商州区应急水源工程水资源供需平衡分析

王 婷

（商州区水利局,陕西 商洛 726000）

1 概况

商州城区现有单一水源地为二龙山水库。随着商州城市人口规模和工业规模的不断增长,单一水源不仅不能满足未来的需要、严重制约经济社会持续健康快速发展,而且一旦水源发生危险,就会造成社会的恐慌,引起严重的社会后果。南秦水库是商州区第二大水库,是南秦城市新区和高铁站的水源,需首先满足南秦城市新区和高铁站的日常用水需求,同时在特定情况下应急用水期同时保障商州中心城区和南秦新区应急备用期的水量供给,故需对南秦水库作为商州城区应急水源的可行性进行分析。

2 供水对象及水源确定

2.1 供水人口

根据《商州区城市总体规划》,综合确定设计中商州区中心城区的人口自然增长率为4‰。工程现状水平年为2020年人口399567 人,设计水平年为2025 年426614 人,远景规划水平年为2035 年529138 人。

2.2 水源地选择

目前,商州区周边较大水系有丹江和南秦河,南秦河为丹江的一级支流。二龙山水库位于丹江上游,目前已经承担向商州城区供水的任务。南秦水库位于南秦河中游,目前为南秦新区供水。两座水库的汇水面积区域相对独立,不会互为污染。采用南秦河中游已建成的南秦水库为商州中心城市的应急备用水源地。经水质检测结果表明：监测期间南秦水库水质监测结果优于Ⅱ类标准,满足商州城区应急水源的水质要求。

3 需水量预测

城镇供水规模可采用综合用水定额法、分类计算法和数理统计法等方法进行确定。由于不同年份的预测人数不同,为避免赘述,因此在列式计算时均以2025 年设计水平年的人口预测数据进行计算,2035 年远景规划年的人口预测数据用同样方法计算,最终数据一同列表。

3.1 南秦新区正常供水需水量预测

根据《城市供水应急和备用水源工程技术标准》（CJJT 282-2019）、《室外给水设计标准》（GB 50013-2018）,正常供水状况下,城市用水量计算如下。

（1）居民生活用水量

商州区常住人口大于20 万,属于Ⅰ型小城市,选取用水定额范围为120 L/（人·d）～230 L/（人·d）,结合实际情况,本次设计取200 L/（人·d）,人数按照前章2025 年设计水平年总人口99472 人确定,并以此进行计算。

（2）工业企业用水量

由于缺乏工业用水资料,此次设计中工业企业用水量按照居民生活用水量的25%记取。

（3）市政及绿化用水量

根据规范,浇撒市政道路、广场和绿地用水量应根据路面、绿化、气候和土壤等条件确定。浇撒道路和广场用水可根据浇撒面积按2.0 L/（m2·d）～3.0 L/（m2·d）计算,浇撒绿地用水可根据浇撒面积按1.0 L/（m2·d）～3.0 L/（m2·d）。

浇撒道路及广场面积取13 hm2,取2.5 L/（m2·d）,浇撒绿地总面积取50 hm2取2 L/（m2·d）。

（4）管网漏失水量

根据规范,城市管网的基本漏失水量按照综合生活用水、工业企业用水、市政绿化用水量之和的10%计算：

（5）未预见水量

根据规范,未预见水量应根据水量预测时难以预见因素的程度决定,宜采用综合生活用水、工业企业用水、市政绿化用水、管网漏失用水量之和的8%～12%计算,本次设计取10%。

（6）水厂自用水量

南秦新区规划有南秦水厂1 座,应考虑水厂的自用水。水厂自用水量按最高日综合用水量的5%-10%计取,本工程取最高日综合用水量的5%。

（7）最高日总用水总量

（8）年需水量计算

根据《室外给水设计标准》（GB 50013-2018）和《城市给水工程规划规范》（GB 50282-2016),南秦新区2025 年设计年用水量如下：

式中：k 为日变化系数,本次设计取1.3。

3.2 商州中心城区正常供水时需水量预测

中心城区正常供水时需水量计算方法和南秦新区需水量计算方法相同。人数P 按照前章2025 年设计水平年总人口327142 人确定,取水定额q 取200 L/（人·d）。

