城鄉(xiāng)飲水安全工程水源比選及供水方案分析

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［摘要］結(jié)合策勒縣城鄉(xiāng)飲水現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題，分析策勒縣主要河流的各水源水量水質(zhì)，并從供水方案、工程投資、水源保護(hù)措施以及水源保證率等方面進(jìn)行最終水源比選，提出努爾河可作為該工程最佳水源，從努爾水庫(kù)取水為最佳供水方案，最后分析推薦水源的可靠性，得到努爾水庫(kù)取水對(duì)工程運(yùn)行是可靠、有利的。

［關(guān)鍵詞］策勒縣；城鄉(xiāng)飲水安全；水量；水質(zhì)；供水方案；奴爾河

1策勒縣城鄉(xiāng)飲水現(xiàn)狀及問(wèn)題

策勒縣位于新疆維吾爾自治區(qū)南部、塔克拉瑪干大沙漠南緣，屬典型的暖溫帶大陸性干旱氣候。策勒縣通過(guò)十一五、十二五期間的擴(kuò)建、改建等飲水安全工程的實(shí)施現(xiàn)有水源水廠12座，均以地表水作為供水水源，供水總?cè)丝?2.3798萬(wàn)人，年供水量406.2萬(wàn)m3[1]。而策勒縣平原區(qū)有相當(dāng)一部分居民沒(méi)有吃上符合農(nóng)村生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的水，并且有不少工程由于當(dāng)時(shí)資金和技術(shù)的限制，在運(yùn)行后出現(xiàn)種種問(wèn)題。存在的主要問(wèn)題有[1]：（1）水源水質(zhì)超標(biāo)。水質(zhì)達(dá)不到國(guó)家規(guī)定的生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，地下水氟含量超標(biāo)值在1.6mg/L～1.7mg/L之間。（2）水工程簡(jiǎn)陋，建設(shè)規(guī)模小、標(biāo)準(zhǔn)低，配套設(shè)施少，入戶率不高，沒(méi)有徹底解決人畜飲水安全問(wèn)題，供水能力達(dá)不到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。（3）運(yùn)行成本過(guò)高。調(diào)查資料表明，策勒縣農(nóng)村水廠全年總支出為308.8058萬(wàn)元，全年總售水量140萬(wàn)m3，單方水成本價(jià)為2.31元/m3，而售水價(jià)格僅為0.9元/m3。（4）部分水廠已接近農(nóng)村水廠使用年限，機(jī)井建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低，水質(zhì)發(fā)生改變，不能達(dá)到國(guó)家規(guī)定的生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。（5）人畜飲水管理運(yùn)行體制沒(méi)有健全完善，工程建成后不能很好的運(yùn)行。為解決以上飲水安全問(wèn)題，進(jìn)行策勒縣城鄉(xiāng)飲水安全工程建設(shè)項(xiàng)目，工程供水范圍包括策勒縣三鄉(xiāng)一鎮(zhèn)、天津工業(yè)園及奴爾鄉(xiāng)的城鄉(xiāng)居民及牲畜用水，工程現(xiàn)狀年為2017年，設(shè)計(jì)水平年為2030年。

2項(xiàng)目區(qū)水源水質(zhì)情況

2.1各水源水量

策勒縣地表徑流的年際變化不大，年內(nèi)分配不均。6月～8月為洪水期，水量占全年的76.9％，冬季徑流最小，水量占全年的2.89％，春季水量占全年的9.3％，秋季水量占全年的0.9％[2]。策勒縣主要河流徑流量見(jiàn)表1，河流月平均流量見(jiàn)表2。由于徑流在年內(nèi)分配不均，枯水期河水全部被灌區(qū)引盡，取水口下游河道變成干河。其余水量集中在夏季，通過(guò)河道下泄，在河道下游滲漏殆盡。

2.2各水源水質(zhì)情況

對(duì)可為本工程供水的幾條河流的水質(zhì)進(jìn)行最新的水質(zhì)化驗(yàn)，結(jié)果顯示策勒河的兩個(gè)水樣存在氯化物、硫酸鹽、溶解性總固體、總硬度和放射性等指標(biāo)超標(biāo)[3]。恰哈河的水質(zhì)相對(duì)較好，努爾河的兩個(gè)水樣水質(zhì)也較好，但存在pH值超標(biāo)，可以通過(guò)常規(guī)水處理措施解決。而策勒河的超標(biāo)指標(biāo)通過(guò)常規(guī)水處理措施難以解決。

