寧波市中心城區(qū)供水水源聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度的思考

摘 要：隨著境外引水工程、大中型水庫水源工程的建設(shè)，特別是原水集團(tuán)的組建，實(shí)現(xiàn)寧波中心城區(qū)水源聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度非常必要且已逐步成為可能。文章在分析中心城區(qū)供水現(xiàn)狀及存在問題的基礎(chǔ)上，提出中心城區(qū)水源聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度宏觀性的目標(biāo)、建設(shè)步驟和保障措施，以提高城市供水的可靠性、經(jīng)濟(jì)性、安全性和競(jìng)爭(zhēng)力，并為下階段規(guī)劃設(shè)計(jì)部門進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)分析提供原則性依據(jù)，為進(jìn)一步理順?biāo)畡?wù)體制理清思路和創(chuàng)造條件。

關(guān)鍵詞：寧波市水源聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度 目標(biāo) 實(shí)施步驟

中圖分類號(hào)：F290 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1004-4914（2013）05-199-02

水是生命之源、生產(chǎn)之要、生態(tài)之基，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)安全中具有重要的戰(zhàn)略地位。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展、人口的增長(zhǎng)和都市化，人們對(duì)供水要求越來越高，特別是城市供水，其狀況已經(jīng)是城市發(fā)展水平的一個(gè)重要標(biāo)志。各國(guó)政府及科學(xué)家們已把城市供水系統(tǒng)規(guī)劃、運(yùn)行、調(diào)度和管理問題的研究作為支持社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略。要實(shí)現(xiàn)水資源科學(xué)分配，不僅要修建水源工程，還要運(yùn)用現(xiàn)代系統(tǒng)科學(xué)的方法去從管理上要效益。管好、用好現(xiàn)有水源工程，對(duì)有限的水資源進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度，這對(duì)緩解城市供水緊張的局面，把缺水引起的損失減小到最小，使社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，人民生活水平穩(wěn)步提高均具有十分重要的意義和價(jià)值。寧波市是一個(gè)水資源相對(duì)短缺的城市，研究城市水源聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展顯得十分必要。

一、寧波水資源狀況與城市中心城區(qū)供水現(xiàn)狀

1.寧波市水資源狀況。

（1）水資源量。寧波市屬于典型的亞熱帶季風(fēng)氣候，年均降水量1517.1mm，年地表徑流量73.36億m3，水資源總量為75.31億m3。寧波市人均水資源占有量?jī)H有1260m3，屬于水資源緊張地區(qū)。區(qū)域分布不平衡，降水量南部象山港三門灣多，中部城市供水區(qū)次之，北部余慈區(qū)最少。南部、中部、北部地區(qū)人均水資源占有量分別為2170m3、1100m3、750m3，慈溪市人均水資源占有量只有450m3，是浙江省缺水最嚴(yán)重的地區(qū)之一。受季風(fēng)氣候影響，降水年內(nèi)分配不均，主要受梅雨和臺(tái)風(fēng)控制，降水集中在4～9月，約占全年降水量的70%，且降水年際變化大，實(shí)測(cè)最大年降水量為2045mm，而最小年降水量為905mm。

（2）水質(zhì)狀況。寧波市水質(zhì)狀況不容樂觀。2012年全市參與評(píng)價(jià)的飲用水水源地（水庫）27個(gè)，符合地表水環(huán)境質(zhì)量Ⅰ—Ⅱ類的有21個(gè)，占總數(shù)的77.8%；Ⅲ類的有4個(gè)，占總數(shù)的14.8%；劣于Ⅲ類的有2個(gè)，占總數(shù)的7.4%。河道水環(huán)境質(zhì)量普遍較差，全市參與評(píng)價(jià)的20個(gè)河流段面中，除山區(qū)性河流水質(zhì)部分為Ⅱ—Ⅲ外，平原河流水質(zhì)普遍為Ⅳ—Ⅴ類，甚至為劣Ⅴ類。

（3）水資源開發(fā)利用狀況。至2011年，通過水源工程和跨區(qū)域（流域）及境外引調(diào)水工程的實(shí)施，寧波市水資源保障能力已經(jīng)從21.3億m3/a提高到24億m3/a。2011年寧波市總用水21.88億m3，其中生活用水6.17億m3，農(nóng)業(yè)用水8.27億m3，工業(yè)用水5.30億m3，環(huán)境用水2.14億m3。生活和工業(yè)用水量已占總用水量的52.4%。過去十年城市生活用水保持4.1%的年增長(zhǎng)，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，如不采取有效措施，預(yù)計(jì)到2020年，平水年份缺水達(dá)3.17億m3；如遇10年一遇干旱年（P=90%），全市將缺水6.03億m3；如遇20年一遇大旱年（P=95%），全市缺水量將高達(dá)8.2億m3。

