朱启林 陈柯瑾
昭通市水利水电勘测设计研究院
摘要：昭通市位于云南省东北部，市政府驻地昭阳区，是全市政治、经济、文化中心，现状城市供水以渔洞水库为主，供水水源单一且互补性差。黑石罗水库为昭阳中心城市的应急和备用供水水源，通过城市需水预测、黑石罗水库水资源优化配置和供水工程设计，以供定需确定城市应急供水量和供水方案。
关键词：昭阳中心城市；应急供水；黑石罗水库；润昭引水
1 城市概况
昭通市位于云南省东北部，是云南省的北大门。2018年全市辖9县1区1市，国土面积2.24万km2，常住人口559.1万人，城镇化率34.55%，生产总值889.54亿元。历史上昭通是中原文化进入云南的重要通道，素有“锁钥南滇，咽喉西蜀”之称和资源“金三角”之美誉。昭通中心城市“一城三区”是昭通中心城区未来发展的一个空间格局，“一城”是指昭通中心城市，“三区”是指昭通中心城市由昭阳、鲁甸、靖安三个片区构成，昭阳片区以全市政治、经济、文化为中心的昭阳主城区为核心，以渝昆高铁、轨道交通建设为引擎，辐射带动以高原特色农业产业为主的鲁甸片区、以易地搬迁安置和工业为主的靖安片区发展。
2 现状城市供水情况
2018年昭阳区常驻人口85.51万人，其中城镇人口42.58万人、农村人口42.93万人，城镇建成区面积44.5km2。昭阳主城区人口38.3万人，城市供水量4350万m3，其中渔洞水库供水量4100万m3，大龙洞泉水、地下水开采等供水量250万m3。现状城市供水水源单一，互补性差。
渔洞水库位于昭阳主城区西北18km的洒渔河上游居乐河上，是一座以农业灌溉为主，兼有发电、工矿和城市供水，向下游补水等综合利用的大（2）型水利工程。水库控制径流面积709km2，多年平均径流量36500万m3，正常蓄水位1985.00m，总库容36400万m3，设计供水量21200万m3，对下游电站补水5500万m3。水库于1992年动工建设，1996年下闸蓄水，2000年开始供水，是昭阳区、鲁甸县主要供水水源。
渔洞水库径流区人口密度大，耕作率高，森林植被覆盖率低，水土流失严重，生态环境脆弱，径流夹带泥沙和污染物进入水库，对水库水质影响较大，水库水质已从蓄水初期的Ⅰ、Ⅱ类水质逐步向Ⅲ类水质过渡，并呈现进一步恶化的趋势，水库水质将存在较大的安全隐患和供水风险，一旦渔洞水库不能正常供水，后果极其严重，必须开发新的供水水源，通过多水源供水来保证城市供水安全。
3 城市需水预测
昭阳中心城市人口自然增长率采用8‰、机械增长率采用30‰，设计水平年2035年城市人口72.2万人。城市用水量包括城市中居民生活用水、公共设施用水、工业企业生产过程和职工生活用水、浇洒道路用水、绿地用水、管网漏损等水量，根据《城市给水工程规划规范》（GB20582—2016）、《城市综合用水量标准》（SL367—2006），采用多种方法分析计算，并结合现状实际供水量综合分析后合理取值。
（1）人口综合用水指标法
根据SL367—2006中的人口综合用水指标法计算，现状、设计水平年人口综合用水指标分别采用110、125[m3/（人?a）]，预测现状、设计水平年城市年用水量分别为4213、9025万m3。
（2）城市综合用水量指标法
根据GB20582—2016中的城市综合用水量指标法计算，其中：城市综合用水量指标法q1现状、设计水平年分别采用0.40、0.45[万m3/（万人?d）]，日变化系数k采用1.3，预测现状、设计水平年城市年用水量分别为4301、9122万m3。
（3）综合生活用水量指标法
