王曉云，岳麗麗，劉悅琳

（中水北方勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，天津 300222）

1 概況

黔南布依族苗族自治州（以下簡(jiǎn)稱黔南州）位于貴州省中南部，總面積26197 km2，轄都勻市、福泉市2市和甕安縣、貴定縣等10個(gè)縣，州府是都勻市。黔南州河流分屬長(zhǎng)江、珠江兩大流域的烏江、沅水和紅水河、柳江4個(gè)水系，水資源總量165.1億m3，境內(nèi)降水量豐沛，但時(shí)空分布不均，4—9月降水量為全年總降水量的80%左右，中部偏東南的降水較多，南部和北部降水較少。黔南州礦產(chǎn)、能源、生物和文化旅游資源豐富，分布較為廣泛，開(kāi)發(fā)潛力巨大。目前已探明礦產(chǎn)資源50多種，磷礦在全國(guó)具有重要地位。

黔南州甕安縣城現(xiàn)狀缺水嚴(yán)重，嚴(yán)重影響居民生活和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，缺水原因是磷煤礦產(chǎn)開(kāi)采和磷煤化工發(fā)展造成當(dāng)?shù)睾恿魉|(zhì)污染，同時(shí)城市、工業(yè)園沿河流建設(shè)，導(dǎo)致沒(méi)有興建滿足縣城生活用水水庫(kù)的條件，缺水問(wèn)題已成為制約甕安縣城建設(shè)和發(fā)展的瓶頸之一。福泉市區(qū)現(xiàn)狀供水水源供水量充足。福泉市馬場(chǎng)坪工業(yè)園和龍昌工業(yè)園除甕福集團(tuán)和國(guó)電福泉火電廠分別由黑塘橋水庫(kù)和高車(chē)水庫(kù)供水外，其他企業(yè)只能通過(guò)河道自備提水泵站取水或從生活供水管網(wǎng)臨時(shí)供水，擠占了灌溉和生態(tài)環(huán)境用水，缺乏供水保障，同時(shí)新入駐企業(yè)缺乏供水水源。

鳳山水庫(kù)工程是《貴州省黔南州甕福區(qū)域水資源配置規(guī)劃》中的重點(diǎn)水源工程[1]，位于貴州省黔南州福泉市境內(nèi)魚(yú)梁江上游、福泉市馬場(chǎng)坪區(qū)西南約3 km、魚(yú)梁江黑塘橋水庫(kù)現(xiàn)壩址下游約120 m，是黔南州規(guī)劃建設(shè)的一座大（2）型水庫(kù)。鳳山水庫(kù)工程任務(wù)以城鄉(xiāng)生活和工業(yè)供水為主，兼顧發(fā)電，并為退還擠占的生態(tài)和灌溉用水創(chuàng)造條件，總庫(kù)容1.04億m3，死水位為868 m，正常蓄水位為909 m，供水對(duì)象為甕安縣城、福泉市區(qū)、福泉市馬場(chǎng)坪工業(yè)園和龍昌工業(yè)園。水庫(kù)工程包括水源工程和輸水工程兩部分，水源工程主要建筑物包括擋水、泄水及消能建筑物、引水系統(tǒng)和電站廠房等，其中擋水建筑物為碾壓混凝土重力壩；輸水主要建筑物由壩上取水口、無(wú)壓調(diào)節(jié)池、起始端無(wú)壓隧洞、末端無(wú)壓隧洞、3座加壓泵站、輸水埋管、輸水明管、過(guò)河管橋、過(guò)河埋管、過(guò)路結(jié)構(gòu)和管道附屬建筑物等組成。

2 水資源供需分析

水資源供需分析是在需水量預(yù)測(cè)與可供水量預(yù)測(cè)基礎(chǔ)上，遵循一定的調(diào)度規(guī)則進(jìn)行徑流調(diào)節(jié)計(jì)算，是水利方案比選和評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)，是水資源配置的重要支撐。

