向阳水库工程供水规模分析

Analysis of Water Supply Scale for Xiangyang Reservoir Project

摘要: 为解决云阳县江北片区枯水期缺水严重、水利设施基础薄弱、水资源开发利用难度高、水量水质的保障程度低等问题，规划建设向阳水库工程。该工程是全国“十四五”水安全保障规划提出的重点工程，项目已列入国家150项重大水利工程名单。本文在阐述向阳水库工程建设必要性的基础上，通过对向阳水库供水区城乡供水和农业灌溉进行需水量预测、可供水量分析及供需平衡计算，确定了设计水平年工程供水规模，为工程建设规模提供了依据，也为类似工程供水规模分析提供参考。

Abstract: The Xiangyang Reservoir Project is planned and constructed in order to solve the problems of severe water shortage during the dry season, weak water conservancy infrastructure, high difficulty in water resource development and utilization, and low guarantee of water quantity and quality in the Jiangbei area of Yunyang County. This project is a key project proposed in the national “14th Five-Year Plan” water security plan, and has been included in the list of 150 major national water conservancy projects. On the basis of elaborating on the necessity of the construction of Xiangyang Reservoir, the water supply scale of the design level year is determined by forecasting the urban and rural water supply and agricultural irrigation water demand, analyzing the available water supply and calculating the supply-demand balance, which provided a basis for the construction scale of the project and a reference for the analysis of the water supply scale of similar projects.

1. 引言

向阳水库工程位于重庆市云阳县北部江口镇境内新华村五同岔处，坝址坐落于汤溪河一级支流团滩河上。该工程是国务院推进的150项重大水利工程之一，水库建成后，可为云阳县城、工业园区及周边乡镇提供优质水源，有效提高城乡供水安全保障程度，同时改善汤溪河沿岸农业灌溉条件、增加灌溉面积，并提高江口镇团滩河侧防洪标准。工程建设将有效提升城乡供水安全、防洪安全和地区粮食安全，促进当地经济社会可持续发展，巩固扶贫成果。

2. 工程概况

向阳水库工程坝址以上集水面积218 km²，工程开发任务以城乡供水和农业灌溉为主，结合防洪，兼顾发电。水库死水位390 m，防洪限制水位448.7 m，正常蓄水位456 m，水库总库容1.1亿m³，兴利库容0.9亿m³，多年平均供水量7820万m³，其中城乡供水量6061万m³，灌溉水量1759万m³，可为云阳县城组团和汤溪河沿岸沙市、鱼泉、江口、南溪、云安等提供生产生活用水，受益人口70.14万人，控制灌溉面积6.78万亩；水库预留防洪库容，将江口镇的团滩河侧的防洪标准提高到20年一遇；利用生态流量和水库弃水发电，电站装机4.2 MW，多年平均发电量1698万kW·h。

3. 工程供水的必要性

3.1. 是补齐供水安全短板，助力高质量发展的迫切需要

至2035年，云阳县江北片区在充分挖潜、提高节水水平与用水效率的基础上，多年平均缺水量将达1亿m³左右[1] [2]，迫切需要补齐供水安全短板，提升供水品质，促进高质量发展。向阳水库建成后，多年平均供水量达6061万m³，供水水质达到III类标准，有效解决云阳县城、云阳工业园、万州经开区C区水口组团、黄石高铁新城等核心发展区以及汤溪河生态经济走廊、江龙高速经济走廊缺水问题，保障云阳县供水安全，为推动新型城镇化建设，助推经济社会高质量发展创造条件。

3.2. 是促进特色农业发展，保障粮食生产安全的迫切需要

云阳县现状农田水利设施基础薄弱，汤溪河沿岸鱼泉、江口、南溪、云安等乡镇400 m高程以下耕园地有效灌溉面积仅1.45万亩，农田灌溉率低，大多数农田属于靠天吃水的望天田，农田水利设施薄弱是制约农业发展的主要因素之一。向阳水库坝址地势高，水库水质好。工程建成后，多年平均灌溉水量1759万m³，可满足汤溪河沿岸鱼泉、江口、南溪、云安等乡镇6.78万亩农田的灌溉用水要求，稳定发展粮食生产，扩大经济作物种植面积，促进当地特色效益农业的发展。

3.3. 是贯彻“以人民为中心”理念，巩固扶贫攻坚成果的需要

云阳县为原秦巴山集中连片特困地区贫困县，是原国家扶贫开发重点县。尽管经过努力全县已脱贫摘帽、取得扶贫攻坚伟大胜利，但全县现状13.4万建卡脱贫人口的安稳致富、长效致富仍然任重道远。向阳水库建成后，可保障供水区4.07万建卡脱贫人口、约33万头牲畜的饮水安全，显著提升生活品质、改善生计水平；可为江口、南溪等特色小镇的建设和发展提供水资源保障，为建卡脱贫人口脱贫致富创造条件；可为云阳工业园等产业园和汤溪河沿岸灌面提供水源，为田园综合体建设、产业经济巩固扶贫攻坚成果创造条件。

