哈爾濱市呼蘭區(qū)(老城區(qū))城市供水水源論證分析

張力春，尤春峰

(黑龍江省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，哈爾濱 150080)

隨著哈爾濱市呼蘭區(qū)(老城區(qū))建設(shè)的快速發(fā)展，城市缺水情況比較嚴(yán)重。目前呼蘭區(qū)供水存在供水能力不足、供水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)、供水安全性差、配水能力不足、對地下水安全造成威脅等問題。呼蘭區(qū)現(xiàn)有第一和第二供水廠兩座，日供水能力2.5×104m3/d，其中第一供水廠供水能力5 000 m3/d，第二水廠供水能力2.0×104m3/d，用水高峰供水能力明顯不足。經(jīng)需水預(yù)測，呼蘭區(qū)(老城區(qū))近期2020年需水量3.95×104m3/d，遠(yuǎn)期2030年需水量4.82×104m3/d。第一水廠和第二水廠日供水能力2.5×104m3/d遠(yuǎn)不能滿足要求，因此迫切需要新建第三水廠，以滿足近期供水要求。第三水廠設(shè)計(jì)取水量為3.28×104m3/d(包括水廠自身消耗0.28×104m3/d，水廠供水3.00×104m3/d。)

1 建設(shè)項(xiàng)目取水水源方案比較

根據(jù)呼蘭區(qū)的自然地理位置，城鎮(zhèn)供水水源可有3種形式，分別為松花江水、呼蘭河水及地下水供水方案。

1.1 松花江水供水方案

松花江水量豐富，在水量上能滿足城市供水要求。但松花江沿岸城鎮(zhèn)都沒有污水處理設(shè)施，致使松花江水體污染程度加劇，松花江該段水質(zhì)為Ⅲ～Ⅳ類水體?？紤]該水源易受突發(fā)事件的影響，安全性較差，而且距離較遠(yuǎn)，輸水管道長，地表水凈化成本高，投資相對較大，不宜作為城市供水水源。

1.2 呼蘭河河水供水方案

呼蘭河穿過呼蘭區(qū)內(nèi)，呼蘭河該段由于直接受上游排放污水的污染，屬V類水體，不宜作為給水水源。且在近年來，由于干旱，出現(xiàn)斷流的現(xiàn)象，斷流時(shí)間最長可達(dá)兩個(gè)月有余，供水水量難以保證。

1.3 地下水供水方案

區(qū)內(nèi)地下水劃分為河漫灘松散層孔隙潛水及一級階地松散層孔隙弱承壓水。

孔隙潛水分布于呼蘭河下游左岸高、低河漫灘，水量極豐富。由于受肇蘭新河和呼蘭河污水下滲補(bǔ)給，水質(zhì)受到輕微污染。

孔隙弱承壓水分布于呼蘭河下游左岸一級階地，水量極豐富。地下水水質(zhì)較好，經(jīng)采取除鐵、除錳及降低硬度措施處理后，可作為生活飲用水源。

經(jīng)計(jì)算，論證區(qū)地下水總補(bǔ)給量2 913.29×104m3/a，可開采量2 670.92×104m3/a。第三水廠投產(chǎn)使用后，地下水總開采量2 349.4×104m3/a，剩余可開采量321.52×104m3/a。水源供給是有保證的。

經(jīng)分析比較，確定弱承壓水為呼蘭區(qū)(老城區(qū))供水水源。

2 建設(shè)項(xiàng)目取水水量論證分析

2.1 需水量預(yù)測

需水量預(yù)測主要包括綜合生活需水量預(yù)測、工業(yè)企業(yè)需水量預(yù)測、綠地道路需水量預(yù)測、城鎮(zhèn)配水管網(wǎng)的漏損水量預(yù)測、未預(yù)見水量預(yù)測。本項(xiàng)目現(xiàn)狀年為2010年，近期規(guī)劃水平年為2020年，遠(yuǎn)期規(guī)劃水平年為2030年。根據(jù)哈爾濱市呼蘭區(qū)總體規(guī)劃及現(xiàn)狀統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，預(yù)測結(jié)果見表1。

