山区人饮工程水资源论证初探_单志学.pdf

2023.No.3收稿日期：20221010作者简介：单志学（1980），男，高级工程师，主要从事水文学及水资源管理工作。摘要：根据宏村镇经济和社会发展目标要求，在加快交通、供电、通信等设施建设的同时，努力发展生态经济。为促进宏村镇的经济、社会、生态保护的协调发展，加上村民对生活质量要求的不断提高，兴建宏村镇自来水工程是适应该镇经济发展的一项必不可少的基础惠民设施。基于水资源现状和存在问题，分析工程建设的必要性。农村饮水工程的建设可以改变宏村镇村民长期以来饮水不安全的局面，同时对改变农村卫生面貌、促进乡村振兴和物质文明建设均具有极其重要的现实意义。关键词：水资源论证；集中供水；饮水工程；城镇供水中图分类号：TV211.1+1文献标识码：A文章编号：1004-7328（2023）03-0013-03DOI：10.3969/j.issn.1004-7328.2023.03.004山区人饮工程水资源论证初探单志学（河北省承德水文勘测研究中心，河北承德067000）1概况宏村镇位于江西省抚州市黎川县南部，雄踞群山会仙峰下，距黎川县22 km，东连德胜镇，南接樟溪乡，西邻西城乡，北靠龙安镇、社苹乡。全镇辖5个行政村，总面积113.3 km2，有3 748户，人口14 767人。镇政府驻地人口约1.1万人，约占总人口的78%。黎川县农村饮水安全项目宏村镇集中供水工程位于宏村镇中湖村（孔源村并入此村）。本工程占地为荒山，不占用农田，荒山占地补偿按当地有关标准150元/km2计算，取水工程及净水工程占地面积暂计200 m2，计4 500元。本工程水厂地坪标高为142 m，清水池最高液面标高为 184.5 m、最低液面标高为182 m，用水点地面标高普遍为142 m。通过管网水力计算成果得知，采用重力供水，可满足最不利点3层楼供水16 m水压要求，故本工程配水方式采用重力配水1。2来水量计算本工程取水口芭蕉窠附近没有水文控制站，距离最近的为新斜水文站，由于芭蕉窠与新斜水文站均属抚河流域，自然气候相近，地理位置一致，故以新斜水文站为参考站计算天然来水是合理的2。根据新斜水文站36 a（19672002年）实测流量系列，使用水文比拟法进行工程取水口径流计算，同时根据多年平均降水量比例进一步修正集水面积比拟数据，以修正后的数据作为设计径流正式数据。水文比拟法以取水工程控制集水面积与新斜水文站控制集水面积比乘以新斜水文站径流量所得数据作为取水口处径流。最后，按照取水坝处多年平均降水量与新斜水文站多年平均降水量之比，修正确定本工程取水坝处径流量。水文比拟法计算公式如下：Q1=（F1/F2）Q2（1）式中：Q1为水文比拟法计算的径流量（万m3）；Q2为新斜水文站径流量（万m3）；F1为取水工程控制集水面积（km2）；F2为新斜水文站集水面积（km2）。成果修正计算公式如下：Q3=（P1/P2）Q1（2）式中：Q3为取水坝处径流量（万m3）；P1为取水坝处多年平均降水量（mm）；P2为新斜水文站多年平均降水量（mm）；其余变量含义同上。依据新斜水文站 19672002 年共 36 a 的实测年平均流量系列资料，推算出芭蕉窠取水坝处多年平均流量为0.114 m3/s，多年平均径流量为359.51万m3。采用皮尔逊型曲线进行分析计算，配线时侧重中低水数据，得出Cv=0.30、Cs/Cv=2.0，不同保证率 50%、75%、95%相应设计年平均流量为 0.114、0.093、0.066 m3/s。不同频率来水量计算成果，详见表1。表1芭蕉窠取水坝处不同频率来水量计算成果项目年平均流量平均值0.114不同频率来水量P=50%0.114P=75%0.093P=95%0.066m3/s海河水利132023年3月本次分析的取水坝处芭蕉窠多年平均径流深为1 112 mm，查 江西省水文手册（1973年）中的多年平均径流深等值线图为1 130 mm，与本次分析成果基本一致，故认为成果基本合理。