屯镇污水处理站2个,安头乡污水处理站、污水净化系统及回用工程总占地面积为3 147 m2,约合4.72亩地,分为污水处理站、污水净化系统及回用工程两部分,其中污水处理站占地面积为667 m2,污水净化系统及回用工程占地面积为2 480 m2,设计规模为450 m3/d;胡官屯镇污水处理站工程占地面积2 279 m2,建设污水处理设施、办公楼等,设计规模为1 500 m3/d。

(2)规划实施齐河县潘店镇纸业园区污水处理厂项目,总设计规模1万 m3/d,占地面积18 000 m2,总建构筑物面积6 895.16 m2,其中建筑面积1 765.80 m2,构筑物总面积5129.36 m2。项目采用的工艺为“粗格栅+集水池+细格栅+曝气沉砂池+调节水解池+改良AAO+二沉池(平流沉淀)+高密度沉淀池+反硝化深床滤池+臭氧催化氧化池+滤布滤池+消毒池+出水渠”,工程建成后能够满足现有企业污水排放及周边居民污水排放的需求。

2.6 城乡供水一体化工程

规划扩建二水厂、焦庙水厂、生态城水厂、八里水厂、赵官水厂,新建城东水厂,铺设管网293.61 km,新建远程监控系统138处。

3 齐河县供水量预测

齐河县远期应坚持生态约束,统筹河湖生态保护与修复、地下水超采区治理等要求,在维护河湖生态健康、改善水生态环境前提下,参照第三次水资源调查评价成果,按照经济合理原则,用足用好当地水。要挖潜雨洪资源利用潜力,用足引黄指标,结合地下水压采合理控制利用地下水,加大再生水利用量。同时要结合齐河县“十四五”水利发展规划、地下水超采区综合整治方案等相关规划进行2025、2035年远期供水量测算。

3.1 地表水可供水量预测

考虑渠系连通工程、雨洪资源利用工程等,综合分析,现状年2020年齐河县地表水50%保证率可供水量为2 588万 m3,75%保证率为1 682万 m3,95%保证率为1 139万 m3。预测齐河县规划年2025年地表水50%、75%、95%频率的可供水量分别为3 128万 m3、2 064万 m3、1 376万 m3,规划年2035年地表水50%、75%、95%频率的可供水量分别为3 568 m3、2 377万 m3、1 594万 m3。

3.2 地下水可供水量预测

地下水可供水量是指在充分合理开采条件下,最大可能被开发利用的水量。确定地下水可开采量的原则是经济上合理,技术上可能,开采后不致造成地下水位持续下降、水质恶化、地面沉降等一系列环境问题。根据德州市水资源管理控制目标要求,2020年齐河县地下水资源用水总量控制目标为12 133万 m3。因此,供需平衡预测时现状年可供水量采用12 133万 m3。供需平衡预测时规划年考虑指标上限,可供水量采用12 133万 m3。

3.3 再生水可供水量预测

齐河县现有污水处理厂3座,分别为齐河县城西污水处理厂、黄河国际生态城污水处理厂和齐河县惠民水质净化厂,其设计污水处理能力8万 m3/d。2020年非常规水源可利用量采用实际值285万 m3。根据《齐河县污水工程专项规划(2017-2030)》并结合齐河县具体情况,再生水主要需求为北部城区企业循环冷却用水、道路喷洒用水、绿化浇灌用水及河道补水等。根据再生水厂规划的规模及回用途径,至2025年,齐河县再生水回用量约616万 m3;2035年,齐河县再生水年回用水量约1 171万 m3。

3.4 外调水可供水量预测

根据《德州市水利局德州市生态环境局关于下达各县(市、区)2020年年度水资源管理控制目标的通知》,综合考虑《德州市跨区域跨流域水资源供需形式分析报告》(2021年)和齐河县现状引黄实际情况,确定2020年、2025年和2035年引黄水量均为12 213万 m3;2035年,考虑南水北调二期工程的实施,齐河县根据自身水资源禀赋和社会经济发展情况,对南水北调二期引江水量做出了估算,齐河县50%、75%、95%频率的南水北调二期江水可供量分别为2 500万 m3、3 000万 m3、3 000万 m3,齐河县50%、75%、95%频率的外调水总量为14 713万 m3、15 213万 m3、15 213万 m3。

3.5 总供水量预测

综合已有统计预测结果,现状年2020年齐河县50%、75%、95%频率的总供水量为27 219万 m3、26 313万 m3、25 770万 m3。预测规划2025年50%、75%、95%频率的可供水量分别为28 090万 m3、27 027万 m3、26 339万 m3。预测规划2035年50%、75%、95%频率的可供水量分别为31 585万 m3、30 894万 m3、30 111万 m3。预测成果见表5。

表5 齐河县各水平年可供水量成果表 万 m3

4 结语

齐河县供水水源可分为地表水源、地下水源、非常规水源和外调水等,相应的供水预测包括地表水供水预测、地下水供水预测、非常规水源利用预测和外调水预测。在本次供水预测中,基于齐河县水资源配置工程规划,综合考虑了更新改造、新建及续建配套水利工程可能增加的供水能力,对齐河县现状年、近期和远期供水量进行预测,为实现县域水资源合理配置和高效利用及严格水资源管理提供了基础。