摘要：为了解决北江大桥建设对白沙取水口的影响和肇庆高新区需水量的大幅增长，基于高新区取水、供水现状及存在问题，采用数理统计法和单位人口综合用水量指标法，对高新区近远期、远景需水量进行了分析，提出将白沙取水口迁建到一村供水方案，并对供水的保障率和可靠性进行了探讨，为同类供水项目建设提供了借鉴。
关键词：城市供水；数理统计法；需水量；取水口；迁建
肇庆市规划在白沙取水口上游300m处新建大旺至三水芦苞北江大桥，该大桥是落实“广佛肇经济圈”交通一体化的重要举措，具有巨大的社会效益，但随之会对下游300m处的白沙取水口造成影响，需对白沙取水口迁建工程进行探讨。
(资料图)
1概况
肇庆高新技术产业开发区（以下简称肇庆高新区）位于肇庆市区东部、北江与绥江交汇处，总面积96.7km2[1]，现有人口36万人。肇庆高新区是西江先进制造业走廊的领头羊，2020年实现GDP200.07亿元、增长5%，增速居全市第一。
2肇庆高新区取、供水现状及存在问题
2.1取水现状及存在问题
2.1.1取水现状
根据《肇庆市“十三五”实行最严格水资源管理制度考核工作实施方案》，肇庆高新区2020年用水总量控制指标为0.8亿m3[2]。目前，肇庆高新区共有4处取水口，取水水源均为北江，已批复年取水量合计7437万m3。其中，隶属于广东精英纺织服饰科技有限公司的取水口，年取水量200万m3；隶属于肇庆市大旺永华纺织厂的取水口，年取水量327万m3；隶属于肇庆高新区粤海水务有限公司的白沙取水口年取水量5110万m3，古塘取水口年取水量1800万m3。
2.1.2取水存在问题
根据调研，白沙取水口上游300m处拟新建大旺至三水芦苞北江大桥，在桥梁下游河段，由于水流流过桥孔时流速增大，致使下游近桥段成为冲刷区。再往下，水流又恢复原来流速，冲积物在此落淤。因此，取水构筑物一般设在桥后1000m以外的地方。古塘取水口及取水泵房设计规模为6万m3/d，不能满足古塘水厂扩建后的规模。目前，白沙取水口和古塘取水口都归高新区粤海水务有限公司管理，将军山水厂与古塘水厂分别取水管理不方便。2.2供水现状及存在问题2.2.1供水现状目前，肇庆高新区由粤海水务有限公司负责供水[3]。肇庆高新区粤海水务有限公司目前总供水能力为12万m3/d，公司下辖2座水厂，分别是将军山水厂（9万m3/d）和古塘水厂（3万m3/d）。
（1）将军山水厂。将军山水厂目前总供水能力为9万m3/d，已建一、二、三期工程；预留四期工程规模为5万m3/d。将军山水厂取水口为白沙取水口，取水泵房总规模为14万m3/d，土建一次实施，设备一期9万m3/d、二期14万m3/d。根据粤海水务有限公司提供的2011—2018年肇庆高新区用水统计资料，水厂供水范围内2018年全年取水总量为3015.09万m3，总售水量为2860.44万m3，其中工业用水量1716万m3、居民用水量572万m3、经济服务用水量372.44万m3、行政事业用水量200万m3。用水比例为：工业用水约占60%，居民用水约占20%，经济服务用水约占13%，行政事业用水约占7%。
（2）古塘水厂。古塘水厂设计规模为6万m3/d，目前，一期建成为3万m3/d，采用常规沉淀+过滤处理工艺，出水水质达到国家饮用水标准。2.2.2供水存在问题目前，肇庆高新区供水系统最急迫的问题是现有供水能力无法满足迅猛增长的用水需求。近5a来，肇庆高新区内的用水量逐年上升，其中2016年和2017年的年用水量增长率分别为9.20%和9.40%。2017年，肇庆高新区粤海水务有限公司最高日供水量为90499m3，已经超过粤海水务各水厂总供水规模，水厂超负荷运行。虽然2017年粤海水务有限公司成功收购古塘水厂并即将并网运行，但可以预见现有各水厂的供水能力仍然无法满足未来肇庆高新区的用水量需求。
3需水量预测
3.1供水范围及对象