2.寧波城市中心城區(qū)供水現(xiàn)狀。

（1）水源及特點(diǎn)。城市中心城區(qū)主要供水水源為寧波原水集團(tuán)所屬的包括白溪、周公宅、亭下、橫山、皎口五座大型水庫，橫溪、三溪浦、溪下三座中型水庫，以及姚江水源工程等。水源特點(diǎn)為數(shù)量多，庫容不大且大小不一，地域分散，分布于全市境內(nèi)甚至境外（在建的紹興欽寸水庫）。

（2）中心城區(qū)水源配置現(xiàn)狀。原水集團(tuán)八庫一江供水能力達(dá)到5.9億m3/a，總供水規(guī)模達(dá)到200萬m3/d?，F(xiàn)狀中心城區(qū)生活用水水源配置規(guī)模為166萬m3/d，中心城區(qū)現(xiàn)有城市水廠供水規(guī)模為150萬m3/d（不包括工業(yè)自備水廠），現(xiàn)狀水源原水供給能力與水廠需求基本匹配。但因原水引水工程和水廠建設(shè)滯后，實(shí)際中心城區(qū)可用水源供水規(guī)模為145萬m3/d，中心城區(qū)日最高需水量已接近該規(guī)模。大工業(yè)用水姚江水源（需境外引水）配置規(guī)模為50萬m3/d，與大工業(yè)水廠規(guī)模相匹配。隨著白溪、周公宅等水庫工程、毛家坪水廠及出廠復(fù)線工程建成和南郊水廠的關(guān)停，2012年中心城區(qū)居民生活用水中，水庫直供水115萬m3/d，比例上升至92%。

二、水源調(diào)度的現(xiàn)狀及問題

隨著城市供水量的增加和對(duì)水質(zhì)要求的提高，寧波存在一定程度的水質(zhì)性、工程性缺水問題。原水集團(tuán)組建后，中心城區(qū)原水按規(guī)劃配置方案實(shí)行統(tǒng)一調(diào)度，但仍存在以下主要問題：

1.調(diào)度手段相對(duì)落后，方式粗放。有些單庫已經(jīng)建立了洪水預(yù)報(bào)系統(tǒng)、洪水調(diào)度系統(tǒng)，但是全市層面上的多水源聯(lián)合調(diào)度方面依然靠人工收集分散的信息，在初步分析調(diào)節(jié)計(jì)算基礎(chǔ)上憑經(jīng)驗(yàn)調(diào)度，調(diào)度會(huì)商決策尚未完全實(shí)現(xiàn)信息化、科學(xué)化。

2.配套原水引水工程實(shí)施緩慢，水廠與水源建設(shè)未能有機(jī)結(jié)合，致使原水供給能力過剩和優(yōu)質(zhì)水不能合理利用。前幾年如東錢湖水廠、毛家坪水廠及其出廠復(fù)線建設(shè)的滯后造成白溪、周公宅水庫及其引水工程效益不能充分發(fā)揮和城市供水質(zhì)量不能較快提高。目前的溪下水庫水資源閑置，欽寸—寧波引水工程建設(shè)尚在前期階段。

3.水廠應(yīng)急保障程度不高。由于水廠與水源之間銜接比較單一，缺乏多水源有機(jī)連接和管道互通，如遇突發(fā)性事件水資源保障能力相對(duì)較弱的現(xiàn)狀。尤其是2012年底因鐵路南站建設(shè)關(guān)閉南郊水廠，北渡取水口未能調(diào)整，城市供水的應(yīng)急能力被削弱。雖城市供水凈水環(huán)網(wǎng)一定程度上可以進(jìn)行調(diào)節(jié)，但能力有限。

4.東西線供水結(jié)構(gòu)性矛盾突出。東線各水庫供水早已飽和，而城市供水水廠對(duì)東線水源需求量大；西線水源目前現(xiàn)狀充足，卻因水廠以及原水輸引工程建設(shè)滯后供不出去。東西線供水格局嚴(yán)重不平衡。

5.河道水質(zhì)不佳，給水源調(diào)度帶來變數(shù)。河網(wǎng)水易受兩岸及上游工業(yè)企業(yè)的污染，且污染管理控制存在難度，河道轉(zhuǎn)供水也導(dǎo)致部分區(qū)域城市供水質(zhì)量不高，原水在水量配置時(shí)受到水質(zhì)影響的制約。

6.城市空間擴(kuò)大，城市水源供給調(diào)配面臨較大壓力。寧波現(xiàn)代都市框架基本確立，區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)加快調(diào)整，城鄉(xiāng)供水大網(wǎng)覆蓋推進(jìn)，需水量及供水范圍均有一定程度的提升和擴(kuò)大。如杭州灣新區(qū)等供水也需寧波市中心城區(qū)水源調(diào)配統(tǒng)籌考慮。

