孫志毅

(大連市水務(wù)事務(wù)服務(wù)中心，遼寧 大連 116001)

大連地區(qū)屬于我國缺水較為嚴(yán)重的區(qū)域，城市供水保證率是當(dāng)前地區(qū)水資源配置最先保障的目標(biāo)，也是大連市城市水資源供需分析的重要內(nèi)容[1- 2]。當(dāng)前，隨著城市供水保證率的逐年提高，當(dāng)來水量不能滿足城市供水保證率尤其是出現(xiàn)罕見的枯水期時，需要及時制定城市應(yīng)急供水保障調(diào)度方案，最大程度滿足城市供水的正常需求[3- 4]。大連市城市供水系統(tǒng)主要由5個部分組成，分別為金州以南地區(qū)供水系統(tǒng)、普蘭店區(qū)供水系統(tǒng)、瓦房店市供水系統(tǒng)、莊河市供水系統(tǒng)以及外調(diào)水供水系統(tǒng)，外調(diào)水作為大連地區(qū)主要的應(yīng)急供水系統(tǒng)，水源來源于大伙房水庫輸水工程[5- 7]。近些年來，關(guān)于城市來水短缺情形下的供水應(yīng)急調(diào)度方案已成為許多地區(qū)急需實施的方案[8- 12]，尤其是在缺水較為嚴(yán)重的城市，罕見枯水期供水預(yù)測及保障調(diào)度方案對于城市水量應(yīng)急調(diào)度具有重要的支撐作用[13- 14]。為此本文以大連市各大水庫現(xiàn)有蓄水量為基準(zhǔn)，結(jié)合用水量分析，預(yù)測未來2a若出現(xiàn)罕見枯水期的來水組合，并得出不同組合條件下的大連市供水保證率情況，從而可計算大伙房水庫輸水入大連市的補(bǔ)水量。根據(jù)供需平衡分析，對大連市5個供水系統(tǒng)的水量保障調(diào)度方案進(jìn)行分解。研究成果對于大連地區(qū)水庫運(yùn)行和城市供水系統(tǒng)應(yīng)急調(diào)度具有重要的參考價值。

1 大連市城市供水系統(tǒng)組成

1.1 金州以南地區(qū)供水系統(tǒng)

大連市金州以南地區(qū)供水系統(tǒng)主要分為2個部分：北段供水工程和南段供水工程(含城市配水管網(wǎng))。北段和南段供水工程以普蘭店市大劉家鎮(zhèn)的洼子店水庫為界。目前，向大連市金州以南地區(qū)輸水的北段主要工程包括：引碧入連暗渠工程、引英入連管線工程、轉(zhuǎn)角樓水庫與英那河水庫的調(diào)水工程，如圖1所示。同時，通過引碧應(yīng)急工程及引英管線工程還向長興島經(jīng)濟(jì)區(qū)、花園口經(jīng)濟(jì)區(qū)及長?？h輸送原水。

1.2 普蘭店區(qū)供水系統(tǒng)

普蘭店區(qū)供水的水源地為劉大水庫，通過輸水管線自流至普蘭店凈水廠。當(dāng)劉大水庫缺水時，可通過引碧應(yīng)急工程向劉大水庫輸水。

1.3 瓦房店市供水系統(tǒng)

瓦房店市供水系統(tǒng)由松樹水庫輸水工程、引東入瓦供水工程和凈水廠組成，應(yīng)急水源由大伙房應(yīng)急入連的東風(fēng)水庫高位水池供水。

1.4 莊河市供水系統(tǒng)

莊河市區(qū)供水的水源地為朱隈水庫。通過輸水管線輸送至莊河凈水廠。修建輸水管線之前莊河市區(qū)供水是由朱隈水庫放水沿河道自流至平頂山攔河閘，然后通過DN800的滲渠至莊河凈水廠，該線路現(xiàn)作為莊河供水的備用線路。應(yīng)急水源來自引英入連工程莊河分水口，通過朱隈水庫輸水管線至凈水廠。

圖1 北段供水系統(tǒng)示意圖

1.5 外調(diào)水供水系統(tǒng)