本项目迁建取水口为将军山水厂、古塘水厂服务，供水范围覆盖整个肇庆高新区。本项目近期设计取水规模为14万m3/d，可取代将军山水厂白沙取水口的14万m3/d。项目建成投入运行后，将关闭白沙取水口，保留古塘取水口，以便于充分发挥本工程效益。设计基准年为2020年；设计水平年近期为2025年，远期为2030年，远景为2035年。
3.2预测方法本次通过供水年增长率法（数理统计法）和单位人口综合用水量指标法来预测肇庆高新区2025年的用水量，综合对比分析后确定其水平年的用水情况。
3.2.1供水年增长率法（数理统计法）
供水年增长率法（数理统计法）是根据城镇供水多年的统计资料，通过数理统计的方法预测用水量[4]，它建立在大量的统计数据基础之上，因此可信度较高。从粤海水务有限公司收集的2013—2020年肇庆高新区年取供水量增长情况，详见表1。由表1可知，从2016年起，肇庆高新区水厂的总取供水增长率较2016年以前增长明显，这与肇庆高新区2016年起经济高速发展密切相关，取水量年增长率基本在9%内，年均总取水量增长率为6.15%。但考虑到2020年以来全国经济增速放缓，年取水增长率亦不会维持高值，本次按年均总取水量增长率6.0%考虑，预测各规划水平年水厂总取水量，预测结果详见表4。
3.2.2单位人口综合用水量指标法
单位人口综合用水量指标法需水量为规划供水人口数乘单位人口综合用水量[5，6]。根据肇庆市历年统计年鉴查得肇庆高新区近年常住人口，并计算历年人口增长率，由肇庆高新区历年水资源公报查得人均综合用水量指标，统计成果详见表2。从表2可见，自2016年起，肇庆高新区人口增长明显，这与高新区经济发展及水厂取供水变化趋势较为一致，也从侧面反映了基础数据的合理性。而人均综合用水量自2016年起有所下降，这与肇庆市实行《肇庆市“十三五”实行最严格水资源管理制度考核工作实施方案》后社会整体加强节水意识有关。由于2016年后人口增长变化明显且2017—2019年人口增长率较为稳定，结合社会的发展趋势，本次采用2017—2019年的数据作为预测人口增长率的基础数据。2017—2019年年均人口增长率为5.14%，而这2a增长率基本维持在5.0%左右，考虑到疫情常态化后经济有所放缓且周边城市人口增长率逐年下降等实际情况，本次肇庆高新区人口增长率取4.0%。由于人均综合用水量变化较大且变化无明显规律，考虑到社会整体的节水意识及措施加强，未来人均综合用水量变化应不大，且这几年人均综合用水量围绕600m3上下波动，而该数字恰好为2014—2019年人均综合用水量的平均值，故本次预测各规划水平年的人均综合用水量均取600m3。由于肇庆市水资源公报明确了其统计的用水量为分配给用户的包括输水损失在内的毛用水量，所以本次由单位人口综合用水量指标法预测的用水量即为取水量。根据人口增长率及人均综合用水量，预测各规划水平年的用水量、人口及取水量，成果详见表3。
3.2.3综合分析
由供水年增长率法（数理统计法）及单位人口综合用水指标法分别预测肇庆高新区各规划水平年取水量，成果详见表4。根据上述两种计算方法所得的肇庆高新区取水量偏差基本在19%内，有一定差距。因供水年增长率法（数理统计法）是根据水厂供水多年的统计资料，通过数理统计的方法预测用水量，它建立在大量的统计数据基础之上，可信度较高，因此本次论证最终采用供水年增长率法（数理统计法）的预测成果。
4供水方案分析
4.1工程建设内容
为了解决肇庆高新区的供水需求，规划将白沙取水口迁建到一村取水口。肇庆高新区一村取水口迁建工程位于广东省肇庆市大旺高新区古塘取水口上游约200m处。取水头部拟建在大旺围K2+050处的距离堤顶165m的北江河床中。取水头部为2个D1620喇叭口，用5根DN500钢管桩固定，四周用PLW型拦污格网围护，两侧进水，上、下游分别设导流板除去杂草等漂、悬浮物，在常水位以上设检修平台以利巡视、清渣，格栅按顺水方向成45°角布置，以减少堵塞。引水管采用2根DN1600钢管，自流引水管水平轴线长228m。取水泵房拟建在大旺围K2+050处堤防背水侧，距离堤顶80m，在原取水口（白沙取水口）的上游约4km的位置。原水输水管从取水泵房出来后，沿大旺围管理界线外的区域平行大堤敷设约1.5km，沿亚铝大街北侧敷设约1km，沿长岸排渠左岸敷设2km，最后拐入古塘南路旁接入现状DN800、DN600、DN400管道。