3.4. 是助力乡村振兴战略，保障三峡库区移民安稳致富的需要

云阳县地处三峡库区腹心地带，是移民大县，三峡库区移民的安稳致富是云阳县实现乡村振兴必须跨越的大山。向阳水库建成后，可为云阳县当地居民生活和产业发展提供可靠的水源保障，推动工业园区、服务业、特色农业发展，增加就业机会，提高居民收入水平；可将江口镇团滩河侧的防洪标准提高至20年一遇，为江口镇的发展建设和人民生命财产安全保驾护航；工程施工期间，大量资金、建材和人员流动等可直接拉动投资需求，同时还将间接拉动创造丰富的社会产出。

4. 设计水平年及保证率

4.1. 设计水平年

本工程现状基准年取2020年，设计水平年取2035年。

4.2. 供水与灌溉设计保证率

本工程城乡供水保证率采用历时保证率，设计保证率为95%；灌溉设计保证率采用年保证率，一般灌溉为75%，水田灌溉保证率85%，高效节水灌溉为85%。

5. 供水与灌溉供需平衡分析

5.1. 城乡供水供需平衡分析

5.1.1. 城乡供水范围

向阳水库城乡供水范围为汤溪河沿岸江口、沙市、鱼泉、南溪、云安等5个乡镇和云阳县城组团(黄石镇、水口镇、人和街道、青龙街道、双江街道、云阳工业园和万州经开区C区水口组团)。

5.1.2. 城乡供水需水预测

1) 经济指标

人口：2020~2035年，云阳县常住人口年均增长率1.25%。2035年供水区预测常住人口70.14万人，其中城镇人口60.71万人。云阳县城组团片区常住人口46.0万人，其中城镇人口41.4万人；其它乡镇2035年常住人口合计24.14万人，其中城镇人口19.32万人。

工业：2020~2035年，向阳水库供水区工业增加值年均增长率按7%考虑(含工业园区)。至2035年，供水区工业增加值为156.5亿元，其中工业园工业增加值为114.3亿元。

牲畜及鱼塘补水面积：大牲畜、小牲畜分别按年均增长率5%、5‰考虑，预测至2035年供水区域内大、小牲畜分别为7.01万头和26.34万头。向阳水库2035年鱼塘补水面积保持2276亩不变。

2) 用水定额

生活用水定额：根据《重庆市第二三产业用水定额(2020年版)》(渝水[2021] 56号)，综合考虑人民生活水平的提高，供水区2035年城镇居民生活用水定额120~140 L/人∙d，其中县城组团片及江口、南溪等重点镇140 L/人∙d，其它乡镇120 L/人∙d；农村居民生活用水定额为90 L/人∙d；城镇公共用水定额县城60 L/人∙d，重点镇55 L/人∙d，一般镇45 L/人∙d。

牲畜及鱼塘补水定额：供水区2035年牲畜用水定额、鱼塘补水定额维持现状不变，即大牲畜净用水定额30 L/头∙d，小牲畜净用水定额16 L/头∙d，鱼塘补水定额174 m³/亩。

工业用水定额：工业园区外，2020年园区外万元工业增加值毛用水量约46 m³，2020~2035年每五年平均下降率为16% (高于《水利部国家发展改革委关于印发“十四五”用水总量和强度双控目标的通知》中要求的重庆市2020~2025年万元工业增加值用水量下降率15%)，至2035年万元工业增加值毛用水量为25 m³。工业园区内，根据《城市给水工程规划规范》(GB50282-2016)，工业需水根据不同用地类别进行测算。

河道外生态环境用水定额：根据《室外给水设计标准》(GB50013-2018)，2035年人均浇洒道路和绿化面积县城、乡镇分别按15.0 m²/人、10 m²/人计算。

3) 需水预测成果[3] [4] [5]

2035年供水区管网漏损率取8%，未可预见水量占前述用水量的8%，水厂自用水量占前述用水总量的5%，水库至水厂之间的原水输水损失取3%。经分析，2035年，向阳水库供水区城乡供水需水10,636万m³，各行业需水预测成果见表1。

表1. 2035年供水区城乡供水需求表(单位：万m³)

计算分区	城镇生活		农村居民生活	工业	牲畜、鱼塘补水	河道外生态环境需水	总需水
	居民生活	城镇公共
县城组团片	2738	1277	192	2601	157	583	7548
供水区其它乡镇	1223	478	202	859	193	134	3088
合计	3961	1755	394	3460	350	717	10,636