根据GB20582—2016中的综合生活用水量指标法计算，其中：综合生活用水量指标q2现状、设计水平年分别采用200、220[L/（人?d）]，工业用水量与综合生活用水量比值s现状、设计水平年分别采用0.55、0.70，其他用水（市政用水及管网漏损）系数m现状、设计水平年分别采用0.25、0.20，日变化系数同上，预测现状、设计水平年城市年用水量分别为4167、9098万m3。
（4）城市需水量
上述3种方法分析计算成果相差不大，现状、设计水平年城市年用水量最大值比最小值分别相差134、97万m3，相差比例分别为3.23%、1.08%，推荐采用成果略大的城市综合用水量指标法成果。计入水源工程至水厂之间2%的输水损失，现状、设计水平年城市年需水量分别为4387、9305万m3（平均流量分别为1.39、2.95m3/s），预测现状城市年需水量比水源工程实际年供水量4350万m3多37万m3（0.86%），预测成果基本合理。
4 城市应急和备用供水水源工程
黑石罗水库位于昭阳主城区西北26km的洒渔河左支流冷水河上，水库控制径流面积305km2，多年平均径流量13650万m3。工程任务是集镇、农村生活供水和农田灌溉供水，水库正常蓄水位2048.50m，总库容4992.1万m3，设计供水人口15.1万人、牲畜18.1万头，设计灌溉面积5.5万亩，设计供水量4125万m3，其中生活供水1075万m3、灌溉供水3050万m3。水库枢纽工程于2012年开工建设，2016年12月25日下闸蓄水，灌区工程在建。
黑石罗水库水资源丰富、水质优良、位置较高，是昭阳中心城市较为理想的应急和备用供水水源。昭通市水利局以《关于将黑石罗水库列入昭阳中心城市应急和备用供水水源的请示》（昭市水〔2015〕55号）上报云南省水利厅，云南省水利厅以云水规计〔2015〕97号批复，同意把黑石罗水库作为昭阳中心城市应急和备用供水水源，要求切实做好渔洞水库水源地水污染防治工作和统筹规划建设，认真处理好黑石罗水库应急向昭阳城区供水过程中对水库原受水区的供水影响问题。昭通市水利水电勘测设计研究院承担了昭阳中心城市应急和备用供水的勘察设计，经过多方案比较论证，提出黑石罗水库水资源优化配置规划和供水工程设计，具体方案是：
（1）黑石罗水库城市应急供水量由水库原设计枯季下游洒渔河梯级电站供水量和减少水库原设计灌区供水量供给。黑石罗水库原设计下游河道供水量由生态流量和下游洒渔河梯级电站供水量组成，其中枯季（12-5月）下游河道供水量按天然来水量调蓄后平均下泄（P=75%设计枯水年供给下游电站用水量906万m3），黑石罗水库枯季下游电站供水量采用水量置换的方式由渔洞水库供给，将其预留作为昭阳中心城市的应急供水量和由润昭引水工程向渔洞水库北干渠系原设计提水灌区自流供水（提水灌区缓建，目前无灌溉），供需水平衡后可解决1.9万亩灌区灌溉，灌溉供水量568.6万m3。黑石罗水库对城市应急供水时，相应减少黑石罗水库灌区供水比例。
（2）供水工程分两期建设：一期工程新建润昭引水工程，从黑石罗水库有压引水至洒渔镇，分出城市应急供水管接入现有渔洞水库向城市供水的输水管道，润昭引水工程继续向东引水进入昭鲁坝子北部的旧圃、北闸、太平等乡镇办事处，穿过昭阳城市北部新区（设城市供水分水口）向东南布置到小龙洞、守望、布嘎等乡镇，覆盖包括渔洞水库北干渠系原设计提水灌区在内的昭鲁坝子北部干旱缺水缓丘高地，控制渔洞水库自流灌区以上耕地13.5万亩，并向灌区内段家石桥水库（中型）和北闸等3座小（1）型水库补水，将现有水利设施联结成网，充分挖掘己建水库工程供水潜力；二期工程在黑石罗水库上游干流上新建岔河水库调节径流，由黑石罗水库输水渠道和润昭引水工程向靖安新区、昭鲁坝子北部干旱缺水缓丘高地供水。工程布置见图1。