4.2供水量分析
本项目的新建取水口是为将军山水厂、古塘水厂服务的，属于水厂的配套设施，因此取水口设施的规模跟水厂供水规模进行对应配套。根据相关规划安排，近期仍保留古塘取水口，远期及远景取消古塘及白沙取水口后，本次新建的一村取水口完全替代古塘及现状白沙取水口，由本取水口单独向肇庆高新区供水。近期肇庆高新区的取水由一村取水口及古塘取水口负责，根据肇庆高新区粤海水务有限公司（亚铝）取水许可证，自2015年到2025年古塘水厂允许的年取水量为1800万m3，折合平均日取水量为5万m3，而古塘水厂拟在近期内扩建，并按允许的年取水量进行取水。因此，肇庆高新区近期平均日取水量为16.5万m3，扣除古塘水厂的平均日取水量5万m3后才为一村取水泵房的近期平均日取水量，一村取水泵房的近期平均日取水量为11.5万m3。综上，本取水工程近期平均日取水量为11.5万m3，远期平均日取水量为22.0万m3，远景平均日取水量为29.5万m3。水厂取水规模由最高日取水量确定，2013—2020年各水厂的最高日取水量及平均日取水量统计详见表5。根据《室外给水设计标准》（GB50013-2018）[7]，当缺乏实际用水资料时，最高日城市综合用水的日变化系数宜采用l.1~1.5，水厂现状最高日变化系数在合理范围内，故本次最高日变化系数取1.2。水厂取水规模由最高日取水量确定，由预测的平均日取水量乘最高日变化系数后得到最高日取水量，得到本次预测的各规划水平年水厂取水规模，即本次预测的近期取水规模为13.8万m3/d，远期取水规模为26.4万m3/d，远景取水规模为35.4万m3/d。白沙取水口原设计规模为14万m3/d，迁建为一村取水口后，为了和前期可研批复取水规模保持一致，近期设计取水规模为14万m3/d，远期设计取水规模为28万m3/d，远景设计取水规模为38万m3/d。
4.3供水可靠性分析
规划选用北江作为大旺片区的水厂的取水水源。备用水源选用四会大沙水厂绥江取水口以北或大南山水库。
4.3.1取水可行性分析
北江马房—思贤滘河段水量丰富，多年平均径流量为1620m3/s[8]，丰水期平均流量为2520m3/s，枯水期平均流量为714m3/s，历年枯水期最小平均流量为235m3/s。根据水文监测数据，取水断面天然来水97%保证率的日均径流量为225m3/s，取水泵站最大引水量为4.40m3/s，取水流量仅占97%保证率的日均径流量的1.96%，对北江水资源量的影响不大。因此，本工程在北江取水是有保障的。
4.3.2水源水质情况
北江在本区的河段水质清澈，目前拟建取水点位于二级水源保护区范围，待肇庆高新区调整饮用水水源保护区后，位于一级水源保护区范围。根据2020年肇庆市地表水环境质量公示成果，2020年北江流域大旺区段全年水质情况为Ⅱ类，汛期和非汛期河段水质均为Ⅱ类。肇庆高新区粤海水务有限公司每日、每月对水源水不同水质指标进行检测。由检测结果可知，本项目水源北江水质历年来均可达到地表水环境质量标准Ⅱ类标准。
5结语
通过分析探讨可知，将白沙取水口迁建到一村，从北江吸取优质原水，水量充足、水质有保障，近期向将军山水厂提供原水，远期和远景向将军山水厂、古塘水厂、新规划水厂提供原水，以满足肇庆高新区人民日常生产生活需要，方案可行，为项目建设提供了科学依据。
参考文献
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作者:黄新平 单位:中山市水利水电勘测设计咨询有限公司