当取水保证率P=95%时，月平均流量 Q=0.066 m3/s，接近 Q=0.066 m3/s的年份为 1972 年，故选用 1972 年为代表年，年内径流分配详见表2。其中，最枯月份为1月，月平均流量为0.012 m3/s。现状水平年分析时，依据最不利年份最低来水量供水，经对比用水量发现，即使在最枯月份1月，用水量也仅占来水量的54.16%。规划年各月供水量占比情况，详见表3。表2取水工程处P=95%月平均流量分配m3/s年份1972年设计年1月0.0120.0122月0.1110.1113月0.0210.0214月0.0930.0935月0.1560.1566月0.0720.0727月0.0480.0488月0.0930.0939月0.030.0310月0.0240.02411月0.0450.04212月0.0630.063表3规划年各月供水量占比情况项目可供水量/（m3s-1）用水量/（m3s-1）占比/%1月0.0120.006 554.162月0.1110.006 76.033月0.0210.006 731.904月0.0930.006 56.985月0.1560.006 54.166月0.0720.006 59.027月0.0480.006 713.958月0.0930.006 67.099月0.030.006 521.6610月0.0240.006 727.9111月0.0450.006 714.8812月0.0630.006 710.63实地调查后，发现本工程取水坝上游没有地表水开发利用工程，基本处于天然状态，故对计算径流量不进行还原。本工程日供水量为578.88 m3，考虑日变化系数为1.3，则取水流量最高值为445.29 m3/d。通过以上分析发现，本工程取水口95%频率最枯来水年水量和日平均流量均能满足本工程年取水和日最大取水流量的要求。经走访可知，芭蕉窠只做本工程的取水水源，无其他供水任务，水量是能够保证的。综上，芭蕉窠在自然来水因素下作为供水水源是能满足本人饮工程要求的。3用水量分析对本工程内的用户进行调查，根据群众用水习惯和取水情况，综合考虑经济因素，按照 江西省生活用水定额 并结合当地改善生产生活条件对取水因素的影响，取2020年为现状年。（1）居民生活用水量Q1计算公式为：Q1=P1q1/1 000（3）式中：q1为最高日居民生活用水定额（L/人），取100 L/人；P1为设计年内规划居民人数，2020年供水工程区内有5 650人，扣除学生1 180人，为4 470人。经计算，可得Q1为447 m3/d。（2）公共建筑用水量 Q2。按 建筑给水排水设计规范 确定公共建筑用水定额，条件一般或较差的村镇可根据具体情况对规范中的公共建筑用水定额作适当折减。目前，本工程内公共建筑主要为政府办公建筑及学校建筑：政府办公楼用水取 20 m3/d；中小学 1 180 人，按30%走读生、70%住宿生分别计算用水量，其中走读生用水定额为25 L/（人 d）、住宿生用水定额为60 L/（人 d）；其余用水不计。经计算，可得Q学校=1 1800.325/1 000+1 1800.760/1 000=58.41（m3/d）。经合计，公共建筑用水量Q2为78.41 m3/d。（3）牲畜用水量Q3。本工程供水范围内没有养殖场，亦少有圈养畜禽，此项可不计。（4）企业用水量Q4。附近无大的企业，此项可不计。（5）消防用水量 Q5。按照 村镇建筑设计防火规范 第6.0.3条“设有给水管网的村镇及其工厂、仓库、易燃、可燃材料堆场，宜设置室外消防给水。村镇的消防给水管网，其末端最小管径不应小于100 mm”，本工程供水区域包含镇区，考虑设置镇区的消防系统。消防系统供水量为15 L/s，若火灾延续时间按2 h计，则消防总用水量为108 m3，因工程取水量大于消防总用水量，且该村镇允许短时间间断供水，故设计工程供水规模可以满足消防供水要求。镇区人口密集，考虑室外消防，设计消防用水量为15 L/s，每隔120 m布置室外消火栓1个。