计算过程如下：

中心城区2025 年设计年用水量如下：

3.3 中心城区应急备用期需水量预测

根据《城市供水应急和备用水源工程技术标准》（CJJT 282-2019）,水源风险期城市平均日综合用水量可按下式计算确定：

式中：Q'为风险期城市平均日综合用水量,m3/d；qi为不同类别用水平均日用水量,m3/d；ki为不同类别的供水压缩比,%。

水源风险期供水压缩比ki应根据气候条件、水源条件、城市性质和规模、产业结构、居民生活水平等因素确定。居民生活用水指标不应低于80 L/（人·d）。综合中心城区实际情况,本次水源风险期供水压缩比ki居民生活用水按30%取值,工业用水按40%取值,市政绿化用水按60%取值。

水源风险期应急水源所需提供的水量可按下式计算：V=Q'×t=55583.54×40=222.33 万m3（对应流量Q=0.64 m3/s）式中：V 为应急水源所需提供的水量,；t 为水源风险期,本次设计取40 d。

3.4 各种情况下的需水量预测

根据上述方法,对不同设计年份不同用水时期下,中心城区和南秦新区的需水量进行计算,计算成果见表1。

表1 需水量预测计算表

4 供需平衡分析

4.1 年供需平衡分析

设计水平年（2025 年）中心城区应急期用水量222.33 万m3/a；设计水平年（2025 年）南秦新区应急期用水量68.18 万m3/a,设计水平年（2025 年）总需水量为290.51 万m3/a。展望年（2035年）中心城区应急期用水量259.88万m3/a；展望年（2035年）南秦新区应急期用水量98.77 万m3/a,展望年（2035 年）总需水量为358.64 万m3/a。

根据《商州区南秦水库除险加固主体工程实施方案》,南秦水库多年平均年径流量为0.9 亿m3,总库容984 万m3（含淤积库容417 万m3）,调节库容243 万m3。

从年来水总量来说,南秦水库多年平均年径流0.9 亿m3远大于计算的总需水量0.165 亿m3,但由于水资源时空分配不均,南秦水库调蓄作用有限,水资源的利用率得不到充分保证。因此需要按月分配,并进行供需平衡分析。

4.2 月供需平衡分析

（1）月需水量

设计水平年（2025 年）中心城区应急期30 d 需水量为：

设计水平年（2025 年）南秦新区、高铁站应急期30d 用水量为：

故设计水平年（2025 年）应急期月总需水量为：

展望年（2035 年）中心城区应急期30d 需水量为：

展望年（2035 年）南秦新区、高铁站正常30 d 用水量为：

故展望年（2035 年）应急期月总需水量为：

（2）月来水量

根据前文第三章南秦水库的月径流量和月蒸发量,计算出每月剩余径流量。

根据《商州区南秦水库除险加固主体工程实施方案》,南秦水库多年平均年径流量为0.9 亿m3,总库容984 万m3（含淤积库容417 万m3）,调节库容243 万m3,死库容90 万m3。

经过表2 的调节计算,南秦水库来水9220 万m3,水库蒸发渗漏损失52.39 万m3,群众生产生活需用水3227.76 万m3,经平衡分析计算余水5939.85 万m3,弃水5938.23 万m3。

表2 南秦水库月可供水量调节计算表 单位：万m3

（3）水量分析

根据表2 的计算结果,南秦水库通过水库水量调节,所有月份均可满足展望年（2035 年）南秦新区和中心城区应急期用水。

5 结语

城市应急备用水源是城市抵御突发性污染事件、应对干旱等极端天气最有效的措施,通过分析探讨,南秦水库通过水库水量调节后,在满足南秦新区用水需求情况,所有月份水量均可满足商州中心城区设计水平年（2025 年）和展望规划年（2035 年）的应急期用水要求,可作为商州中心城区应急水源地。