曹軍 遵義水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院

1.項(xiàng)目背景

遵義市位于貴州省北部，其中心城區(qū)是國(guó)務(wù)院首批公布的全國(guó)24個(gè)歷史文化名城之一，是黔北政治、經(jīng)濟(jì)、文化中心及貴州北線旅游中心，是黔北交通、通訊樞紐，是工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快、第三產(chǎn)業(yè)較發(fā)達(dá)的區(qū)域性中心城市。湘江河為烏江左岸的一級(jí)支流，發(fā)源于遵義市北部，由北向南穿過(guò)中心城區(qū)，是遵義市城區(qū)最大的的河流，是遵義市這座紅色名城的母親河。然而，隨著城市的發(fā)展，城市對(duì)中心城區(qū)河流湘江河的水資源取水需求日益加大，與之共存的是污水排放量的不斷加大，導(dǎo)致水生態(tài)環(huán)境趨于惡化，特別是上游建設(shè)了一座海龍水庫(kù)和北郊水庫(kù)后，將上游河水用作了遵義市城市供水，幾乎不下放生態(tài)用水，導(dǎo)致城區(qū)河道在枯季河水流速很緩，水質(zhì)惡化，水生態(tài)水環(huán)境情況一度相當(dāng)惡劣。

為落實(shí)習(xí)近平總書(shū)記治水新思路，助推國(guó)家生態(tài)文明試驗(yàn)區(qū)的建設(shè)，搶抓長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展機(jī)遇，加快遵義市經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)，保障湘江河生態(tài)健康永續(xù)利用，2017年初，環(huán)保部在湘江河干流的打秋坪河段設(shè)置了1個(gè)國(guó)控考核斷面，省市級(jí)環(huán)保部門(mén)也在干支流上分別設(shè)置了6個(gè)考核斷面，考核水質(zhì)目標(biāo)均為Ⅲ類(lèi)。但在2017年時(shí)，湘江河河水水質(zhì)自上游到下游分別是Ⅲ類(lèi)～Ⅴ類(lèi)，越靠近下游的打秋坪國(guó)控考核斷面，水質(zhì)越差。針對(duì)實(shí)際存在的水質(zhì)問(wèn)題，遵義市地方各級(jí)政府高度重視，規(guī)劃了一系列工程項(xiàng)目來(lái)改善城區(qū)河道水質(zhì)，主要有面源治理、雨污分流、污水管網(wǎng)及處理廠改造、生態(tài)補(bǔ)水、水生態(tài)修復(fù)等。其中對(duì)河道采取生態(tài)補(bǔ)水措施是水質(zhì)改善的非常重要的一環(huán)，綜合遵義市周邊水資源狀況，經(jīng)規(guī)劃設(shè)計(jì)，建設(shè)了一項(xiàng)跨流域調(diào)水項(xiàng)目，即遵義市湘江河上游河段生態(tài)補(bǔ)水工程。

2.補(bǔ)水量計(jì)算

根據(jù)《水域納污能力計(jì)算規(guī)程》（GBT25173-2010），打秋坪國(guó)控考核斷面及其他省市級(jí)斷面需達(dá)到Ⅲ類(lèi)水質(zhì)的目標(biāo)要求，以河道天然流量及現(xiàn)狀水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，綜合考慮面源治理效果、污水管網(wǎng)及處理廠排放量及水質(zhì)、水生態(tài)修復(fù)后的自?xún)裟芰Φ纫蛩?，采用水量平衡方法?jì)算湘江河的水環(huán)境補(bǔ)水量。以90%保證率下的入河天然徑流為流量邊界條件，降解系數(shù)根據(jù)遵義市河網(wǎng)特征及污染物排放量綜合確定，污水收集率按95%-98%考慮，中水回用率按照20%考慮，徑流污染年SS總量去除率按照50%確定，并考慮上游水庫(kù)取水、河道蒸發(fā)用水及巖溶地區(qū)滲漏失水。

綜上因素，湘江河的水量平衡計(jì)算共計(jì)算8個(gè)河道單元，7個(gè)水庫(kù)單元，10個(gè)污水處理廠單元，共計(jì)25個(gè)單元。最終計(jì)算出湘江河上游在最枯季所需最大生態(tài)補(bǔ)水量為1.14m/s。但并非全年各個(gè)時(shí)段都需按該流量進(jìn)行補(bǔ)水，在雨季徑流量較為充沛的季節(jié)，可減小補(bǔ)水量甚至不補(bǔ)水，因此，若有一個(gè)可調(diào)蓄的水庫(kù)在上游調(diào)蓄，則可適當(dāng)減小調(diào)水流量，縮減工程投資和取水影響。經(jīng)分析，湘江河上游一支流上建有一座北關(guān)水庫(kù)，若將水調(diào)至北關(guān)水庫(kù)再下放至湘江河，結(jié)合北關(guān)水庫(kù)的調(diào)蓄能力考慮，僅需從外流域調(diào)水1.0m/s，即可為湘江河補(bǔ)水1.16m/s，滿足補(bǔ)水需求。