2.1 需水預(yù)測(cè)

以受水區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展現(xiàn)狀和供用水現(xiàn)狀為基礎(chǔ)，依托豐富的自然資源和區(qū)位優(yōu)勢(shì)，按照國(guó)家、貴州省和黔南州對(duì)甕安縣和福泉市的功能定位，以國(guó)家、貴州省和黔南州已制定的發(fā)展戰(zhàn)略為指導(dǎo)，以城市總體規(guī)劃和工業(yè)發(fā)展規(guī)劃等為依據(jù)，考慮區(qū)域間協(xié)調(diào)發(fā)展，預(yù)測(cè)受水區(qū)設(shè)計(jì)水平年2030年經(jīng)濟(jì)社會(huì)指標(biāo)。需水預(yù)測(cè)按照居民生活、第三產(chǎn)業(yè)、生態(tài)環(huán)境和工業(yè)等行業(yè)分別預(yù)測(cè)。居民生活需水量采用定額法預(yù)測(cè)，第三產(chǎn)業(yè)需水量采用萬(wàn)元增加值用水量法進(jìn)行預(yù)測(cè)[2]，河道外生態(tài)環(huán)境需水量根據(jù)城區(qū)道路和綠地面積按定額法進(jìn)行預(yù)測(cè)。馬場(chǎng)坪工業(yè)園和龍昌工業(yè)園緊鄰福泉市區(qū)，園區(qū)主要為工業(yè)用水戶，采用萬(wàn)元增加值用水量法進(jìn)行預(yù)測(cè)，其他用水在城區(qū)需水預(yù)測(cè)中統(tǒng)一考慮，不再進(jìn)行單獨(dú)預(yù)測(cè)。農(nóng)村生活用水量采用定額法預(yù)測(cè)[3]。根據(jù)預(yù)測(cè)成果，2030年受水區(qū)總?cè)丝?3.4萬(wàn)人，其中城區(qū)人口61.40萬(wàn)人、農(nóng)村人口2.0萬(wàn)人，工業(yè)增加值123億元，第三產(chǎn)業(yè)增加值460億元。2030年受水區(qū)總需水量13765萬(wàn)m3，其中甕安縣城需水量3723萬(wàn)m3、福泉市區(qū)需水量2889萬(wàn)m3、馬場(chǎng)坪工業(yè)園工業(yè)需水量6037萬(wàn)m3、龍昌工業(yè)園工業(yè)需水量1116萬(wàn)m3。

2.2 當(dāng)?shù)厮纯晒┧款A(yù)測(cè)

根據(jù)受水區(qū)2030年需水預(yù)測(cè)成果和供水工程基本資料，在不考慮鳳山水庫(kù)供水的情況下，對(duì)當(dāng)?shù)厮催M(jìn)行可供水量計(jì)算。當(dāng)?shù)厮畮?kù)水源有高車(chē)水庫(kù)、甕償水庫(kù)、落馬塘水庫(kù)、水沖河水庫(kù)、勝土水庫(kù)、察耳巖水庫(kù)、平堡河螺絲沖引水工程，引提水工程包括馬場(chǎng)坪工業(yè)園企業(yè)自備泵站和龍昌工業(yè)園企業(yè)自備泵站，地下水為鳳山鎮(zhèn)泉水，其他水源為城區(qū)再生水。

可供水量為已建、在建和規(guī)劃工程按照河道生態(tài)用水優(yōu)先、供水優(yōu)先生活然后滿足工業(yè)、退還擠占灌溉用水和優(yōu)先考慮再生水利用等供水原則調(diào)算得出。對(duì)高車(chē)水庫(kù)、落馬塘水庫(kù)等供水任務(wù)調(diào)整較大的已建水庫(kù)進(jìn)行徑流調(diào)節(jié)計(jì)算，復(fù)核水庫(kù)可供水量；在建和規(guī)劃的甕償水庫(kù)和察耳巖水庫(kù)采用設(shè)計(jì)供水成果；河道引提水工程和集中供水的泉水工程設(shè)計(jì)水平年2030年可供水量維持現(xiàn)狀供水規(guī)模不變。