5.1.3. 城乡供水可供水量分析

1) 蓄水工程

供水区现状城乡供水水源包括中型水库1座(梅峰水库)，南溪、平安等小型水库7座，主要用于县城和场镇供水；塘坝、窖池4850处，主要承担农村人饮供水。梅峰水库可供水量为2756万m³，其中向云阳县城供水986万m³、场镇及农村人畜饮水317万m³、灌区灌溉供水量1453万m³。

2) 引提水工程

供水区现状引提水工程年供水能力2375万m³，供水对象主要为县城及场镇供水和部分农村人饮。

3) 地下水源工程

供水区现状地下水源工程主要为机电井、人力井等农村人饮工程，年可供水量61万m³。

4) 再生水

向阳水库供水区现状无再生水利用。至2035年，云阳县城再生水利用率按20% (2020~2030年)和25% (2030~2035年)考虑，江口镇、南溪镇按10%考虑，则2035年向阳水库供水区再生水利用量1009万m³。

5) 设计水平年水源调整和新建水源情况

至2035年，逐步减少或取缔以塘坝、窖池为水源的城乡供水工程以及供水成本高、保证程度低的小型引提水工程，其中江口、鱼泉、沙市、云安等现状场镇引提水供水工程保留取水设施，作为应急备用水源使用。南溪、平安、白沙磅等3座水库，原农业灌溉任务被城乡供水挤占。设计水平年，以上城乡供水任务由向阳水库承担，合计供水量为1725万m³。

为解决云阳县城组团及汤溪河沿岸江口、沙市、鱼泉、南溪、云安等乡镇的城乡供水矛盾，拟在汤溪河一级支流团滩河上新建向阳水库工程。工程建成后，多年平均来水条件下向阳水库供水区城乡供水量6061万m³。

5.1.4. 设计水平年城乡供水供需平衡分析

1) 设计水平年未建向阳水库条件下城乡供水供需平衡分析

2035年，在未建向阳水库、P = 95%来水条件下，向阳水库供水区各水源城乡供水能力4554万m³。相较于现状，水库城乡能力供水减少923万m³，其中水库、塘坝窖池、引提水工程供水能力分别减少119万m³、588万m³、1019万m³，再生水新增供水1009万m³。根据城乡供水供需平衡分析，2035年向阳水库供水区城乡供水缺水增加至6082万m³，缺水率57.2%。

2) 设计水平年新建向阳水库条件下城乡供水供需平衡分析

为解决云阳县城组团及汤溪河沿岸江口、沙市、鱼泉、南溪、云安等乡镇的城乡供水矛盾，拟建设团滩河向阳水库工程，工程建成后，P = 95%来水条件下向阳水库供水区城乡供水量10,636万m³，其中向云阳县城组团供水7548 m³ (其中向阳水库供水量3598万m³)，向江口、沙市、鱼泉、南溪、云安等乡镇供水3088万m³ (其中向阳水库供水量2484万m³)，缺水量0万m³。

设计水平年，经50年(1970~2020年)长系列径流调节计算和水资源供需平衡分析，向阳水库多年平均城乡供水量6061万m³，其中向县城组团片、江口镇、南溪镇、鱼泉镇、沙市镇、云安镇供水量分别为3588万m³、1173万m³、777万m³、188万m³、193万m³、142万m³。

5.2. 灌溉供需平衡分析

5.2.1. 灌区范围及灌溉面积

向阳水库灌溉范围为汤溪河沿岸江口、鱼泉、沙市、南溪、云安等乡镇(见图1)，灌区设计灌溉面积6.78万亩(新增灌溉面积5.33万亩，改善灌溉面积1.45万亩)，其中水田面积1.37万亩，旱地面积4.08万亩，园地面积1.10万亩，可恢复林地面积0.23万亩。灌区范围内新增高效节水灌溉面积6900亩。

5.2.2. 灌溉需水预测

1) 种植结构

灌区气候温和，光热条件充足，土地肥沃，主要粮食作物有水稻、玉米、小麦，主要经济作物有油菜、蔬菜和水果。设计水平年在现状基础上对各农作物种植结构作合理调整，灌区复种指数从现状的1.59提高到2.12。

2) 灌溉定额

根据向阳水库灌区农作物种植结构及《重庆市灌溉用水定额(2017年修订版)》中作物灌溉定额，结合农田灌溉水有效利用系数，分析得到灌区50年长系列综合灌溉定额。2035年，当P = 75%时，一般灌溉、节水灌溉情况下综合灌溉净定额分别为224 m³/亩、193 m³/亩；当P = 85%时，一般灌溉、节水灌溉情况下综合灌溉净定额分别为272 m³/亩、227 m³/亩。

