崇阳县青山水库至崇阳县城复线引水工程
延伸至赤壁市区方案探讨
赤壁城区供水现状及存在的主要问题
赤壁市区供水主要是受制于唯一的饮用地表水源陆水湖。陆水湖经过三年的综合治理,各种破坏陆水湖环境的违法行为已逐步减少。但陆水湖的环境污染问题并没有彻底根除,其问题主要体现在,陆水湖管理职能未能有效整合且环境检测能力不足;陆水湖纳污量大,水质不堪重负,其主要污染源为上游县市的造纸厂、小矾厂、小金厂、小锑厂等企业大量直接排放工业废水;由于陆水河近年降水不充沛,水体交换不畅,吐故纳新能力下降,使得湖水水质下降。
崇阳青山水库作为引水水源地的优势
1、水量充沛,自然落差大,供水安全可靠。崇阳青山水库是一座以防洪为主,兼顾灌溉、发电等综合利用的大(二)型水库,距崇阳县城14公里。水库集水面积441平方公里,最大库容4.29亿立方米,有效库容2.08亿立方米,死库容1.49亿立方米。多年平均降雨量1550毫米,多年平均径流深834毫米,多年平均径流量3.76亿立方米,水量充沛,引水供应可靠。青山水库正常高水位122.3米,最低水位108.0米,崇阳二水厂水位69.1米,城区地面高程60一64米(赤壁城区地面高程在45—55米),自然落差达44.48米,完全能实现直供到用户,大大降低了供水成本。
2、水质好,净化工艺简单。青山水库上游崇山竣蛉,无任何污染,植被繁茂,水土保持好。库内氮、磷含量极小,无藻类繁殖。库容大,库水深(39-53米),自净能力强,常年清澈透明,夏季丰水期水的浑浊度也只有l度,低于国家生活引水卫生标准,且水温稳定,冬夏一样(7-10℃),是区域内任何水源无法比拟的。由于水质好,一般只需加氯即可直供用户,制水成本可大幅降低,可谓得天独厚,是城区生活及工业的理想水源。
总体方案
崇阳青山水库至祟阳县城引水复线工程,解决崇阳县天城镇远期新增用水人口约8万,和天城工业园远期186万吨/日用水;该工程管线延伸至赤壁城区,解决赤壁市区30万人的安全饮水问题。复线工程在青山水库一级发电站放空管处开口引水,铺设输水管道,引水至崇阳县二水厂,输水管道沿崇青公路布置,该段输水管道长度为12km。延伸线从崇阳县四桥处过隽水河,沿崇阳至赤壁省道214线布管,引水至赤壁市一、二、三水厂,该段输水管道长度约35km。
供水规模
供水规模(即最高目供水量)=居民生活用水量+公共建筑用水量+企业用水量+消防用水量+浇洒道路和绿地用水量+管网漏失水量及其它未预见用水量(万吨/日)
崇阳县城近期为5万吨/日,远期(2020年)10万吨/日;赤壁市区近期为10万吨/日,远期30万吨/日。本次复线青山水库引水工程,青山水库至崇阳县城设计供水规模为40万吨/日,崇阳县城延伸至赤壁市区按30万吨/日供水规模。
水源论证
青山水库用水量计算
(一)基本资料
1、径流量
青山水库承雨面积44l平方公里,总库存4.29亿m3,有效库容2.08亿m3,死库容1.49亿m3。多年平均降雨量1550mm,多年平均径流深834mm,多年平均径流量3.76亿m3。
各种频率径流量如下表:
青山水库不同频率径流量表
频率(p%) | 10 | 20 | 50 | 80 | 90 | 95 | 98 |
径流量(亿m3) | 4.92 | 4.45 | 3.71 | 3.06 | 2.76 | 2.58 | 2.23 |
2、灌溉面积
灌区在册耕地面积15.3万亩,水库原设计灌溉面积12万亩,历年实际最大灌溉面积8万亩,年平均灌溉用水量6648万m3。目前实灌面积6.l万亩,规划近期(2010年)灌溉面积10万亩,远期(2015年)灌溉面积达12万亩。渠系配套逐年完善,近期渠系利用系数为0.60,远期达0.70。
根据灌区用水资料及实验站数据,平水年(P=50%)综合灌溉定额345 m3/亩,枯水年(P=80%)综合灌溉定额460 m3/亩,特枯年(P=95%)综合灌溉定额510 m3/亩。
3、城区供水
本工程近期日供水量15万吨,年供水量5475万吨;远期日供水量40万吨,年供水量14600万吨。
4、发电
青山水库一、二、三、四级电站总装机12225千瓦,年平均发电量3415万千瓦小时,平均发电用水量27459万立方米。各种保证率下年发电用水量见下表:
青山水库梯级电站不同保证率年用水量
频率(p%) | 10 | 21 | 50 | 80 | 90 | 95 |
年发电用水量(万m3) | 37500 | 32500 | 27700 | 19700 | 17100 | 16400 |
5、蒸发、渗漏损失
根据通城站资料,结合青山水库地质条件计算,平水年(P=50%)蒸发、漏失量为600万m3,枯水年(P=80%)为540万m3,特枯年(P=95%)为500万m3。
(二)青山水库用水量分析
水库向城区供水后,其功能为防洪灌溉发电等,本次水库用水量按规划(近、远期)分别计算,计算成果详见下表:
青山水库用水量计算表(一) 近期(2010年)