經(jīng)計(jì)算，當(dāng)?shù)厮垂こ炭偪晒┧?947萬(wàn)m3，其中向受水區(qū)供水量6430萬(wàn)m3；水庫(kù)供水工程2030年入庫(kù)徑流量11700萬(wàn)m3，總可供水量4392萬(wàn)m3，其中向受水區(qū)供水量3875萬(wàn)m3；再生水利用工程向河道外生態(tài)環(huán)境和火電廠等工業(yè)供水，向受水區(qū)年供水量1543萬(wàn)m3，再生水利用率達(dá)到30%。

2.3 水資源供需分析

在不考慮鳳山水庫(kù)供水的情況下，進(jìn)行水資源供需分析，受水區(qū)2030年需水量13820萬(wàn)m3，當(dāng)?shù)厮垂こ炭晒┧?430萬(wàn)m3，缺水量7335萬(wàn)m3。其中，甕安縣城缺水量1630萬(wàn)m3，福泉市區(qū)（含鳳山鎮(zhèn)）缺水量995萬(wàn)m3，馬場(chǎng)坪工業(yè)園缺水量3880萬(wàn)m3，龍昌工業(yè)園缺水量830萬(wàn)m3。

3 水資源配置方案比選

水資源配置以水資源供需分析為手段，在供需分析、滿足合理用水需求、有效增加供水、積極保護(hù)生態(tài)環(huán)境等措施進(jìn)行組合及分析的基礎(chǔ)上，對(duì)各種可行的水資源配置方案進(jìn)行生成、評(píng)價(jià)和比選，提出推薦方案。水資源配置是進(jìn)行工程總體布局的前提。

3.1 供水水源分析

福泉市境內(nèi)河流屬長(zhǎng)江流域的烏江水系與洞庭湖水系，可能的供水水源包括魚(yú)梁江干流、衛(wèi)阻河、后河、皮弄河、洗布河和浪波河，從地形、地質(zhì)、水質(zhì)、水資源量、現(xiàn)狀開(kāi)發(fā)利用情況等條件進(jìn)行分析后，僅魚(yú)梁江黑塘橋以上斷面具備繼續(xù)開(kāi)發(fā)利用的條件。

甕安縣境內(nèi)河流屬長(zhǎng)江流域的烏江水系與洞庭湖水系，其中烏江水系包括甕安河、烏江其他小支流、清水河左岸支流和老墳嘴河，洞庭湖水系包括長(zhǎng)嶺河。受水質(zhì)、地形條件、水量等因素影響，甕安河不能作為供水水源，同時(shí)受環(huán)境因素、地形條件等影響，甕安河境內(nèi)其他河流不能滿足甕安縣城生活用水要求，境內(nèi)僅烏江構(gòu)皮灘水庫(kù)可作為甕安縣供水水源。

因此，受水區(qū)供水水源從魚(yú)梁江和烏江選取。福泉市可能的供水水源僅為魚(yú)梁江上新建鳳山水庫(kù)，甕安縣城缺水問(wèn)題可通過(guò)烏江提水或鳳山水庫(kù)供水解決。

3.2 配置方案比選

為解決甕安縣和福泉市受水區(qū)的缺水問(wèn)題，擬定兩個(gè)水資源配置方案[4]：方案1為集中供水方案，考慮由鳳山水庫(kù)向福泉市受水區(qū)和甕安縣城生活供水；方案2為分散供水方案，考慮由鳳山水庫(kù)向福泉市受水區(qū)供水，烏江提水向甕安縣城生活供水。經(jīng)濟(jì)合理的水資源配置方案需要從水資源條件、地質(zhì)條件、施工條件、征地移民、環(huán)境影響、運(yùn)行管理、工程投資和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等方面進(jìn)行綜合比較分析。

