南水北调供水区某地表水厂取用水源分析_赵长周.pdf

2023 年第 2 期水利技术监督检验检测DOI:10.3969/j.issn.1008-1305.2023.02.006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)摘要:以保证南水北调供水区水资源优化配置为主要目标，选取阜城县地表水厂为研究对象，通过水源方案比选确定了以南水北调引江水作为取水水源，针对来水量、可供水量、水源质量、取水口设置、可靠程度等因素进行了分析，论证了引江水水源取用的合理性，为实现南水北调供水区水资源可持续开发利用、提高社会经济效益提供了参考。关键词:南水北调;供水区;地表水厂;取用水源;分析中图分类号:TV213.4文献标识码:B文章编号:1008-1305(2023)02-0016-03收稿日期:2022-09-29基金项目:河北省水利厅2022 年省水利科研与推广计划项目(2022-44)作者简介:赵长周(1981 年)，男，工程师。E-mail:380360563 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，河流水质大部分以类或劣类水为主，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61检验检测水利技术监督2023 年第 2 期市境内，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 500132018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 500132018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=10.67C1.852Q1.852d4.87L(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 500132018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 500132018 计算，管道水头损失增712023 年第 2 期水利技术监督检验检测加 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 38382002地表水环境质量标准 中的类水质标准要求，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序号项目单位检测值2020.6.5GB 38382002 地表水环境质量标准 评价标准类类类评价结果1粪大肠菌群个/L85200200010000类2溶解氧mg/L8.197.565类3水温19周平均最大温升1、周平均最大温降2类4五日生化需氧量mg/L1.01334类5高锰酸盐指数mg/L2.77246类6阴离子表面活性剂mg/L0.0500.20.20.2类7氰化物mg/L0.0020.0050.050.02类8铁mg/L0.0500.3类9锰mg/L0.0500.10类10铜mg/L0.0500.011.01.0类11锌mg/L0.0500.051.01.0类12砷g/L0.00040.050.050.05类13硒g/L0.00040.010.010.01类14汞g/L0.000040.000050.000050.0001类15镉mg/L0.0050.0010.0050.005类16铅mg/L0.050.010.010.05类17pH 值无量纲8.316 9类18挥发酚mg/L0.0020.0020.0050.005类19硝酸盐(以 SO2计)mg/L24.0250类20氯化物(以 Cl计)mg/L5.11250类21氟化物(以 F计)mg/L0.201.01.01.0类22铬(六价)mg/L0.0050.010.050.05类23硝酸盐(以 N 计)mg/L0.5910类24氨氮(NH3 N)mg/L0.060.150.51.0类25化学需氧量(COD)mg/L12151520类26总磷mg/L0.030.020.10.2类27总氮mg/L1.100.20.51.0类28硫化物mg/L未检出0.050.10.2类29石油类mg/L未检出0.050.050.05类(下转第 53 页)81信息化水利技术监督2023 年第 2 期表 8项目区实施前与实施后土壤侵蚀强度转移矩阵单位:hm2评估年实施年微度轻度中度合计微度6022604轻度11411101224中度13711合计717111571839无人机应用还存在不少问题，飞行稳定性受气象条件影响较大，获取遥感数据缺少快速的处理方法和管理技术指导平台，尚未充分实现多源数据的综合应用，高精度、高阶数据的有效信息未能完全发掘 8。参考文献 1孔兰，丁凤玲，祝银，等，贺江流域水土保持规划研究J 水利规划与设计，2019(6):1-4 2陈宇，魏玉涛，杨泳鹏，等 无人机技术在水土保持监测中的实践与思考:以某水利工程枢纽除险加固为例J 海河水利，2022(3):91-94 3李渤 无人机巡河云平台建设方案研究J