住户集中的村庄，若其供水管管径不小于 90 mm，则在该村内每隔 120 m布置 SS100/65-1.0型室外消火栓1个；各住户分散的自然村，供水管管径较小，由于条件所限可不考虑消防供水，利用天然水体提供消防用水，此项可不计。（6）喷洒路面和绿植用水量 Q6。根据相关要求，经济条件好或规模较大的镇可根据需要适当考虑喷洒路面和绿植供水量，其余镇、村可不计此项。此项可不计。（7）管网损失量和其他未计算量Q7。根据临近人饮工程的损失率计算方法，其损失率按10%计，可得Q7=（447+78.41）10%=52.541（m3/d）。综上，本工程供水区域最高用水量为577.951m3/d，而工程设计供水规模为578.88 m3/d。根据设计规范单志学：山区人饮工程水资源论证初探142023.No.3规定，综合本工程地域特征和现实用水因素，最高日用水量与平均日用水量比值为1.3，最高1 h用水量与平均每小时用水量比值为2.0。4相关影响分析4.1对邻近城镇居民和农户的影响本工程水源地建于中湖村，取水口远离居民区。工程建成后，中湖村生活用水改由芭蕉窠水源供水，农业生产取用地下水，因此本工程取水对邻近用水户影响非常小。另外，从实地调查资料可知，本工程水源地取水影响范围无其他取水用户，因此本工程取水对周围用水户生活、生产用水影响很小3。4.2对本工程以下城镇居民和农户的影响本工程以下不涉及大的生产和生活用水。2020年本工程取水仅占该年地表水资源的0.001 3%，占比很少，不会对区域水资源量产生大的影响。本工程仅在设计范围内取水，对四周及工程以下农户和水环境影响非常小。5结论及建议5.1结论（1）工程取水量及合理性。黎川县宏村镇水厂工程设计供水规模为578.88 m3/d，根据本工程建成后用水水平指标计算分析，供水范围内宏村镇居民用水指标为100 L/（人 d），已经满足江西省农村居民用水指标的规定。本工程取水主要是向宏村镇居民生活供水，宏村镇水厂最大取水流量为0.006 7 m3/s，全部引自芭蕉窠取水口处，年取水总量为21.13万m3，占芭蕉窠多年平均来水量的5.88%。本工程属农村供水工程，为民生工程，因此本工程取用水是合理的。综上，本工程设计供水规模为578.88 m3/d，年取水总量为21.13万m3，其中年供水总量19.212万m3、输水损失量1.918万m3。（2）工程的取水方案及水源可靠性。黎川县宏村镇水厂设计供水规模为578.88 m3/d，全部取自芭蕉窠取水口处。通过对芭蕉窠取水口处长系列调节计算，从水量上看，芭蕉窠能够满足宏村镇水厂的578.88m3/d取水要求，供水保证率均能达到设计要求4。本工程从芭蕉窠取水口处取水是可靠的、可行的。（3）工程的退水方案及可行性。本工程退水主要包括宏村镇用户产生的生活污水。用水范围内农户生活污水的大部分进行厕所冲洗后被抽污车抽走，非常少的部分分散排放进入田地，取用水能效增高，退水方案行之有效。5.2建议（1）在芭蕉窠取水口处设隔离护栏，建立水源保护区，并设置保护区警示牌。（2）工程施工期及建成后应加强对工程区河段水质监测。（3）工程建成后，加强上、下游河段的水质监测，以便及时采取防范措施，确保取水安全。（4）由于饮用水水源地突发性污染事件时有发生，严重影响居民生活用水安全，建议尽快编制 黎川县宏村镇水厂饮用水水源地突发性水污染水利系统应急预案5，通过应急调度，能在一定程度上及早恢复集中式饮用水水源地（地表水）安全供水，有效减少突发性水污染事件的影响范围、程度及损失。参考文献1 牛飞.庄浪县店峡沟与竹林寺水库河湖水系连通工程水资源论证及建设必要性J.陕西水利，2021（9）：46-47，50.2 李刚，余世娇.三原县城及乡镇供水工程水资源论证实例分析J.陕西水利，2021（8）：35-38.3 李虹瑾.新疆哈密工业园区规划水资源论证“以水定产”研究J.水利水电快报，2021，42（8）：16-20.4 林荡，罗文