3.補(bǔ)水水源選擇

（1）水質(zhì)要求。由于湘江河考核斷面以上的現(xiàn)狀水質(zhì)為Ⅲ類(lèi)～Ⅴ類(lèi)，而根據(jù)各級(jí)考核斷面相應(yīng)考核部門(mén)的規(guī)定，斷面的水質(zhì)要求必須為Ⅲ類(lèi)，要達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，補(bǔ)水水源的水質(zhì)必須優(yōu)于Ⅲ類(lèi)，最好在Ⅱ類(lèi)或近Ⅱ類(lèi)，方能與湘江河自身河水“中和”后提升河道水質(zhì)，保證考核斷面水質(zhì)長(zhǎng)期達(dá)到Ⅲ類(lèi)。

（2）水源選擇。湘江干流主源喇叭河上建有海龍水庫(kù)(中型)，其任務(wù)為城市防洪和城市供水(供水能力9萬(wàn)t/d)，是遵義市中心城區(qū)主供水水源之一，因此不宜作補(bǔ)水水源。湘江另一條主要支流高坪河流域內(nèi)只有一座北關(guān)水庫(kù)，但規(guī)模小，無(wú)充裕水量，而且河道整體流域面積小枯流小(P=90%月枯水流量0.301m/s)，不具備補(bǔ)水條件。

經(jīng)分析，湘江河上游周邊較近的、水量相對(duì)較豐富的、水質(zhì)達(dá)到優(yōu)良(Ⅱ類(lèi)或近Ⅱ類(lèi))的、提水揚(yáng)程較低的補(bǔ)水水源僅有仁江，仁江流域與湘江河流域相鄰，已建較大水利工程有中橋水庫(kù)(中型)，支流后水河上建有后水河水庫(kù)(中型)、麻溝河上建有麻溝水庫(kù)(中型)，干流上規(guī)劃有長(zhǎng)灘水庫(kù)。以“水量滿足要求、取水對(duì)下游河道水生態(tài)影響小、實(shí)施難度小”為原則，選擇取水處為中橋水庫(kù)庫(kù)尾魚(yú)劍灘河段，取水處流域面積501m。根據(jù)鄰近水文站水文資料按年最小月排頻分析計(jì)算，取水處多年平均流量8.16m/s，可滿足補(bǔ)水流量需求。按1.0m/s調(diào)水至湘江河后，余下的水量也足夠保證河道不斷流，不會(huì)對(duì)仁江該河段的生態(tài)環(huán)境造成不良影響。

（3）取水對(duì)中橋水庫(kù)的影響。近期影響分析：由于中橋水庫(kù)是遵義市中心城區(qū)重要的供水水源，因此在中橋水庫(kù)庫(kù)尾取水，必須研究取水對(duì)中橋水庫(kù)供水的影響。中橋水庫(kù)建成于2015年，正常庫(kù)容庫(kù)容5570萬(wàn)m，設(shè)計(jì)水平年（2030）日供水量30萬(wàn)m/d，但在2017年時(shí)，由于城市發(fā)展還未達(dá)到規(guī)劃規(guī)模，需水量不夠大，中橋水庫(kù)只承擔(dān)了15萬(wàn)m/d的日供水量，尚余水15萬(wàn)m/d可供生態(tài)補(bǔ)水，折算流量為1.74m/s，大于仁江提水流量1.00 m/s，因此，近期內(nèi)仁江向湘江干流補(bǔ)水對(duì)中橋水庫(kù)的城市供水功能無(wú)不良影響。

遠(yuǎn)期影響分析：遠(yuǎn)期來(lái)看，計(jì)劃于2025年前在仁江上游相鄰流域建成的文星水庫(kù)(大2型)可通過(guò)調(diào)水進(jìn)入后水河水庫(kù)，向下游的中橋水庫(kù)補(bǔ)水1.0 m/s(根據(jù)文星水庫(kù)可研初步成果，文星水庫(kù)滿足供水功能后尚余水約3200萬(wàn)m/a)，因此，待文星水庫(kù)建成后，即使中橋水庫(kù)30萬(wàn)m/d的設(shè)計(jì)供水能力滿負(fù)荷發(fā)揮，其可供水量依舊不會(huì)受到取水補(bǔ)向湘江的影響。