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5 城市应急供水方案
城市应急供水根据《城市供水应急和备用水源工程技术标准》（CJJ/T 282-2019）进行分析，水源风险期应急水源供水量根据风险期城市平均日综合用水量、供水压缩比及应急供水时间综合确定，昭阳中心城市用水类型属于节约型，生活用水、公共设施用水压缩比例为10%～30%，工业用水压缩比例为30%～50%，道路浇洒及绿化用水压缩比例为50%～80%。水源风险类型主要是水源水质恶化，渔洞水库属多年调节水库，径流区人口多、耕地多，水资源保护难度较大，水源水质恶化风险较高、历时长，一旦水质恶化，难于短期内恢复，因此城市供水的影响时间采用规范的上限，为120天。城市应急供水方案通过P=75%、P=95%两种干旱典型年供需水平衡和黑石罗水库径流调节，按以供定需原则确定，其中：
（一）P=75%中等干旱年
当城市应急供水时间发生在2～5月，生活用水压缩比例采用30%，灌溉用水压缩比例采用50%，城市综合供水压缩比取32%，扣除其他水源供水量，黑石罗水库城市应急供水平均流量2.0m3/s，至5月末水库运行至死水位，基本满足城市应急供水要求；当城市应急供水时间发生在6月，按上述供水压缩比例，5月末水库需预留城市应急供水量194.4万m3。
（二）P=95%特大干旱年
选择两种来水典型年进行城市应急供水分析，一种典型年为P=75%中等干旱年来水典型，另一种典型年为原初步设计P=95%特大干旱年来水典型。
（1）P=75%中等干旱年来水典型
当城市应急供水时间发生在2～5月，生活用水压缩比例采用35%，灌溉用水压缩比例采用50%，城市综合供水压缩比取42%，黑石罗水库城市应急供水平均流量1.7m3/s，至5月末水库运行至死水位，基本满足城市应急供水要求；当城市应急供水时间发生在6月，按P=75%中等干旱年供水压缩比例，5月末水库需预留应急供水库容380.8万m3。
（2）原初步设计P=95%特大干旱来水典型
较为不利工况为6～7月城市应急供水，按P=75%中等干旱年供水压缩情况，5月底水库需预留城市应急供水量670万m3，至7月末水库运行到死库容，才能满足城市应急供水要求。
综合上述分析计算成果，黑石罗水库设置城市应急供水限制水位2025.50m，预留城市应急供水量670万m3，中等干旱年城市应急供水综合压缩比32%，黑石罗水库城市应急供水平均流量2.0m3/s。
6 结语
昭阳中心城市2035年设计水平年城市需水源工程供水量9305万m3，平均供水流量2.95m3/s，城市供水水源以渔洞水库为主，城市应急和备用供水水源为黑石罗水库，城市应急供水影响时间为120天，黑石罗水库城市应急供水平均流量2.0m3/s，通过黑石罗水库水资源优化配置和新建润昭引水工程，可基本满足昭阳中心城市应急供水需要。
参考文献：
[1] CJJ/T 282-2019城市供水应急和备用水源工程技术标准[S]. 中华人民共和国住房和城乡建设部，2019.
[2] GB20582—2016城市给水工程规划规范[S].中华人民共和国住房和城乡建设部，2016.
[3] 朱启林，张蓉，颜明，等.云南省昭通市黑石罗水库水资源优化配置报告[R].昭通：昭通市水利水电勘测设计研究院，2017.
[4] 朱启林，张蓉，岳永存，等.云南省润昭引水工程（一期）初步设计报告（修订本）[R].昭通：昭通市水利水电勘测设计研究院，2017.