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水庫應(yīng)急供水可靠性分析論文
后溪應(yīng)急供水安全性分析
作為集中飲用水水源地的外度水庫，其水質(zhì)自2008年開始進行全年跟蹤檢測。水質(zhì)檢測報告顯示:外度水庫水體常年超標(biāo)的污染物為TP和TN，是影響水質(zhì)的主要污染物，其他指標(biāo)基本符合Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。后溪水庫庫周及上游分布的村落及居民點稀少，生態(tài)環(huán)境整體保持良好，水質(zhì)良好且穩(wěn)定。后溪水庫水質(zhì)檢測的數(shù)據(jù)只有2010年8～10月、2012年1～9月，指標(biāo)基本符合Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。通過整理，2010年以來外度水庫和后溪水庫主要污染物總磷和總氮對比如圖1所示。通過后溪水庫與外度水庫的污染物對比分析可以看出;外度水庫污染物總磷平均值0.072mg/L，最大值0.15mg/L;污染物總氮平均值1.121mg/L，最大值1.85mg/L。后溪水庫污染物總磷平均值0.033mg/L，最大值0.05mg/L;污染物總氮平均值0.596mg/L，最大值0.932mg/L。后溪水庫水質(zhì)總體上優(yōu)于外度水庫水質(zhì)，可作為外度水庫的應(yīng)急水源。一旦外度水庫水質(zhì)出現(xiàn)異常，可以通過后溪應(yīng)急供水管道直接向下游外度渠道提供源水，同時起到雙水源的供水保障作用。及時做好后溪應(yīng)急供水工程的建設(shè)，將明顯提高外度水庫的供水安全性，因此工程建設(shè)是十分必要的。
后溪應(yīng)急供水可靠性分析
1供水規(guī)模分析
后溪應(yīng)急供水管道工程是為解決外度供水安全而興建的，供水用戶主要有涵江自來水廠和西天尾自來水廠，供水范圍涉及外度水庫下游的涵江區(qū)、荔城區(qū)的西天尾鎮(zhèn)。根據(jù)用水戶的特點確定供水規(guī)模。涵江自來水廠目前日供水量7.6萬m3/d，應(yīng)急時期限定生活生產(chǎn)用水日供水量6.08萬m3/d。西天尾自來水廠目前日供水量2.40萬m3/d，應(yīng)急時期限定生活生產(chǎn)用水日供水量1.92萬m3/d。合計后溪供水主管道設(shè)計日輸水量8萬m3/d，輸水能力為0.93m3/s。
2水量平衡及可靠性分析
后溪水庫具有良好的多年調(diào)節(jié)性能，作為外度水庫的儲備水源，可以對調(diào)節(jié)性能差的外度水庫進行水量調(diào)節(jié)補償。為合理評價后溪水庫應(yīng)急供水方案，需進行水量平衡及可靠性分析。后溪水庫運行方式如下:優(yōu)先保證應(yīng)急供水需要，并考慮水庫下游100hm2農(nóng)田灌溉用水需要。當(dāng)水庫水位接近死水位且水庫來水流量小于用水流量時，后溪水庫應(yīng)急供水即停止，外度水庫下游應(yīng)急供水須從其它水庫調(diào)水。后溪水庫壩址徑流P=95%代表年選取2003年，根據(jù)萩蘆溪流域水源危機發(fā)生特點及水庫水位歷史運行情況，對后溪水庫來水量和需水量進行平衡計算。本流域供水危機通常發(fā)生在7～8月，故后溪水庫應(yīng)急供水開始時間選擇7月。后溪水庫歷史運行最低水位203.73m(相應(yīng)庫容為414萬m3)，故后溪水庫汛前起始水位按203.73m考慮。根據(jù)逐月流量資料和應(yīng)急供水需水量進行平衡分析計算表明，后溪水庫應(yīng)急供水量可滿足7月至次年1月連續(xù)7個月的應(yīng)急供水，此后外度水庫下游應(yīng)急供水須從其它水庫調(diào)水。應(yīng)急供水具有短期性的特點，水質(zhì)經(jīng)過7個月的修復(fù)，外度水庫一般可以恢復(fù)正常供水。P=95%水平年后溪水庫來水和用水調(diào)節(jié)成果見表1。