（4）補(bǔ)水終點(diǎn)的選擇。將仁江的水補(bǔ)到湘江河上游的位置，按就近、施工條件好、入河影響小的原則進(jìn)行選擇。經(jīng)研究，選擇在湘江河上游支流高坪河上的北關(guān)水庫(kù)為宜。北關(guān)水庫(kù)正常蓄水位庫(kù)容115萬(wàn)m，但因城市建設(shè)截?cái)嗔撕拥?，現(xiàn)狀入庫(kù)徑流很小，水庫(kù)長(zhǎng)期處于低水位蓄水狀態(tài)。豐水時(shí)段由仁江河提水1.0m/s至北關(guān)水庫(kù)將其蓄滿，枯水時(shí)段調(diào)節(jié)補(bǔ)充下放生態(tài)流量，還可增加生態(tài)補(bǔ)水流量0.16 m/s，使得總補(bǔ)水量達(dá)到1.16m/s。并且，補(bǔ)水至北關(guān)水庫(kù)再下放，不僅可以使北關(guān)水庫(kù)再現(xiàn)生機(jī)，還可以對(duì)水庫(kù)周邊環(huán)境產(chǎn)生非常良好影響，提高周邊居民的生活品質(zhì)，提升區(qū)域土地開(kāi)發(fā)價(jià)值。

此外，將河、湖、庫(kù)等水體通過(guò)工程措施進(jìn)行連接，充分利用已成水利工程進(jìn)行調(diào)配水來(lái)解決區(qū)域性水資源短缺，是符合國(guó)家近年來(lái)相關(guān)的河湖連通政策的。本工程按該方案定稿后，爭(zhēng)取到了國(guó)家河湖連通專(zhuān)項(xiàng)資金5500萬(wàn)元，為工程的建設(shè)資金保障打下了良好的基礎(chǔ)。

4.補(bǔ)水工程設(shè)計(jì)

由于該跨流域補(bǔ)水項(xiàng)目的取水點(diǎn)仁江魚(yú)劍灘河段高程為816m左右，而終點(diǎn)北關(guān)水庫(kù)的正常蓄水位為920.50m，且到達(dá)北關(guān)水庫(kù)之前需翻越北關(guān)水庫(kù)左岸埡口，高程約932m，比取水點(diǎn)高出100余米，因此必須布設(shè)提水泵站才能將仁江河水提水至北關(guān)水庫(kù)。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況，提水泵站選擇建在仁江河岸邊，為河岸地面式泵站，設(shè)計(jì)提水流量為1.0m/s，裝機(jī)功率3360kw，設(shè)計(jì)提水揚(yáng)程146m。

由于取水點(diǎn)仁江魚(yú)劍灘河段距終點(diǎn)北關(guān)水庫(kù)直線距離約10km，因此需鋪設(shè)輸水管道連接泵站及北關(guān)水庫(kù)。輸水管線沿線均為山區(qū)地形，上下起伏的情況較多，若泵站直接加壓提水到北關(guān)水庫(kù)，則由于管徑大，管線長(zhǎng)，起伏落差大，使得管道的水錘壓力極難控制，對(duì)管材要求非常高，且管道上設(shè)置的防水擊保護(hù)設(shè)備較多，致使投資加大，后期運(yùn)行可靠性較低，一旦出現(xiàn)故障則可能引發(fā)較大事故。因此選擇在泵站左岸的山頭上建一座上水池，泵站提水經(jīng)上水池中轉(zhuǎn)后，再通過(guò)輸水管以重力自流的方式輸水至北關(guān)水庫(kù)，這樣的輸水方式更加安全可靠，雖有可能出現(xiàn)提水量大于輸水量時(shí)上水池溢滿造成水量損失的問(wèn)題，但可通過(guò)監(jiān)測(cè)設(shè)備觸發(fā)自動(dòng)控制系統(tǒng)來(lái)解決。上水池之后布設(shè)長(zhǎng)10.16km的輸水管道，管徑1.1m，材質(zhì)為球墨鑄鐵管。