3.2.1 方案1：集中供水方案

（1）水資源條件。鳳山水庫(kù)壩址1958—2014年共57 a系列多年平均天然徑流量為2.15億m3，多年平均流量為6.81 m3/s?？紤]設(shè)計(jì)水平年上游多年平均耗水量后，多年平均設(shè)計(jì)入庫(kù)徑流量為1.99億m3。水庫(kù)死水位868 m，正常蓄水位909 m，原始調(diào)節(jié)庫(kù)容9073萬(wàn)m3。壩址來(lái)水經(jīng)鳳山水庫(kù)調(diào)節(jié)后，可以滿足福泉市受水區(qū)用水需求和甕安縣城生活用水需求[5]。從水資源條件看，該方案鳳山水庫(kù)徑流量雖較小，但建設(shè)大型調(diào)蓄水庫(kù)，可滿足福泉市和甕安縣用水需要。

（2）地質(zhì)條件。鳳山水庫(kù)輸水系統(tǒng)包括輸水隧洞12.63 km、輸水干管50.17 km和三級(jí)泵站等。輸水線路經(jīng)過(guò)地區(qū)屬于低中山區(qū)，地面高程750～1300 m，相對(duì)高差一般100～300 m。輸水線路經(jīng)過(guò)地區(qū)地貌類型包括巖溶侵蝕地貌和構(gòu)造侵蝕地貌，以溶蝕侵蝕地貌為主，沿線植被茂密。輸水線路沿線穿越河谷地區(qū)，溝谷切割深度大，岸坡較陡。受風(fēng)化卸荷影響，輸水沿線局部地段有小規(guī)模崩塌現(xiàn)象，未見(jiàn)到大規(guī)模泥石流發(fā)育的地質(zhì)現(xiàn)象。輸水線路沿線碳酸鹽巖地層巖溶發(fā)育。該方案無(wú)制約性地質(zhì)因素。

（3）施工條件。鳳山水庫(kù)施工布置較為困難，工程區(qū)域缺乏天然砂礫石料，混凝土骨料需開(kāi)采加工砂巖和灰?guī)r獲得，水庫(kù)線路施工較為方便。

（4）征地移民。鳳山水庫(kù)工程建設(shè)征地處理范圍包括鳳山水庫(kù)淹沒(méi)影響區(qū)、水庫(kù)樞紐工程建設(shè)區(qū)、供水系統(tǒng)建設(shè)區(qū)等。水庫(kù)正常蓄水位909 m，淹沒(méi)影響耕地面積446.4 hm2、人口2072人，建設(shè)征地移民投資228161萬(wàn)元。

（5）環(huán)境影響。鳳山水庫(kù)位于清水江支流魚(yú)梁江上游，水質(zhì)較優(yōu)，為Ⅱ類。水庫(kù)建設(shè)范圍內(nèi)沒(méi)有珍稀動(dòng)植物分布，僅涉及福泉市灑金谷省級(jí)風(fēng)景名勝區(qū)和福泉市飲用水源保護(hù)區(qū)，不涉及其他環(huán)境敏感區(qū)域。

（6）運(yùn)行管理。鳳山水庫(kù)供水線路共設(shè)三級(jí)泵站，工程年運(yùn)行費(fèi)為5750萬(wàn)元，運(yùn)行管理集中且方便，單位供水運(yùn)行成本較低。

（7）工程投資。固定資產(chǎn)投資為429267萬(wàn)元，按國(guó)民經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)投資和年運(yùn)行費(fèi)進(jìn)行折現(xiàn)，費(fèi)用現(xiàn)值為465709萬(wàn)元。