若遇到極端情況，即后溪水庫水位接近死水位而外度水庫仍然無法進行正常供水的情況，外度水庫下游應(yīng)急供水須從其它水庫調(diào)水。目前萩蘆溪流域中型水庫有后溪水庫、東方紅水庫，涵江可以由東方紅水庫作為備用水源進行應(yīng)急供水，遠期可以考慮與擬建的烏溪水庫至涵江水廠的供水管道在外度水庫下游并網(wǎng)，形成多水源和管網(wǎng)供水系統(tǒng)，統(tǒng)一調(diào)度，聯(lián)合供水，極大地提高應(yīng)急供水的可靠性。要按照萩蘆溪流域綜合規(guī)劃，加快外度水庫上游中型水庫的建設(shè)，做好水源點的開發(fā)建設(shè)。按照“三灣三水源”及“三縱三橫”的莆田市水資源規(guī)劃配置格局，加強水源供水網(wǎng)絡(luò)聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)供水水量互補，提高應(yīng)急供水的可靠性。
后溪應(yīng)急供水經(jīng)濟可行性分析
自后溪水庫引水到外度渠道，結(jié)合沿線周邊區(qū)域現(xiàn)狀，擬采用2種方案，管道線路規(guī)劃布置見圖2。方案一(后溪電站尾水渠取水方案):在后溪電站尾水渠處建一蓄水池作為供水管道的前池。水流經(jīng)電站機組發(fā)電后進入蓄水池，再通過管道引走。該方案管道總長9.081km，管材采用玻璃鋼管。經(jīng)管道水力計算，確定管內(nèi)徑為700mm，引水流量1.2m3/s，日供水可達10.4萬m3/d。方案二(南陂電站壓力前池取水方案):水流經(jīng)后溪電站機組發(fā)電后，通過后溪水庫下游南陂電站的引水渠至南陂電站的壓力前池，擬建管道進水口位于壓力前池另一側(cè)。該方案管道總長7.067km，管材采用玻璃鋼管。經(jīng)管道水力計算，確定管內(nèi)徑為700mm，引水流量1.34m3/s，日供水可達11.58萬m3/d。2個方案技術(shù)及經(jīng)濟比較如下:方案一需埋設(shè)DN700玻璃鋼管管道長度為9.081km，方案二埋設(shè)DN700玻璃鋼管管道長度為7.067km，后者比前者管道長度減少2.014km。方案一工程總投資為1257.66萬元，方案二工程總投資為1000.80萬元，兩種方案投資相差較大，具體投資比較見表2。經(jīng)技術(shù)、經(jīng)濟比較分析，方案一存在投資高、線路長、運行維護困難的問題，方案二充分利用現(xiàn)有輸水設(shè)施，線路短，施工簡單，維修方便，造價較低。根據(jù)本工程開發(fā)任務(wù)、供水規(guī)模，推薦方案二作為應(yīng)急供水工程的首選方案。該方案的后溪應(yīng)急供水工程起點位于南陂電站壓力前池開口，終點在外度水庫進水閘后，可以充分利用地形實現(xiàn)管道輸水，水位落差大，線路相對較短，無需設(shè)置抽水泵站，工程造價相對較低，且建成后運行管理成本低，維修方便，工程建設(shè)條件較好，在經(jīng)濟上是可行的。
結(jié)語
萩蘆溪流域當(dāng)前所面臨的是水質(zhì)型缺水的困境，水質(zhì)型缺水具有供水危機短期性的特點，因此可以充分利用外度水庫上游后溪水庫相對優(yōu)質(zhì)的水資源作為應(yīng)急水源，保證供水的安全性。做好后溪應(yīng)急供水工程的建設(shè)，可以有效應(yīng)對可能發(fā)生的突發(fā)性水污染事件，保障外度水庫供水安全。目前外度水庫上游的中型水庫只有后溪水庫，要按照萩蘆溪流域綜合規(guī)劃，加快外度水庫上游中型水庫的建設(shè)，適時進行水源點的開發(fā)建設(shè)，按照“三灣三水源”及“三縱三橫”的莆田市水資源規(guī)劃配置格局，加強水源地的聯(lián)合調(diào)度及水源供水網(wǎng)絡(luò)聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)供水水量互補，提高應(yīng)急供水可靠性，保障供水安全。
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