5.建設(shè)模式評(píng)述

湘江河上游生態(tài)補(bǔ)水工程屬社會(huì)公益項(xiàng)目，僅產(chǎn)生社會(huì)環(huán)境效益，無(wú)經(jīng)濟(jì)效益，其成本應(yīng)由政府承擔(dān)。但在建設(shè)時(shí)政府由于財(cái)政資金緊張，也無(wú)好的融資平臺(tái)，因此工程建設(shè)采用了PPP模式，由政府公共部門(mén)與社會(huì)資本(企業(yè))建立起“利益共享、風(fēng)險(xiǎn)共擔(dān)、全程合作” 的共同體關(guān)系，成立PPP項(xiàng)目公司，負(fù)責(zé)項(xiàng)目從融資、設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)到項(xiàng)目最后的移交等全過(guò)程的運(yùn)作。本PPP項(xiàng)目合作期為30年，含建設(shè)期2年、運(yùn)營(yíng)期28年。

經(jīng)計(jì)算，工程建設(shè)投資為17981萬(wàn)元，年運(yùn)行直接成本為1647萬(wàn)元，按項(xiàng)目運(yùn)行30年來(lái)算，直接成本為67301萬(wàn)元。在采用PPP模式運(yùn)作后，由PPP項(xiàng)目公司全權(quán)負(fù)責(zé)建設(shè)運(yùn)行，政府則分30年向PPP項(xiàng)目公司每年支付年等額還本付息3919萬(wàn)元，30年共計(jì)117570萬(wàn)元。相對(duì)于政府自籌資金的模式，政府雖短期內(nèi)無(wú)需考慮融資困難的問(wèn)題，但實(shí)際最終多支出了近5億元，在一定程度上加大了日后的財(cái)政支付壓力。因此，對(duì)于此類(lèi)沒(méi)有經(jīng)濟(jì)效益，且運(yùn)行成本較高的項(xiàng)目來(lái)講，在財(cái)政狀況允許、有國(guó)家資金渠道的情況下，宜盡量選擇政府自籌資金建設(shè)，降低日后長(zhǎng)期的財(cái)政還款負(fù)擔(dān)。

6.補(bǔ)水效果

該項(xiàng)目于2019年6月動(dòng)工建設(shè)，2020年10月進(jìn)入試運(yùn)行。向湘江河補(bǔ)水后，湘江河城區(qū)河段原來(lái)的“死水”變成了“活水”，很多河段清澈見(jiàn)底，水生生物種群得以良好的生存環(huán)境，白鷺等水棲鳥(niǎo)類(lèi)也日漸增多，得到了人民群眾的高度評(píng)價(jià)。河道上的十來(lái)座景觀壩壩頂水深都達(dá)到9cm以上，從而形成連續(xù)水簾的城區(qū)“小瀑布”，水景觀效果良好。由于有了新鮮的水源補(bǔ)充，加上雨污分流等項(xiàng)目的逐步實(shí)施，遵義市中心城區(qū)的水環(huán)境及水生態(tài)的改善立竿見(jiàn)影，以流動(dòng)水體的靈性和河流生態(tài)的多樣性提升城市品位，形成水景觀與區(qū)域其他基礎(chǔ)建設(shè)做到有機(jī)結(jié)合，對(duì)提升遵義城市形象和旅游品味具有積極意義。在2021年的水質(zhì)斷面考核中，大部分?jǐn)嗝嫠|(zhì)都達(dá)到了Ⅲ類(lèi)，說(shuō)明項(xiàng)目取得了良好的效果。

7.結(jié)語(yǔ)

遵義市實(shí)施的湘江河跨流域補(bǔ)水項(xiàng)目，從滿足水質(zhì)目標(biāo)考核的目的進(jìn)行規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)的過(guò)程中，實(shí)事求是明確了生態(tài)補(bǔ)水在改善水環(huán)境水生態(tài)當(dāng)中的重要作用，并對(duì)補(bǔ)水方案進(jìn)行了全方位的論證和優(yōu)化，爭(zhēng)取到了國(guó)家資金，確保在不良影響最小的情況下達(dá)到補(bǔ)水目的，最終該項(xiàng)目也取得了很好的效果，對(duì)地方環(huán)?？己诉_(dá)標(biāo)，以及城市水環(huán)境的提升做出了重大貢獻(xiàn)。隨著國(guó)家對(duì)生態(tài)文明建設(shè)的要求越來(lái)越高，類(lèi)似的項(xiàng)目也會(huì)越來(lái)越多，對(duì)于如何規(guī)范、科學(xué)、合理、完善的制定設(shè)計(jì)方案，本項(xiàng)目具備一定的參考價(jià)值，也提供了一些經(jīng)驗(yàn)借鑒。