3.2.2 方案2：分散供水方案

（1）水資源條件。鳳山水庫(kù)壩址1958—2014年共57 a系列多年平均天然徑流量為2.15億m3，多年平均流量為6.81 m3/s?？紤]設(shè)計(jì)水平年上游多年平均耗水量后，多年平均設(shè)計(jì)入庫(kù)徑流量為1.99億m3。

甕安縣境內(nèi)烏江河段位于構(gòu)皮灘水庫(kù)庫(kù)區(qū)，水庫(kù)壩址多年平均徑流量為226億m3，多年平均流量為716 m3/s；水庫(kù)調(diào)節(jié)庫(kù)容為31.54億m3，由于水庫(kù)調(diào)節(jié)庫(kù)容較大，水庫(kù)在枯水期出庫(kù)流量約為400～500 m3/s，完全能滿足甕安縣城用水的水量要求。鳳山水庫(kù)死水位868 m，正常蓄水位903 m，原始調(diào)節(jié)庫(kù)容6448萬(wàn)m3時(shí)可以滿足福泉市供水要求。從水資源條件看，烏江取水?dāng)嗝嫖挥跇?gòu)皮灘水庫(kù)庫(kù)區(qū)，烏江徑流量大，構(gòu)皮灘水庫(kù)調(diào)蓄能力也較強(qiáng)，與鳳山水庫(kù)（中型）聯(lián)合供水也可滿足供水區(qū)用水需要。

（2）地質(zhì)條件。輸水線路沿線建筑物主要由三級(jí)泵站及進(jìn)出水池、輸水管線、無(wú)壓輸水隧洞、倒虹吸及管橋相連接，供水線路總長(zhǎng)約31.195 km。工程區(qū)輸水線路經(jīng)過(guò)地區(qū)屬于低中山區(qū)，地面高程580～1250 m，高差一般100～300 m，沿線植被茂密。地貌類型包括巖溶侵蝕地貌和構(gòu)造侵蝕地貌，以溶蝕侵蝕地貌為主，沿線石丘、洼地相間，漏斗、落水洞眾多，溶洞、地下暗河發(fā)育。洼地、谷地展布方向呈EW向或SN向，與構(gòu)造線方向基本一致。該段輸水線路對(duì)應(yīng)地震基本烈度為Ⅵ度。隧洞大部分洞段在地下水位以下，可能出現(xiàn)涌水現(xiàn)象。該方案無(wú)制約性地質(zhì)因素。

（3）施工條件。鳳山水庫(kù)施工布置較為困難，工程區(qū)域缺乏天然砂礫石料，混凝土骨料需開(kāi)采加工砂巖和灰?guī)r獲得，水庫(kù)線路施工較為方便，與方案1施工條件基本相同；烏江提水線路取水工程為泵船，泵船位于構(gòu)皮灘水庫(kù)中，庫(kù)水位較高，施工導(dǎo)流難度較大，提水線路中無(wú)壓隧洞斷面較小，施工有一定困難。

（4）征地移民。鳳山水庫(kù)工程建設(shè)征地處理范圍包括鳳山水庫(kù)淹沒(méi)影響區(qū)、水庫(kù)樞紐工程建設(shè)區(qū)、供水系統(tǒng)建設(shè)區(qū)等。鳳山水庫(kù)正常蓄水位降低至903 m，淹沒(méi)影響耕地面積420.47 hm2、人口1535人；烏江提水方案建設(shè)征地為供水系統(tǒng)建設(shè)區(qū)。該方案建設(shè)征地移民投資為211147萬(wàn)元。

（5）環(huán)境影響。該方案從烏江提水，烏江上游磷礦開(kāi)采和磷化工對(duì)烏江水質(zhì)存在安全隱患，烏江提水水質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)較大；同時(shí)，烏江提水線路可能涉及礦產(chǎn)壓覆等問(wèn)題，區(qū)域地質(zhì)條件也有待進(jìn)一步勘察。

