水利水電勘測中取水口遷建方案探析

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摘要：為了解決北江大橋建設對白沙取水口的影響和肇慶高新區需水量的大幅增長，基于高新區取水、供水現狀及存在問題，采用數理統計法和單位人口綜合用水量指標法，對高新區近遠期、遠景需水量進行了分析，提出將白沙取水口遷建到一村供水方案，并對供水的保障率和可靠性進行了探討，為同類供水項目建設提供了借鑒。

關鍵詞：城市供水；數理統計法；需水量；取水口；遷建

肇慶市規劃在白沙取水口上游300m處新建大旺至三水蘆苞北江大橋，該大橋是落實“廣佛肇經濟圈”交通一體化的重要舉措，具有巨大的社會效益，但隨之會對下游300m處的白沙取水口造成影響，需對白沙取水口遷建工程進行探討。

1概況

肇慶高新技術產業開發區（以下簡稱肇慶高新區）位于肇慶市區東部、北江與綏江交匯處，總面積96.7km2[1]，現有人口36萬人。肇慶高新區是西江先進制造業走廊的領頭羊，2020年實現GDP200.07億元、增長5%，增速居全市第一。

2肇慶高新區取、供水現狀及存在問題

2.1取水現狀及存在問題

2.1.1取水現狀

根據《肇慶市“十三五”實行最嚴格水資源管理制度考核工作實施方案》，肇慶高新區2020年用水總量控制指標為0.8億m3[2]。目前，肇慶高新區共有4處取水口，取水水源均為北江，已批復年取水量合計7437萬m3。其中，隸屬于廣東精英紡織服飾科技有限公司的取水口，年取水量200萬m3；隸屬于肇慶市大旺永華紡織廠的取水口，年取水量327萬m3；隸屬于肇慶高新區粵海水務有限公司的白沙取水口年取水量5110萬m3，古塘取水口年取水量1800萬m3。

2.1.2取水存在問題

根據調研，白沙取水口上游300m處擬新建大旺至三水蘆苞北江大橋，在橋梁下游河段，由于水流流過橋孔時流速增大，致使下游近橋段成為沖刷區。再往下，水流又恢復原來流速，沖積物在此落淤。因此，取水構筑物一般設在橋后1000m以外的地方。古塘取水口及取水泵房設計規模為6萬m3/d，不能滿足古塘水廠擴建后的規模。目前，白沙取水口和古塘取水口都歸高新區粵海水務有限公司管理，將軍山水廠與古塘水廠分別取水管理不方便。2.2供水現狀及存在問題2.2.1供水現狀目前，肇慶高新區由粵海水務有限公司負責供水[3]。肇慶高新區粵海水務有限公司目前總供水能力為12萬m3/d，公司下轄2座水廠，分別是將軍山水廠（9萬m3/d）和古塘水廠（3萬m3/d）。

（1）將軍山水廠。將軍山水廠目前總供水能力為9萬m3/d，已建一、二、三期工程；預留四期工程規模為5萬m3/d。將軍山水廠取水口為白沙取水口，取水泵房總規模為14萬m3/d，土建一次實施，設備一期9萬m3/d、二期14萬m3/d。根據粵海水務有限公司提供的2011—2018年肇慶高新區用水統計資料，水廠供水范圍內2018年全年取水總量為3015.09萬m3，總售水量為2860.44萬m3，其中工業用水量1716萬m3、居民用水量572萬m3、經濟服務用水量372.44萬m3、行政事業用水量200萬m3。用水比例為：工業用水約占60%，居民用水約占20%，經濟服務用水約占13%，行政事業用水約占7%。

（2）古塘水廠。古塘水廠設計規模為6萬m3/d，目前，一期建成為3萬m3/d，采用常規沉淀+過濾處理工藝，出水水質達到國家飲用水標準。2.2.2供水存在問題目前，肇慶高新區供水系統最急迫的問題是現有供水能力無法滿足迅猛增長的用水需求。近5a來，肇慶高新區內的用水量逐年上升，其中2016年和2017年的年用水量增長率分別為9.20%和9.40%。2017年，肇慶高新區粵海水務有限公司最高日供水量為90499m3，已經超過粵海水務各水廠總供水規模，水廠超負荷運行。雖然2017年粵海水務有限公司成功收購古塘水廠并即將并網運行，但可以預見現有各水廠的供水能力仍然無法滿足未來肇慶高新區的用水量需求。

