关键词：水库；城市供水；解决方案；调度补水
1.引言
近年来,北海市市政府对城市供水安全问题持续关注，多次组织相关供水企业召开会议，着力推进城市供水安全措施建设建设。其中，加快城市市区地表水水源供应、增强饮用水水源地环境保护措施以及快速开展多类型供水模式建设是保证城市供水安全的重要举措。2018年年底，在牛尾岭水库向主城区供水项目成功建设并投入使用以后，北海市从此进入“地下水+地表水”双水源地供水保障系统格局。加强城市供水安全保障措施建设,丰富城市水源供给，对于促进北海经济又快又好发展,满足群众日益增长的生产、生活用水需求具有非常重要的意义。
2.工程概况
牛尾岭水库建于1958年，是合浦水库灌区内中型结瓜水库，也是北郊水厂的取水前池，总库容2550万m3，有效库容1755m3，正常高水位29.2m，死水位21m，主汛期汛限水位27m，后汛期汛限水位27.5m，放水涵最大放水流量7.26m3/s[1]。牛尾岭水库虽然是北郊水厂的水源地，但水库蓄水量有限无法保证北海城市供水需要，水量主要靠上游合浦水库调节补给，向牛尾岭水库补水主要是由小江水库开闸放水，通过旺盛江水库、湖海运河经老鸦沟输水渠补给，水路补水距离逾80多公里。作为北海市城市供水的主要水厂之一北郊水厂取水口就建在牛尾岭水库主坝，由控制闸和管道两部分组成，控制闸分上下层取水，上层取水口高程为23.4m，底层取水口、管道进口高程18.9m。
3.北海市城市供水存在的主要问题
首先，北海市城区供水能力不足，目前城区范围内总供水能力为19万m3/d，而2019年北海市日均最高用水量约为25万m3/d，目前北郊水厂、禾塘水厂、龙潭水厂均处于超负荷运行状态，同时随着城市规模的不断扩大，用水需求将随时间增加不断上涨。其次，北海市长期以来单一使用地下水源为城区供水水源，地下水超采的情况严重，同时地下水环境情况不容乐观。与此同时，投入建设使用的牛尾岭水库水源地周边群众对提高蓄水位意见大，牛尾岭水库现有需水量无法满足北海市城市供水的取水需求，因此根据北海市水利局的要求，为顺利完成向牛尾岭水库补水工作，合理调度水资源，建议牛尾岭水库正常蓄水水位提高由原来的27.5m提高至29.2m。
4.合浦水库向牛尾岭水库调度补水可行性探究
牛尾岭水库是一座中型水库，年均集雨面积24.28km2，多年平均来水量2237万m3。牛尾岭水库现阶段最高蓄水水位为27.4m，实际库容量约1000万m3，与此同时，牛尾岭水库自身产水量相较于一般水库库区并不多，在现有库容条件及蓄水水位的基础之上，无法有效形成“地表水+地下水”的双水源地北海市城市供水新格局，从而无法对城市供水安全系统给予充分保障。牛尾岭水库主要承担防洪、灌溉和城市供水任务，水库蓄水量设计灌溉面积1.2万亩，日平均供水量约9.6万m3。但是随着城市的快速发展，城市需水量逐年增加，原有的库区蓄水水位已经不能满足现阶段城市供水需求，为满足城市供水要求及双水源地保障新格局的稳定性，实现向北海市供水的目标要求，提高牛尾岭水库蓄水水位是很有必要的[2]。
4.1调度补水过程中存在的问题
牛尾岭水库的补水水源主要来自于合浦水库输水补给，调度补水线路由小江水库开闸放水至牛尾岭水库，调度补水距离较长，沿途村庄和分水建筑物众多，补水过程中渗漏损失大，同时小流量输水污染程度大，所以应当采用大流量快速补水方案。补水工作未制定相应的计划，随缺随补，缺乏科学的调度方案，水资源浪费严重。此外，停灌期间断断续续补水，工程长时间运行，无法进行工程检修维护。停灌补水期间小江水库放水流量15~40m3/s，沿途水路长80多公里，流量损失较大，水流至老鸦沟最大流量仅为8m3/s，长距离调度补水不仅水量损失严重，还会造成水体污染、库区居民抵触等问题。
