都昌縣第二水廠來用水量分析研究

曹開興，劉燕玲

(1.景德鎮(zhèn)市贛皖土木工程規(guī)劃設(shè)計有限責(zé)任公司，江西 景德鎮(zhèn) 333000；2.江西省樂平水利局，江西 景德鎮(zhèn) 333000)

1 項目概況

都昌縣第二水廠位于鄱陽湖北岸都昌縣都昌鎮(zhèn)周家?guī)X村委會界石吳自然村，地理坐標(biāo)：E116°12′44″，N29°14′53″。建設(shè)規(guī)模為6萬m3/d，取水口位于印山南邊約500m處。

2 來水量分析

2.1 徑流計算

本項目參考渡峰坑(二)、虎山、李家渡、梅港水文站4站1979-2017年39a日平均、月平均、年平均流量經(jīng)過面積，通過比擬法放大后相加，即可得到都昌縣第二水廠取水口斷面相應(yīng)時間的日平均、月平均、年平均流量資料系列。由于經(jīng)過面積比擬放大后各河徑流量為河口斷面的徑流量，所以區(qū)間范圍只是鄱陽湖湖面，面積較小，忽略不計。

利用上述資料，計算出都昌縣第二水廠6萬m3/日供水工程取水口斷面多年(1979-2016年)平均流量1311.8m3/s，多年平均年徑流量413.7億m3。都昌縣第二水廠6萬m3/日供水工程取水口斷面徑流量統(tǒng)計，見表1；都昌縣第二水廠供水工程取水口徑流量(來水量)月分配圖，見圖1。

表1 都昌縣第二水廠6萬m3/日供水工程取水口斷面徑流量統(tǒng)計

2.2 徑流合理性分析

統(tǒng)計都昌縣第二水廠6萬m3/d供水工程取水口斷面歷年(1979-2017年)年徑流量(徑流深)計算值和取水口斷面以上區(qū)域(流域)歷年平均年降水量(流域面雨量采用撫河、信江和饒河流域平均降水量的平均值)，參照鄱陽湖徑流模型[3]，點(diǎn)繪年徑流深與年平均降水量相關(guān)關(guān)系圖，取水口斷面年徑流量與流域年降水量相關(guān)關(guān)系圖，見圖2。取水口斷面月徑流量與流域月降水量相關(guān)關(guān)系圖，見圖3，都昌縣第二水廠6萬m3/d供水工程取水口斷面年徑流深與取水口斷面以上流域平均降水量相關(guān)關(guān)系良好，說明采用上述方法計算的取水口斷面徑流量基本合理。

圖1 取水口徑流量(來水量)月分配圖

圖2 取水口斷面年徑流量與流域年降水量相關(guān)關(guān)系圖

另外，點(diǎn)繪多年平均月徑流深與多年平均月降水量相關(guān)關(guān)系圖，取水口斷面月徑流量與流域月降水量相關(guān)關(guān)系圖，見圖3。兩者相關(guān)關(guān)系也較好，且有土壤含水量較大月份的點(diǎn)子多在趨勢線上方，土壤含水量較小月份的點(diǎn)子多在趨勢線下方的規(guī)律，從另一角度表明取水口斷面徑流量計算結(jié)果基本合理。

圖3 取水口斷面月徑流量與流域月降水量相關(guān)關(guān)系圖

3 設(shè)計徑流量

經(jīng)過面積比擬放大計算，面積比擬法相對水文比擬法具有放大作用[4]。都昌縣第二水廠6萬m3/日供水工程取水口斷面年平均徑流量和年、最小月、最小日平均流量系列進(jìn)行頻率分析計算，采用P-Ⅲ型曲線配線，以優(yōu)選參數(shù)(起始參數(shù)采用距法估計)與目估適線相結(jié)合(通過調(diào)整參數(shù)Cv和Cs，使小頻率部分的點(diǎn)子盡可能與頻率曲線擬合良好，且總體擬合度較高)，得到取水口斷面年平均流量、最小月平均流量、最小日平均流量頻率計算成果，都昌縣第二水廠取水口斷面徑流量頻率計算成果，見表2；都昌縣第二水廠供水工程取水口年徑流量頻率曲線圖，見圖4；都昌縣第二水廠取水口最小日平均流量流量頻率曲線圖，見圖5。

圖4 都昌縣第二水廠供水工程取水口年徑流量頻率曲線圖

表2 都昌縣第二水廠取水口斷面徑流量頻率計算成果

圖5 都昌縣第二水廠取水口最小日平均流量流量頻率曲線圖

經(jīng)驗頻率計算采用數(shù)學(xué)期望公式[5]：

Pm=m/(n+1)

(1)

式中：Pm為參數(shù)經(jīng)驗頻率；m為參數(shù)排序號；n為參數(shù)序列總數(shù)，本報告n =39。

起始參數(shù)估計公式為：

(2)

(3)

(4)

式中：X為年徑流量，億m3；K為歷年徑流量與其多年平均值的比值；Cv為年徑流量系列的變差系數(shù)；Cs為年徑流量系列的偏態(tài)系數(shù)。

為計算不同頻率的設(shè)計徑流量及其時間分配，需要選擇與設(shè)計徑流量相近的歷史某年作為典型年，以典型年的徑流量時間分配作為不同頻率設(shè)計徑流量的時間分配。

根據(jù)計算都昌縣第二水廠6萬m3/日供水工程取水口斷面流量資料，按典型年選擇原則，確定偏豐水年(P=20%)的典型年為2002年，平水年(P=50%)的典型年為1981年，偏枯水年(P=75%)的典型年為1996年，枯水年(P=97%)的典型年為2007年。都昌縣第二水廠6萬m3/日供水工程取水口斷面典型年徑流量年內(nèi)分配，取水口斷面典型年徑流量年內(nèi)分配，見表3。

表3 取水口斷面典型年徑流量年內(nèi)分配表 億m3，m3/s

4 用水量分析

都昌縣第二水廠6萬m3/日供水范圍內(nèi)自來水供水量(居民生活綜合用水量)呈逐年增加趨勢(見圖7)。論證前的2017年年供水量(居民生活年綜合用水量和企業(yè)用水量)1516.3萬m3，居民人均綜合用水量為205.6m3/d·人，企業(yè)萬元工業(yè)產(chǎn)值用水量95.9m3。都昌縣自來水公司年取供耗水量，見圖6。

圖6 都昌縣自來水公司年取供耗水量

規(guī)劃水平年2025年都昌縣第二水廠6萬m3/d供水工程服務(wù)范圍(供水范圍)內(nèi)自來水用水量(居民生活綜合用水量和企業(yè)生產(chǎn)用水量)需要達(dá)到2000.6萬m3/a，即54810m3/d；按照《室外給水設(shè)計規(guī)范》(GB50013-2006)規(guī)定，考慮10%的供水管網(wǎng)漏失率，則供水規(guī)模需要達(dá)到60291m3/d。

5 結(jié) 論

通過計算，都昌縣第二水廠取水口斷面多年(1979-2016年)平均流量1311.8m3/s，多年平均年徑流量413.7億m3，2025年居民生活與企業(yè)生產(chǎn)總用水量應(yīng)達(dá)到2000.6萬m3，即用水量可達(dá)54810m3/d規(guī)模。按照《室外給水設(shè)計規(guī)范》(GB50013-2006)規(guī)定，考慮10%的供水管網(wǎng)漏失率，則供水規(guī)模需要達(dá)到60291m3/d，年供水量2200.6萬m3/a，本項目來水量與供水量均能滿足。