3水源選擇

3.1水源初選

策勒縣境內(nèi)的幾條河流存在以下幾種情況：（1）策勒河水質(zhì)不達(dá)標(biāo)；（2）薩依瓦克河、布藏河、阿克塞音河及卡爾蘇河水量不滿足要求；（3）烏魯克薩依河無(wú)調(diào)蓄工程，無(wú)法滿足供水工程全年均勻供水的要求；（4）恰哈河在水質(zhì)、水量上亦滿足工程的供水要求，且有勝利水庫(kù)作為調(diào)蓄工程；（5）奴爾河水質(zhì)、水量均滿足工程要求，加之有在建的努爾水庫(kù)，其調(diào)蓄功能能滿足工程的全年均勻供水的要求。根據(jù)策勒縣境內(nèi)河流的水量及水質(zhì)，初選選擇兩個(gè)水源方案，即恰哈河和努爾河。

3.2水源選定

根據(jù)初選的水源方案，從工程經(jīng)濟(jì)性、水量保證率及水源保護(hù)等幾個(gè)方面進(jìn)行比選。（1）恰哈河水源方案恰哈河發(fā)源于昆侖山終端北坡，自出山口以上基本為樹(shù)干形狹長(zhǎng)河段，源頭3000m以上區(qū)域才有大的支流發(fā)育，流域向東西展開(kāi)，支流呈樹(shù)枝狀分布。恰哈河以冰雪融水和降水補(bǔ)給為主，地下水補(bǔ)給為輔。恰哈河無(wú)長(zhǎng)期徑流觀測(cè)資料，只有兩年短期實(shí)測(cè)資料，徑流代表期段。根據(jù)《新疆和田地區(qū)策勒縣浪沙水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告》資料可知[4]，恰哈河多年平均年徑流量0.911億m3。勝利水庫(kù)通過(guò)恰哈渠首引恰哈河水，總庫(kù)容2000萬(wàn)m3，興利庫(kù)容為1930萬(wàn)m3，主要解決策勒鄉(xiāng)、策勒鎮(zhèn)春旱問(wèn)題，同時(shí)也擔(dān)負(fù)著向卡拉卡依電站供水的任務(wù)。勝利水庫(kù)在6月~7月水庫(kù)全部蓄滿，水庫(kù)蓄水庫(kù)水量為2390.07萬(wàn)m3，3月~5月供給策勒鄉(xiāng)、策勒鎮(zhèn)灌溉用水1262萬(wàn)m3，8月份的大河來(lái)水全部用于發(fā)電和蓄水損失，水庫(kù)供給恰拉卡依電站用水800萬(wàn)m3，冬季水庫(kù)無(wú)放水任務(wù)。供水方案：從勝利水庫(kù)修建引水管線至擬建總水廠處，管線全長(zhǎng)38.2km。（2）奴爾河水源方案奴爾河發(fā)源于昆侖山中段喀拉塔什山北坡，其徑流組成除包括有少部分泉水和低山區(qū)季節(jié)性積雪、降雨補(bǔ)給外，冰川消融是其主要補(bǔ)給源，屬消融補(bǔ)給型河流。努爾水文站位于奴爾河上游出山口位置，控制流域面積734km2，多年平均徑流量為1.708億m3，多年平均流量為5.41m3/s，最大年徑流量為1966年的2.294億m3，最小年徑流量為1965年的1.122億m3，最大與最小年徑流量比值為2.04，由此反映出徑流年際變化較小。從多年平均情況可知，冬季水量（12月～次年2月）只占年水量的3.1%，而夏季水量（6月～8月）占年水量的76.8%，奴爾河努爾水文站斷面，水文站以上集水面積734km2，多年平均流量為5.41m3/s，多年平均徑流量為1.708億m3。奴爾水利樞紐工程為堤壩式開(kāi)發(fā)，開(kāi)發(fā)任務(wù)為灌溉兼顧發(fā)電。工程總庫(kù)容6900萬(wàn)m3，調(diào)節(jié)庫(kù)容4500萬(wàn)m3，正常蓄水位2497m，死水位2465m，裝機(jī)容量6.2MW，多年平均發(fā)電量0.21億kW•h，裝機(jī)利用小時(shí)數(shù)3309小時(shí)。大壩壩型為土石壩，奴爾水利樞紐工程等別為Ⅲ等工程，工程規(guī)模為中型。供水方案：從奴爾水庫(kù)修建引水管線至擬建總水廠處，管線全長(zhǎng)87km。