大伙房水庫輸水應(yīng)急入連工程是利用大伙房水庫輸水工程作為水源，解決大連市城市工業(yè)與生活用水并改善大連地區(qū)水環(huán)境的一項跨流域調(diào)水工程，如圖2所示。該工程是由大伙房輸水(二期)工程鞍山配水站開始，經(jīng)二次加壓后通過管道將水調(diào)入碧流河水庫，經(jīng)碧流河水庫中轉(zhuǎn)后，其中一部分水量利用引碧三期暗渠富余能力經(jīng)洼子店水庫調(diào)節(jié)后送往大連市區(qū)，另一部分水量經(jīng)引碧應(yīng)急管線及新建輸水管線送往東風(fēng)水庫高位水池，為瓦房店及長興島供水。工程調(diào)水規(guī)模3億m3/a。以碧流河水庫為界，大伙房水庫輸水應(yīng)急入連工程分為北段工程和南段工程。北段工程位于遼陽、鞍山、營口市境內(nèi)，全長165.07km。南段工程位于大連市境內(nèi)，起點(diǎn)為碧流河水庫，終點(diǎn)為東風(fēng)水庫高位水池，全長57.1km，主要供水對象為瓦房店市、長興島經(jīng)濟(jì)區(qū)及松木島化工產(chǎn)業(yè)園區(qū)，目前，只有長興島經(jīng)濟(jì)區(qū)使用該水。

2 未來罕見枯水水情及可供水量預(yù)測

2.1 當(dāng)前水庫蓄水量情況

本次未來水情預(yù)測時間段為2019年7月1日—2021年6月30日。截至2019年7月1日，各水庫蓄水量情況見表1。

表1 各水庫蓄水量 單位：萬m3

2.2 未來罕見枯水期下水情預(yù)測

來水分為平水年(50%)、枯水年(75%)、特枯水年(95%)3種情況。另外，將系列中最枯年的來水也作為一種水情進(jìn)行分析，轉(zhuǎn)角樓水庫的最枯年來水年為2000年，松樹水庫和劉大水庫的最枯年來水年為2002年，其他水庫的最枯年來水年均為2014年。對各水庫多年的水文資料進(jìn)行分析，可以得出各水庫不同年份的來水量。根據(jù)不同來水年的徑流量選擇典型年，選取原則為典型年徑流量與相應(yīng)保證率下的徑流量相近，且年內(nèi)分配最不利。選定的典型年見表2。

從表2中可看出，各水庫不同保證率下的來水量差異性較大，各保證率條件下碧流河水庫作為大連市主要供水水庫，年徑流量最大，劉大水庫不同保證率條件下的年徑流量最小，罕見枯水期各水庫年徑流量在6852萬～394萬m3之間，碧流河罕見枯水期徑流量最大，劉大水庫在罕見枯水期能提供的水量最小。

圖2 大伙房水庫輸水應(yīng)急入連工程示意圖

表2 大連地區(qū)罕見枯水期各水庫不同保證率下典型年選取

2.3 可供水量預(yù)測

針對不同的來水分別對各水庫進(jìn)行調(diào)節(jié)計算。調(diào)節(jié)計算的初始庫容為各水庫2019年7月1日的庫容，調(diào)節(jié)計算考慮水庫下游河流生態(tài)環(huán)境用水和水庫的蒸發(fā)滲漏損失。調(diào)節(jié)計算對朱隈水庫和轉(zhuǎn)角樓水庫考慮農(nóng)業(yè)用水量，每年為2000萬m3和7000萬m3。經(jīng)調(diào)節(jié)計算出各水庫在不同水情下的可供水量見表3。引碧工程的輸水能力為120萬m3/d，引英工程的輸水能力為66萬m3/d，轉(zhuǎn)角樓水庫至英那河水庫的反調(diào)水工程輸水能力為12萬m3/d，當(dāng)各水庫計算可供水量大于輸水規(guī)模時，按輸水規(guī)模計。

表3 大連地區(qū)罕見枯水期各水庫可供水量

注：轉(zhuǎn)角樓水庫除第一種情況外，恢復(fù)農(nóng)業(yè)供水即缺水，缺水量平均為0.1～8.8萬m3/d。

3 需水量及缺水量情況

3.1 用水情況

碧流河水庫及英那河水庫共向主城區(qū)及附屬供水區(qū)域平均日供水量165萬m3，其中金州以南日供水量149.5萬m3、長興島13萬m3、莊河市2萬m3、長?？h0.5萬m3。劉大水庫(普蘭店區(qū))日供水量7萬m3，松樹水庫(瓦房店市)日供水量9萬m3，朱隈水庫(莊河市)日供水量5萬m3。