3需水量預測

3.1供水范圍及對象

本項目遷建取水口為將軍山水廠、古塘水廠服務，供水范圍覆蓋整個肇慶高新區。本項目近期設計取水規模為14萬m3/d，可取代將軍山水廠白沙取水口的14萬m3/d。項目建成投入運行后，將關閉白沙取水口，保留古塘取水口，以便于充分發揮本工程效益。設計基準年為2020年；設計水平年近期為2025年，遠期為2030年，遠景為2035年。

3.2預測方法本次通過供水年增長率法（數理統計法）和單位人口綜合用水量指標法來預測肇慶高新區2025年的用水量，綜合對比分析后確定其水平年的用水情況。

3.2.1供水年增長率法（數理統計法）

供水年增長率法（數理統計法）是根據城鎮供水多年的統計資料，通過數理統計的方法預測用水量[4]，它建立在大量的統計數據基礎之上，因此可信度較高。從粵海水務有限公司收集的2013—2020年肇慶高新區年取供水量增長情況，詳見表1。由表1可知，從2016年起，肇慶高新區水廠的總取供水增長率較2016年以前增長明顯，這與肇慶高新區2016年起經濟高速發展密切相關，取水量年增長率基本在9%內，年均總取水量增長率為6.15%。但考慮到2020年以來全國經濟增速放緩，年取水增長率亦不會維持高值，本次按年均總取水量增長率6.0%考慮，預測各規劃水平年水廠總取水量，預測結果詳見表4。

3.2.2單位人口綜合用水量指標法

單位人口綜合用水量指標法需水量為規劃供水人口數乘單位人口綜合用水量[5，6]。根據肇慶市歷年統計年鑒查得肇慶高新區近年常住人口，并計算歷年人口增長率，由肇慶高新區歷年水資源公報查得人均綜合用水量指標，統計成果詳見表2。從表2可見，自2016年起，肇慶高新區人口增長明顯，這與高新區經濟發展及水廠取供水變化趨勢較為一致，也從側面反映了基礎數據的合理性。而人均綜合用水量自2016年起有所下降，這與肇慶市實行《肇慶市“十三五”實行最嚴格水資源管理制度考核工作實施方案》后社會整體加強節水意識有關。由于2016年后人口增長變化明顯且2017—2019年人口增長率較為穩定，結合社會的發展趨勢，本次采用2017—2019年的數據作為預測人口增長率的基礎數據。2017—2019年年均人口增長率為5.14%，而這2a增長率基本維持在5.0%左右，考慮到疫情常態化后經濟有所放緩且周邊城市人口增長率逐年下降等實際情況，本次肇慶高新區人口增長率取4.0%。由于人均綜合用水量變化較大且變化無明顯規律，考慮到社會整體的節水意識及措施加強，未來人均綜合用水量變化應不大，且這幾年人均綜合用水量圍繞600m3上下波動，而該數字恰好為2014—2019年人均綜合用水量的平均值，故本次預測各規劃水平年的人均綜合用水量均取600m3。由于肇慶市水資源公報明確了其統計的用水量為分配給用戶的包括輸水損失在內的毛用水量，所以本次由單位人口綜合用水量指標法預測的用水量即為取水量。根據人口增長率及人均綜合用水量，預測各規劃水平年的用水量、人口及取水量，成果詳見表3。

3.2.3綜合分析

由供水年增長率法（數理統計法）及單位人口綜合用水指標法分別預測肇慶高新區各規劃水平年取水量，成果詳見表4。根據上述兩種計算方法所得的肇慶高新區取水量偏差基本在19%內，有一定差距。因供水年增長率法（數理統計法）是根據水廠供水多年的統計資料，通過數理統計的方法預測用水量，它建立在大量的統計數據基礎之上，可信度較高，因此本次論證最終采用供水年增長率法（數理統計法）的預測成果。

4供水方案分析

4.1工程建設內容

為了解決肇慶高新區的供水需求，規劃將白沙取水口遷建到一村取水口。肇慶高新區一村取水口遷建工程位于廣東省肇慶市大旺高新區古塘取水口上游約200m處。取水頭部擬建在大旺圍K2+050處的距離堤頂165m的北江河床中。取水頭部為2個D1620喇叭口，用5根DN500鋼管樁固定，四周用PLW型攔污格網圍護，兩側進水，上、下游分別設導流板除去雜草等漂、懸浮物，在常水位以上設檢修平臺以利巡視、清渣，格柵按順水方向成45°角布置，以減少堵塞。引水管采用2根DN1600鋼管，自流引水管水平軸線長228m。取水泵房擬建在大旺圍K2+050處堤防背水側，距離堤頂80m，在原取水口（白沙取水口）的上游約4km的位置。原水輸水管從取水泵房出來后，沿大旺圍管理界線外的區域平行大堤敷設約1.5km，沿亞鋁大街北側敷設約1km，沿長岸排渠左岸敷設2km，最后拐入古塘南路旁接入現狀DN800、DN600、DN400管道。