（6）運(yùn)行管理。該方案鳳山供水線路共設(shè)二級(jí)泵站，烏江供水線路共設(shè)三級(jí)泵站，需建設(shè)兩套運(yùn)行管理系統(tǒng)，年運(yùn)行費(fèi)用較高，為6660萬(wàn)元，運(yùn)行管理較不方便。

（7）工程投資及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。固定資產(chǎn)投資為424748萬(wàn)元，按國(guó)民經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)投資和年運(yùn)行費(fèi)進(jìn)行折現(xiàn)，費(fèi)用現(xiàn)值為473109萬(wàn)元。

3.2.3 水資源配置方案比選結(jié)論

兩方案從水源角度看，均可滿足供水區(qū)用水需要，且地質(zhì)條件相差不大，均無(wú)制約性地質(zhì)因素，費(fèi)用現(xiàn)值基本相當(dāng)，方案1建設(shè)征地移民安置補(bǔ)償投資較大，但從施工條件、環(huán)境影響和運(yùn)行管理方面考慮較優(yōu)。兩方案工程投資相差不大，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)基本相當(dāng)。

經(jīng)綜合考慮，水資源配置比選方案推薦采用鳳山水庫(kù)集中供水方案，水質(zhì)保障程度高，施工條件優(yōu)越，運(yùn)行管理方便，費(fèi)用現(xiàn)值較小，為較優(yōu)方案。因此，推薦鳳山水庫(kù)作為向福泉市和甕安縣供水的水源工程。

3.3 推薦水資源配置方案

受水區(qū)2030年需水量13765萬(wàn)m3，當(dāng)?shù)厮垂こ炭晒┧?430萬(wàn)m3，鳳山水庫(kù)可供水量7335萬(wàn)m3。受水區(qū)總供水量13765萬(wàn)m3，其中水庫(kù)工程供水量11210萬(wàn)m3、占81.4%，引提水工程供水量975萬(wàn)m3、占7.1%，泉水供水量37萬(wàn)m3、占0.3%，再生水利用工程供水量1543萬(wàn)m3、占11.2%。受水區(qū)供水水源以調(diào)節(jié)能力較高的水庫(kù)為主，水庫(kù)供水調(diào)節(jié)能力強(qiáng)，供水保障程度較高。

鳳山水庫(kù)多年平均供水量7110萬(wàn)m3。其中，向甕安縣城供水量（生活供水）1470萬(wàn)m3，向福泉市區(qū)供水量（生活供水）990萬(wàn)m3，向馬場(chǎng)坪工業(yè)園供水量（工業(yè)供水）3830萬(wàn)m3，向龍昌工業(yè)園供水量（工業(yè)供水）820萬(wàn)m3。

4 結(jié)論

（1）水資源配置可通過(guò)各種工程及非工程手段，改變水資源的天然時(shí)空分布，利用科學(xué)可行的方法對(duì)可利用的水資源在不同區(qū)域間、不同用水部門(mén)之間進(jìn)行時(shí)空調(diào)節(jié)及合理配置，水資源配置方案比選是在尋求配置方案總體效益最好的方法和手段，合理的水資源配置可以解決水資源供需矛盾，適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)用水的需求，實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用。

（2）鳳山水庫(kù)水資源配置方案比選將區(qū)域水資源配置格局進(jìn)行了優(yōu)化，通過(guò)集中供水方案和分散供水方案的比選，最終推薦通過(guò)建設(shè)鳳山水庫(kù)解決甕安縣水質(zhì)型缺水的問(wèn)題。其中，水庫(kù)向甕安縣城供水量（生活供水）1470萬(wàn)m3、向福泉市區(qū)供水量（生活供水）990萬(wàn)m3、向馬場(chǎng)坪工業(yè)園供水量（工業(yè)供水）3830萬(wàn)m3、向龍昌工業(yè)園供水量（工業(yè)供水）820萬(wàn)m3，為福泉市和甕安縣經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展提供了可持續(xù)的水資源保障，可有效助推區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展。