表1 總需水量預(yù)測表 萬m3/d

2.2 設(shè)計(jì)供水能力

根據(jù)以上預(yù)測，為保證呼蘭區(qū)(老城區(qū))的供水量及供水水質(zhì)要求，確定近期呼蘭區(qū)(老城區(qū))第三水廠及管網(wǎng)建設(shè)工程新建凈水車間供水量為3.0×104m3/d;原有第一水廠改為加壓泵站，不再供水;原有第二水廠將原有兩組濾池串聯(lián)，改造為一級曝氣和兩級過濾工藝，保留1.0×104m3/d供水能力。設(shè)計(jì)供水量能力為4.0×104m3/d。

2.3 供需平衡分析

供需平衡情況見表2。

表2 供需平衡分析表 萬m3/d

近期2020年總供水能力4.0×104m3/d，基本可滿足近期2020年城鎮(zhèn)生活、工業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境等方面的需水量。

遠(yuǎn)期2030年需水量4.82×104m3/d，其中綜合生活用水3.32×104m3/d由二、三水廠地下水源供給，工業(yè)用水和其他用水1.50×104m3/d將采用2011年10月投產(chǎn)的呼蘭區(qū)老城區(qū)污水處理廠處理后的中水回用，并進(jìn)一步開發(fā)節(jié)水潛力，以解決供水不足部分。

3 開采后的地下水位預(yù)測

3.1 取水井布設(shè)的合理性分析

共布12眼開采井，其中2眼作為備用井。12眼開采井按梅花狀布設(shè)，井間距500～600 m，井深55 m，設(shè)計(jì)單井出水量3 280 m3/d，水源地取水3.28×104m3/d。分析水井布設(shè)的是否合理，需對擬建水源地群井抽水進(jìn)行干擾系數(shù)的計(jì)算。經(jīng)計(jì)算分析，群井開采干擾系數(shù)為0.06～0.14，小于上限0.3，表明擬建水源地的布井方案是合理的。

3.2 開采后的地下水位預(yù)測

根據(jù)擬建水源地開采井布置及開采量，地下水開采水位預(yù)測采用非穩(wěn)定流潛水完整干擾井計(jì)算公式:

式中:S為任意點(diǎn)的水位降深，m;Q總為群井組總出流量，m3/d;K為滲透系數(shù)，m/d;H為含水層厚度，m;ri為各井至任意點(diǎn)的距離，m;t為井群組抽水延續(xù)時(shí)間，d;μ為給水度(無因次);a為導(dǎo)壓系數(shù)為井函數(shù)。

10眼井同時(shí)開采，擬開采量3.28×104m3/d，連續(xù)開采20 a。

根據(jù)預(yù)測結(jié)果可知，隨著第三水源地的開采，地下水的降落漏斗由第二水源地北移至第三水源地中心，水源地運(yùn)行20 a，擬建水源地最大水位降為8.34 m，地下水流場的形狀沒有太大改變，與水源地運(yùn)行15 a相擬，說明區(qū)內(nèi)地下水流場趨于穩(wěn)定。擬建水源地最大水位下降8.34 m，占含水層厚度24%，擬建水源地周邊水位附加降深0.89～3.94 m，占含水層厚度的2.56% ～11.32%。因此擬建水源地運(yùn)行20 a，采補(bǔ)近于平衡，按設(shè)計(jì)的方案對地下水進(jìn)行開采，是安全的，有保證的。

4 結(jié)語

在綜合考慮水位預(yù)報(bào)結(jié)果以及區(qū)域以往的開采資料的基礎(chǔ)上，認(rèn)為本區(qū)在原有的開采量基礎(chǔ)上新增設(shè)計(jì)開采量3.28×104m3/d合理的，具有補(bǔ)給保證的。但前提條件是在水源地周圍必須設(shè)置3帶保護(hù)區(qū)，即戒嚴(yán)帶、限制帶、監(jiān)視帶。在水源地布設(shè)地下水觀測井，及時(shí)掌握地下水位及水質(zhì)的變化情況。水源地的保護(hù)需要當(dāng)?shù)卣姓芾聿块T給予保證。

[1] 黑龍江省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院.哈爾濱市呼蘭區(qū)(老城區(qū))第三水廠及管網(wǎng)建設(shè)工程水資源論證報(bào)告[R].哈爾濱:黑龍江省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，2011.