4.2供水量分析

本項目的新建取水口是為將軍山水廠、古塘水廠服務的，屬于水廠的配套設施，因此取水口設施的規模跟水廠供水規模進行對應配套。根據相關規劃安排，近期仍保留古塘取水口，遠期及遠景取消古塘及白沙取水口后，本次新建的一村取水口完全替代古塘及現狀白沙取水口，由本取水口單獨向肇慶高新區供水。近期肇慶高新區的取水由一村取水口及古塘取水口負責，根據肇慶高新區粵海水務有限公司（亞鋁）取水許可證，自2015年到2025年古塘水廠允許的年取水量為1800萬m3，折合平均日取水量為5萬m3，而古塘水廠擬在近期內擴建，并按允許的年取水量進行取水。因此，肇慶高新區近期平均日取水量為16.5萬m3，扣除古塘水廠的平均日取水量5萬m3后才為一村取水泵房的近期平均日取水量，一村取水泵房的近期平均日取水量為11.5萬m3。綜上，本取水工程近期平均日取水量為11.5萬m3，遠期平均日取水量為22.0萬m3，遠景平均日取水量為29.5萬m3。水廠取水規模由最高日取水量確定，2013—2020年各水廠的最高日取水量及平均日取水量統計詳見表5。根據《室外給水設計標準》（GB50013-2018）[7]，當缺乏實際用水資料時，最高日城市綜合用水的日變化系數宜采用l.1~1.5，水廠現狀最高日變化系數在合理范圍內，故本次最高日變化系數取1.2。水廠取水規模由最高日取水量確定，由預測的平均日取水量乘最高日變化系數后得到最高日取水量，得到本次預測的各規劃水平年水廠取水規模，即本次預測的近期取水規模為13.8萬m3/d，遠期取水規模為26.4萬m3/d，遠景取水規模為35.4萬m3/d。白沙取水口原設計規模為14萬m3/d，遷建為一村取水口后，為了和前期可研批復取水規模保持一致，近期設計取水規模為14萬m3/d，遠期設計取水規模為28萬m3/d，遠景設計取水規模為38萬m3/d。

4.3供水可靠性分析

規劃選用北江作為大旺片區的水廠的取水水源。備用水源選用四會大沙水廠綏江取水口以北或大南山水庫。

4.3.1取水可行性分析

北江馬房—思賢滘河段水量豐富，多年平均徑流量為1620m3/s[8]，豐水期平均流量為2520m3/s，枯水期平均流量為714m3/s，歷年枯水期最小平均流量為235m3/s。根據水文監測數據，取水斷面天然來水97%保證率的日均徑流量為225m3/s，取水泵站最大引水量為4.40m3/s，取水流量僅占97%保證率的日均徑流量的1.96%，對北江水資源量的影響不大。因此，本工程在北江取水是有保障的。

4.3.2水源水質情況

北江在本區的河段水質清澈，目前擬建取水點位于二級水源保護區范圍，待肇慶高新區調整飲用水水源保護區后，位于一級水源保護區范圍。根據2020年肇慶市地表水環境質量公示成果，2020年北江流域大旺區段全年水質情況為Ⅱ類，汛期和非汛期河段水質均為Ⅱ類。肇慶高新區粵海水務有限公司每日、每月對水源水不同水質指標進行檢測。由檢測結果可知，本項目水源北江水質歷年來均可達到地表水環境質量標準Ⅱ類標準。

5結語

通過分析探討可知，將白沙取水口遷建到一村，從北江吸取優質原水，水量充足、水質有保障，近期向將軍山水廠提供原水，遠期和遠景向將軍山水廠、古塘水廠、新規劃水廠提供原水，以滿足肇慶高新區人民日常生產生活需要，方案可行，為項目建設提供了科學依據。

參考文獻

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作者:黃新平 單位:中山市水利水電勘測設計咨詢有限公司