3) 设计灌水率

依据灌区内各作物的灌溉制度和种植比例，计算得到设计灌水率为0.31 m³/(s·万亩)。

4) 灌溉水有效利用系数

灌区现状灌溉水有效利用系数为0.499。设计水平年，高效节水灌区、一般灌溉灌区灌溉水有效利用系数分别为0.85、0.70。

5) 农业灌溉需水量

设计水平年2035年，向阳水库灌区多年平均毛需水量为1968万m³，75%灌溉保证率毛需水量为2102万m³，85%灌溉保证率毛需水量为2548万m³。

图1. 向阳水库灌区范围示意图

5.2.3. 灌溉可供水量分析

1) 蓄水工程

灌区灌溉水源包括小(2)型水库3座，总兴利库容47.82万m³，现状有效灌溉面积2944亩；塘坝306处，总容积106.1万m³，现状有效灌溉面积5933亩；窖池232处，总容积3.5万m³，现状有效灌溉面积698.6亩。

2) 引提水工程

灌区灌溉水源中，引水工程主要为规模较小的引水渠，现状有效灌溉面积约4925亩，但灌区水资源年内分配极不均匀，水源保证率低。

5.2.4. 设计水平年农业灌溉水资源供需平衡分析

1) 设计水平年未建向阳水库条件下农业灌溉供需平衡分析

2035年多年平均、P = 50%、75%来水情况下，灌区灌溉需水量分别为1971万m³、1921万m³、2065万m³。若未新建向阳水库工程，灌区多年平均各水源总灌溉供水量173万m³，缺水量1798万m³；P = 50%来水情况下，灌区各水源总灌溉供水量208万m³，缺水量1713万m³；P = 75%来水情况下，灌区各水源总灌溉供水量182万m³，缺水量1883万m³。

2) 设计水平年新建向阳水库条件下农业灌溉供需平衡分析[6] [7]

向阳水库工程建成后，灌区多年平均需水总量1971万m³，灌区各水源总灌溉供水量1932万m³ (其中向阳水库供水量1759万m³，当地水源工程供水量173万m³)，缺水量39万m³；P = 50%来水情况下，灌区需水总量1921万m³，灌区各水源总灌溉供水量1921万m³ (其中向阳水库供水量1713万m³，当地水源工程供水量208万m³)，缺水量0万m³；P = 75%来水情况下，灌区需水总量2065万m³，灌区各水源总灌溉供水量2065万m³ (其中向阳水库供水量1883万m³，当地水源工程供水量182万m³)，缺水量0万m³。

经50年长系列径流调节计算和水资源供需平衡分析，向阳水库灌区多年平均灌溉供水量1932万m³，其中向阳水库工程灌溉水量1759万m³。

5.3. 水资源配置方案

设计水平年2035年，在未建设向阳水库的情况下，供水区水利设施多年平均可供水量为4727万m³，其中城乡生活及工业供水量4554万m³，农业供水量173万m³；缺水量为7880万m³，其中城乡生活及工业缺水量6082万m³，农业缺水量1798万m³ (见表2)。

向阳水库工程建成后，供水区多年平均城乡供水配置水量10,615万m³，其中向阳水库[8] [9] [10] [11]以及当地水库、塘坝窖池、引提水工程、地下水、再生水配置水量分别为6061万m³、1832万m³、296万m³、1356万m³、61万m³、1009万m³；向阳水库灌区多年平均灌溉供水量1932万m³，其中向阳水库和当地其他水源灌溉供水量分别为1759万m³、173万m³。

表2. 2035年供水区水资源配置方案(多年平均) (单位：万m³)

供水任务	计算单元	需水量	供水量							缺水量
			小计	向阳 水库	当地其他水源
					水库	塘坝窖池	引提水工程	地下水	再生水
城乡供水	县城组团片	7548	7538	3588	1761	0	1278	12	899	10
	供水区其它乡镇	3088	3077	2473	71	296	78	49	110	11
	小计	10,636	10,615	6061	1832	296	1356	61	1009	21
农业灌溉	小计	1971	1932	1759	173					39
合计		12,606	12,547	7820	4727					60

6. 结语

向阳水库是重庆市拟建重点水源工程之一。经过城乡供水和灌溉供需平衡分析，工程建成后，多年平均供水量7820万m³，其中城乡供水量6061万m³，灌溉水量1759万m³，供水受益人口70.14万人，灌溉面积6.78万亩，可进一步补齐当地供水安全短板、促进特色农业发展，为巩固扶贫攻坚成果和乡村振兴创造条件，对促进云阳县乡村振兴战略实施、助力成渝地区双城经济圈建设和高质量发展具有重要作用。

基金项目

国家重点研发计划课题“水工程协同联合水资源调度技术”(2021YFC3200303)；长江勘测规划设计研究有限责任公司自主创新项目(CX2021Z10-2)。

NOTES

作者简介：赵惠萍(1991.8-)，女，山西临汾人，工程师，主要从事水利工程规划设计、流域水资源利用研究工作，Email: [e-mail]