3.3方案比選分析

（1）工程投資方面選擇恰哈河作為水源，利用勝利水庫(kù)作為調(diào)蓄工程，并修建引水管道的方案管道長(zhǎng)度短，投資較省。（2）水源保護(hù)及措施方面勝利水庫(kù)為平原水庫(kù)，水庫(kù)引水渠長(zhǎng)8.2km，勝利水庫(kù)引水口（勝利水庫(kù)渠首）位于恰哈鄉(xiāng)蘭貴村境內(nèi)的恰哈河河道上。若選擇恰哈河作為本工程水源，根據(jù)《飲用水水源保護(hù)區(qū)劃分技術(shù)規(guī)范》（HJ/T338-2007）中有關(guān)規(guī)定，需設(shè)置水源保護(hù)區(qū)，則勝利水庫(kù)渠首以上2000m范圍內(nèi)河道均作為其準(zhǔn)保護(hù)區(qū)，基本恰哈鄉(xiāng)均為水源保護(hù)區(qū)，在恰哈鄉(xiāng)境內(nèi)實(shí)施水源保護(hù)，困難較大。而選擇奴兒河作為水源方案，工程從奴爾水庫(kù)取水，奴爾水庫(kù)原工程任務(wù)就包含人畜供水，在對(duì)其水源保護(hù)措施方面已充分考慮，估水源保護(hù)方面，奴爾河作為水源較優(yōu)，可實(shí)施性較強(qiáng)。（3）供水保證率方面勝利水庫(kù)興利庫(kù)容1900萬(wàn)m3，其工程任務(wù)為在洪水期引洪水入庫(kù)，負(fù)責(zé)恰拉卡依電站用水及解決策勒鄉(xiāng)、策勒鎮(zhèn)3月~5月的春旱問(wèn)題，其5月~6月水庫(kù)滿足放水任務(wù)后，水庫(kù)放至死水位，待至洪水期再引洪蓄庫(kù)，其在春旱至洪水期期間基本無(wú)多余水量供給人飲；奴爾水庫(kù)興利調(diào)節(jié)庫(kù)容4500萬(wàn)m3，其工程任務(wù)中包含奴爾鄉(xiāng)、固達(dá)灌區(qū)的人畜用水，加之需下泄生態(tài)基流，可保證全年往下游輸水。其在供水保證率遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于勝利水庫(kù)。通過(guò)對(duì)工程投資方面、水源保護(hù)方面及供水保證率方面綜合比選，最終選擇奴爾河作為推薦水源。

4推薦水源的可靠性分析

4.1供水水量分析

根據(jù)徑流計(jì)算分析，奴爾河P=75%、95%時(shí)的天然徑流量分別為1.55億m3、1.23億m3；從年內(nèi)分配來(lái)看，在天然工況來(lái)水量最小月為95%時(shí)的1月份，最小平均流量為0.52m3/s。隨著奴爾水庫(kù)建成運(yùn)行后，其任務(wù)為先保證下游灌區(qū)人畜、灌溉及河道生態(tài)基流后利用其水量發(fā)電，故一級(jí)電站檢修時(shí)為機(jī)組輪流檢修，其可保證滿足本工程引水要求。

4.2供水水質(zhì)分析

奴爾河河水水質(zhì)較好，根據(jù)烏魯木齊市新建昌源水務(wù)科學(xué)研究院（有限公司）于2017年4月1日對(duì)奴爾河河水取水水樣分析結(jié)果來(lái)看，水質(zhì)僅有濁度超標(biāo)，其它各項(xiàng)指標(biāo)均滿足飲用水標(biāo)準(zhǔn)。

4.3地形條件分析

本工程管線取水點(diǎn)至布朗臺(tái)渠首段為河谷段，線路只能布置在河道內(nèi)，現(xiàn)狀奴爾水庫(kù)~布朗臺(tái)渠首段河道左岸有水庫(kù)進(jìn)場(chǎng)道路，因此此段管線沿進(jìn)場(chǎng)道路布置，并沒(méi)有受到河谷段復(fù)雜地形的影響增加管線施工難度。工程取水水源為奴爾水庫(kù)（高程為2435m），奴爾鄉(xiāng)水廠的高程為2342m，末端總水廠高程為1535m，因此在奴爾水庫(kù)附近河道上已建工程處設(shè)引水點(diǎn)高程均能滿足重力流輸水要求，對(duì)整個(gè)工程的運(yùn)行有利的。

5結(jié)語(yǔ)

策勒縣城鄉(xiāng)飲水安全工程是覆蓋策勒縣平原區(qū)三鄉(xiāng)一鎮(zhèn)的供水工程，經(jīng)過(guò)水量水質(zhì)對(duì)比和輸水方案比選分析，推薦工程取水水源為奴爾水庫(kù)，可滿足項(xiàng)目區(qū)現(xiàn)狀13.47萬(wàn)城鄉(xiāng)居民、44.10萬(wàn)頭牲畜和規(guī)劃年18.74萬(wàn)城鄉(xiāng)居民、51.07萬(wàn)頭牲畜飲水及鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)用水需求，解決項(xiàng)目區(qū)存在的飲水安全問(wèn)題，改善項(xiàng)目區(qū)飲水條件，提高供水保證率、提高居民的生活質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]策勒縣城鄉(xiāng)飲水安全工程可行性研究報(bào)告[R].2017.

[2]新疆和田地區(qū)策勒縣城鄉(xiāng)飲水安全工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告[R].2018.

[3]GB3838-2002，地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[S].中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社,2002.

[4]新疆和田地區(qū)策勒縣浪沙水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告[S].2017.

作者：李生福 單位：新疆金溝河流域管理局水利管理中心