频率(p%) | 径流量 (万m3) | 年用水量(万m3) | 设计供水量 (万m3) | 减少发电量 |
一期供水 | 灌溉 | 发电 | 蒸发 | 水量 (万m3) | 电量 (万度) |
50(平水年) | 37100 | 1551 | 5750 | 27000 | 600 | 5475 | 3276 | 410 |
80(枯水年) | 30600 | 1551 | 7670 | 19700 | 540 | 5475 | 4336 | 542 |
95(特枯年) | 25800 | 1551 | 8500 | 16400 | 500 | 5475 | 6626 | 828 |
青山水库用水量计算表(二) 近期(2020年)
频率(p%) | 径流量 (万m3) | 年用水量(万m3) | 设计供水量 (万m3) | 减少发电量 |
一期供水 | 灌溉 | 发电 | 蒸发 | 水量 (万m3) | 电量 (万度) |
50(平水年) | 36400 | 1960 | 5520 | 27000 | 600 | 14600 | 13280 | 1660 |
80(枯水年) | 29500 | 1960 | 7360 | 19700 | 540 | 14600 | 14660 | 1833 |
95(特枯年) | 27600 | 1960 | 8160 | 16400 | 500 | 14600 | 14020 | 1753 |
计算成果表明:
1、青山水库来水在满足灌溉、供水的要求,需减少发电用水量,远期将弱化该水库的发电功能,重新修订水库用水调度。
2、因为发电用水量大,平均每千瓦小时需用水8 m3,按0.29元/千瓦小时计,则每立方米水发电产生价值0.036元,而向城区供水按0.18元/ m3,供水价值远高于发电。因此,减少发电用水来满足城区供水是合理的。
取水口
青山水库一级电站放空管左侧,桩号为0+184.027的位置,距一期工程取水口60米左右,在此开口取水不影响放空管工作。一级发电站管进口高程90.0米,在最低水位以下18米,为自流引水,利用电站放空管取水安全可靠。因此,取水口选在一级电站放空管桩号为0+184.027的位置,在放空管左侧开挖埋玻璃钢管取水。
输水管道设计
复线引水工程输水管线路,青山水库至崇阳县城沿崇青公路走,线路短施工、维修较方便,经计算采用管径1700mm的玻璃钢管,当最低水位108.0m时,供水流量4.810 m3/s,日供水量415544 m3/d。当最低水位122.3m时,供水流量5.504 m3/s,日供水量475523 m3/d,满足本次设计供水规模的要求。因此,该段输水管道采用1700mm耐压为0.8Mpa的玻璃钢管。
崇阳县城至赤壁市区延伸线沿连接两县市的省道214线走,便于施工、维护,经计算采用管径1500mm的玻璃钢管,当最低水位108.0m时,供水流量3.744 m3/s,日供水量323520 m3/d。当最低水位122.3m时,供水流量4.285 m3/s,日供水量370217 m3/d;满足本次设计供水规模的要求。因此,该段输水管道采用1500mm耐压为0.8Mpa的玻璃钢管。
(玻璃钢管材作为一种新兴管材,在发明初期就考虑到了传统管材的主要缺陷,在日后不断完善中已全部避免了传统管材的缺点,有其特有的优点:耐腐蚀性。玻璃钢管为高性能的树脂和高强纤维的复合材料,可耐酸碱盐的腐蚀,对水质没有影响。玻璃钢管采用的内衬树脂为高韧性食品级树脂,对水质无不良影响。水力特性好。玻璃钢管的糙率系数只有0.0079。内壁光滑,保持了水阻的稳定,强度高。玻璃钢管的极限强度通过合理设计可达300Mpa,超过碳钢的强度,使用寿命长。由于其耐腐蚀强度高、安全系数大,其设计寿命为50年以上。)
项目投资估算
经咨询,管线成本约占工程直接成本的80%,1700mm耐压为0.8Mpa的玻璃钢管造价每公里约500万元,1500mm耐压为0.8Mpa的玻璃钢管造价每公里约440万元。该项目预估工程直接成本为:复线7500万元,延伸线19250万元,合计为26750万元。
另外产生成本就是供水占用发电用水的补偿,崇阳大雅水电开发有限公司2005年以5400万元购得青山一、二、三四级电站30年使用收益权,此次供水项目主要影响沿青山河段分布的一、二、三级电站。
1.12研究结论
本项目实施后可解决崇阳县城远期2020年新增8万人生活用水,天城工业园区1.86万吨日用水量问题;解决赤壁市区30万人的安全饮水问题,在做好陆水湖生态保护的前提下,适度开发陆水湖旅游资源,将带动赤壁经济发展,提升赤壁城市品质。
崇阳县青山水库至崇阳县城引水复线工程及延伸至赤壁市区项目,在技术条件、水资源条件、经济条件、管理条件上都是可行的,社会效益和经济效益显著。建议项目尽快实施,确保城区生活、生产有水用,促进经济社会的和谐快速发展。
本文数据引自《崇阳县青山水库至县城复线引水工程可行性研究报告》
《赤壁市长江引水工程勘察、设计招标公告》
2011年9月25日