4.1.1水库库区居民的抵触
牛尾岭水库的补水水源主要来自于合浦水库输水补给，若由小江水库开闸放水，通过旺盛江水库、湖海运河经老鸦沟输水渠补给牛尾岭水库水位达到29.2m的高水位后，水库蓄水量可提高至2500万m3。蓄水水位的提高一方面使牛尾岭水库需水量得到有效上升，但是另一方面对于牛尾岭水库库区附近原始居民来说，提升水位将淹没库区周边部分房屋及耕地300余亩，库区移民工作庞大而复杂，因此牛尾岭水库库区周边群众十分抵触提高水库蓄水位，从而增加牛尾岭水库蓄水量，保障北海市双水源保障系统建设。
4.1.2补水效率低，水资源浪费严重
合浦水库输水补给牛尾岭水库调度补水中，小江水库左岸放水涵至牛尾岭水库输水走廊全程80多公里，补水期间断断续续开闸放水，历时较长。调度补水过程中，沿途经过旺盛江水库、湖海运河、老鸦沟，输水渠道虽为二面光砌体防渗渠，但距离较长，沿途大小放水涵较多，难以管理，存在渗漏和沿途群众偷放现象，因此调度补水过程中沿途水量损失严重。
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4.1.3沿途水体污染严重
合浦水库长距离输水至牛尾岭水库过程中，由于整体调度长度过长，沿途污染物的侵入量较多，污染物的类型包括水面悬浮物、垃圾、水体杂质以及渠底淤泥污染物。对于这种污染物中途进入的情况，水面悬浮物可通过人工打捞清理，但水体内杂质不易清除且清除难度较大。所以首次放入湖海运河的部分水量因混浊不能利用，必须先排掉。与此同时，水流量的增大对污染物有较明显的稀释作用，从而有效控制污染物浓度，而小流量输水不利于保障水体清洁，水体污染物浓度较高。
4.1.4耗费人力物力较多
为完成由合浦水库向牛尾岭水库补水的任务，合浦水库组建了补水任务领导小组，确保调度指令的上通下达。补水前和补水期间加强水利工程设施巡查管理和信息测报纪录，同时安排值班人员轮流值守。此外，为了减小水体污染，需要利用湖海运河停灌后和前一次补水完成后的渠道空水间隙组织清理渠道垃圾，输水期间不定时设置专人进行水面垃圾的清理工作。与此同时，安排专职人员与牛尾岭水库对接，及时向相关领导反馈补水情况，但合浦水库向牛尾岭水库调度补水未制定补水量计划，补水调度工作较为被动。
4.2停灌期间合浦水库首次向牛尾岭水库调度补水情况
北郊水厂首次启动供水正处于停灌期间，合浦水库首次从2018年12月19日12时至2019年1月5日19时向牛尾岭水库补水，补水历时415小时（约18天），从小江水库放出水量1585万m3，补水牛尾岭水库709万m3，补水有效率为44%。至春灌放水期间，小江水库、旺盛江水库、渠首、湖海运河各放水闸断断续续开闸多次放水，小江水库平均每次放水流量21m3/s[3]。在正常放水期间，牛尾岭水库除自身产水外，上游湖海运河也经常性向牛尾岭水库补水，补水后水库水位始终控制在汛限水位以下。
4.3合浦水库向牛尾岭水库调度补水方案的论证
首先，合浦水库向牛尾岭水库调度补水方案采用了大流量补水的调度补水方案，在之前介绍长距离的调度补水中存在的问题中也进行了提及，大流量补水方案具有有效降低调度过程中沿途渗漏，最大限度的避免水资源浪费情况的出现，同时由于水量巨大，在同一较短时间段内进行统一调度补水，可以有效减少水体污染状况的出现，也可以有效降低调度补水水质中污染物浓度，同时大流量补水方案有利于节约宝贵的人力物力资源，有效减少补水次数，是较经济可行的调度补水措施。