3.2 供需平衡分析及調(diào)度方案

本次計算以各大水庫現(xiàn)有蓄水量為基準(zhǔn)，結(jié)合用水量，并預(yù)測未來2a不同頻率的來水組合，得出不同組合條件下的供水保證率情況，可以得出缺水量數(shù)據(jù)，即大伙房水庫輸水入連補(bǔ)水量。根據(jù)前文可供水量及用水情況預(yù)測，進(jìn)行供需水量平衡分析，可以得到各區(qū)缺水量及大伙房水庫輸水入連工程需供水量情況，見表4。

通過供需平衡分析可以看出，長?？h不缺水，其他各區(qū)的供水調(diào)度方案分別為：

(1)保證率50%+50%，瓦房店市和長興島臨港工業(yè)區(qū)缺水。瓦房店市日缺水量為0.2萬m3，長興島臨港工業(yè)區(qū)日缺水量為2.6萬m3。大伙房水庫輸水入連工程日需供水量分別為2.8萬m3。

(2)保證率50%+75%，金州以南地區(qū)、瓦房店市和長興島臨港工業(yè)區(qū)缺水。金州以南地區(qū)日缺水量為20.2萬m3，瓦房店市日缺水量為2.2萬m3，長興島臨港工業(yè)區(qū)日缺水量為13.0萬m3。大伙房水庫輸水入連工程日需供水量為35.4萬m3。

(3)保證率50%+95%、50%+最枯年、75%+75%、75%+95%和75%+最枯年，金州以南地區(qū)、瓦房店市、普蘭店區(qū)和長興島臨港工業(yè)區(qū)缺水。金州以南地區(qū)日缺水量分別為27.3萬、44.5萬、26.5萬、53.5萬、60.8萬m3，瓦房店市日缺水量分別為2.7萬、3.2萬、3.9萬、5.9萬、6.3萬m3，普蘭店區(qū)日缺水量分別為0.1萬、0.7萬、0.8萬、2.3萬、2.8萬m3，長興島臨港工業(yè)區(qū)日缺水量均為13.0萬m3。大伙房水庫輸水入連工程日需供水量分別為43.1萬、61.4萬、44.2萬、74.7萬、82.9萬m3。

(4)保證率95%+95%、95%+最枯年和最枯年+最枯年，全市各地區(qū)均缺水。金州以南地區(qū)日缺水量分別為80.6萬、87.8萬、95.0萬m3，莊河市日缺水量分別為1.7萬、2.3萬、2.9萬m3，瓦房店市日缺水量分別為7.9萬、8.3萬、8.8萬m3，普蘭店區(qū)日缺水量分別為3.8萬、4.3萬、4.8萬m3，長興島臨港工業(yè)區(qū)日缺水量均為13.0萬m3。大伙房水庫輸水入連工程日需供水量分別為107.0萬、115.7萬、124.5(超過能力)萬m3。

4 主要結(jié)論

(1)按罕見枯水期、保證率95%考慮，大連市各區(qū)日缺水量將達(dá)到124.5萬m3，需要由大伙房水庫進(jìn)行應(yīng)急輸水，但日輸水量將超過大伙房水庫的供水能力，還需要結(jié)合其他措施如分段限時供水方式滿足城市供水需求。

(2)各水庫不同保證率下的來水量差異性較大，在罕見枯水期下，碧流河水庫徑流量最大，劉大水庫在罕見枯水期能提供的水量最小，各水庫年徑流量在6852萬～394萬m3之間。

表4 大連地區(qū)罕見枯水期各水庫缺水量匯總

注：大伙房水庫輸水入連工程供水量為全市缺水量合計。

(3)本文雖然對罕見枯水期各供水系統(tǒng)的調(diào)度方案進(jìn)行分析，但未對優(yōu)化調(diào)度方案進(jìn)行分析，以后還需根據(jù)優(yōu)化方法對調(diào)度水量進(jìn)行分解。