其次，提高牛尾岭水库库区蓄水水位后对水库安全的影响较小。在合浦水库的远距离大流量输水补给之后，牛尾岭水库库区水位上升，但是调度补水过程只是将库区水位进行了补充和提升，但是其下泄流量并没有因调度补水工作的进行而发生改变，因此对牛尾岭水库库区下游的河床消能防冲措施无影响。水库设计洪水位30m，汛限水位27m，正常高水位29.2m，不影响大坝稳定性，故对水库安全无影响。
最后， 将牛尾岭蓄水水位提高至29.2m，牛尾岭水库库区的库容将增加606万m3，同时通过水库多年的调节，可以显著增加水库蓄水量，一方面提高农业灌溉保证率为农业生产提供充足的用水供应，另一方面充分保证北海市城市供水系统安全运行，这对于保障下游6.1万亩耕地的灌溉用水，社会和经济效益明显。与此同时，实施合浦调度补水工程提高蓄水水位后，对水库淹没区具有不可逆转的影响。当前，经核查后牛尾岭水库库区蓄水水位提升后涉及淹没耕地面积约为1.2万亩，政府原征地至蓄水水位28.5m淹没区，蓄水至29.2m后，仍然有一部分耕地被淹没，这一部分耕地并未在原始征地区域范围之内，因此建议政府依据牛尾岭水库库区征地标准征收该部分耕地，充分保证扩大水库淹没区面积的权益保障工作。即建议将牛尾岭水库29.2m蓄水位时淹没的耕地及房屋征拆费用列入正在规划建设的牛尾岭水库流域综合治理工程预算。目前北海市政府正在统筹调整北海市牛尾岭水库流域综合治理工程项目建设内容，建议将29.2m蓄水位工况下淹没的耕地及房屋征拆工作列入牛尾岭水库流域综合治理工程一并实施，充分保障了库区淹没地区居民的合法权益。
4.4牛尾岭水库蓄水水位提升后相关的保障措施
牛尾岭水库已基本完成了除险加固工作，全面消除了由于蓄水水位增高而带来的安全隐患，极大的提高了大坝的稳定性与安全性，可按正常水位进行蓄水与调度补水工作。加固和扩建了牛尾岭水库老鸦沟渠道补水工程，老鸦沟控制闸设计过水流量12m3/s，取水塔进水口设计取水流量1.23m3/s，输水功能满足要求。老鸦沟控制闸以上湖海运河底宽28m，正常水深1.9m，通过老鸦沟向牛尾岭水库大流量输水不会造成上游渠道壅水现象。
5.结束语
合浦水库向牛尾岭水库调度补水工程，将牛尾岭水库蓄水水位提高至29.2m，一方面对于牛尾岭水库坝体不会产生不利影响，另一方面可以充分保证下游农田灌溉与北海市城市供水系统安全性的提升。尽管调度补水所导致的蓄水水位上升将淹没部分耕地，需要政府征收该部分耕地，但与多次补水相比可节约水量约528万m3，减少损失66万元/年，同时减小水资源污染程度，减少人力资源消耗。提高蓄水水位后应加强大坝安全监测和水情测报工作。综合以上，将牛尾岭水库蓄水水位提高至29.2m，合浦水库可一次性大流量调度补水，大量节约水资源，减小水资源污染程度，减少人力资源消耗，经济可行。
参考文献：
[1]陆文秀,程诚.小型水库生态补水调度方案研究[J].水利规划与设计,2019(07):38-43.
[2]谢海亮.浑河闸抗旱应急补水调度方案研究[J].东北水利水电,2019,37(02):52-53+58.
[3]何素明,谭乔凤,雷晓辉,李宏亮,王旭,杨明祥,张珮纶.漓江实时补水优化调度研究[J].南水北调与水利科技,2018,16(04):98-103.
论文作者:王异才,,邱英,
论文发表刊物:《科学与技术》2019年20期
论文发表时间:2020/4/17
标签：水库论文; 牛尾论文; 补水论文; 水位论文; 北海市论文; 库区论文; 城市供水论文; 《科学与技术》2019年20期论文;