7.供水體制需進(jìn)一步理順，供水聯(lián)合調(diào)度體系尚未完全建立。在主管部門協(xié)調(diào)和監(jiān)督不到位時(shí)，原水集團(tuán)與自來水公司從各自企業(yè)利益出發(fā)，各自調(diào)度，影響到水源的優(yōu)化配置。

三、中心城區(qū)供水水源聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度目標(biāo)及實(shí)施步驟

1.優(yōu)化調(diào)度原則及目標(biāo)。城市水源調(diào)度需遵從的原則：供水服從防洪；優(yōu)水優(yōu)用，優(yōu)先利用優(yōu)質(zhì)水，提升城市供水質(zhì)量；在確保供水前提下，積極發(fā)揮發(fā)電等效益，實(shí)現(xiàn)水資源利用效益最大化；循序漸進(jìn)，兼顧平衡各方利益。在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)下述目標(biāo)：

（1）優(yōu)水優(yōu)用。實(shí)現(xiàn)水庫優(yōu)質(zhì)水供給城市生活供水系統(tǒng)，姚江及河網(wǎng)水供給工業(yè)專用供水系統(tǒng)，不再進(jìn)入生活供水系統(tǒng)。

（2）提高城市原水供給保證率。生活供水系統(tǒng)原水供給保證率基本達(dá)到95%，工業(yè)專用供水系統(tǒng)原水供給保證率爭(zhēng)取達(dá)到90%。

（3）水源應(yīng)急保障程度大幅度提高。向中心城區(qū)供水的某一水源地因突發(fā)性事件或其他原因造成一段時(shí)間內(nèi)不能正常供水時(shí)，通過水源的聯(lián)合調(diào)度和城市供水管網(wǎng)的調(diào)度，使城市供水基本不受影響。

（4）提高水資源利用水平和綜合效益。統(tǒng)籌考慮和調(diào)度各水源不同時(shí)期的供水、灌溉、發(fā)電和環(huán)境等各項(xiàng)用水，提高水資源的綜合效益以及行業(yè)企業(yè)效益。

2.優(yōu)化調(diào)度的實(shí)施步驟。

（1）統(tǒng)一調(diào)度。在現(xiàn)在條件下，改變過去單庫各自調(diào)度的方式，統(tǒng)一調(diào)配。根據(jù)水源情況以及用水需求，盡量掌各種工況條件下，在一定分析計(jì)算基礎(chǔ)上，加強(qiáng)溝通和會(huì)商，不斷提高城市供水調(diào)度水平。在保證完成統(tǒng)一調(diào)配下達(dá)的供水任務(wù)前提下，水庫各自調(diào)度為主。

（2）科學(xué)優(yōu)化調(diào)度。隨著水廠和原水管網(wǎng)建設(shè)，中心城區(qū)水廠與水源地的匹配將日趨合理，實(shí)施優(yōu)化調(diào)度已成為可能。根據(jù)各工況階段，在管網(wǎng)優(yōu)化的基礎(chǔ)上優(yōu)化資源配置，調(diào)整制定具體水源調(diào)度方案，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、安全、經(jīng)濟(jì)供水，并追求包括各相關(guān)企業(yè)單位在內(nèi)的整體效益最大化。為實(shí)現(xiàn)優(yōu)化調(diào)度，該階段需對(duì)硬件、軟件方面進(jìn)行研究。原水集團(tuán)適時(shí)委托科研機(jī)構(gòu)進(jìn)行研究，提出具體的優(yōu)化調(diào)度技術(shù)方案，報(bào)請(qǐng)主管部門同意后實(shí)施。

（3）自動(dòng)化調(diào)度。在優(yōu)化調(diào)度方案的基礎(chǔ)上，還可以委托有關(guān)科研機(jī)構(gòu)開發(fā)自動(dòng)化調(diào)度系統(tǒng)軟件，建設(shè)和完善各項(xiàng)硬件（水源、管網(wǎng)等數(shù)據(jù)采集傳輸及控制設(shè)備），實(shí)現(xiàn)供水量、需水量實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)，供水調(diào)節(jié)的遠(yuǎn)程控制，建成水源供水與水廠生產(chǎn)結(jié)合，供水與防洪發(fā)電、灌溉、環(huán)境用水相結(jié)合的科學(xué)調(diào)度體系。

四、中心城區(qū)多水源聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度的保障措施

為保障中心城區(qū)水源聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度，應(yīng)采以下措施：

1.繼續(xù)推進(jìn)分質(zhì)供水，提高生活、工業(yè)供水質(zhì)量。針對(duì)寧波市水資源相對(duì)短缺和需求量增長(zhǎng)較快的狀況，實(shí)行分質(zhì)供水是提高城市原水供給水平的關(guān)鍵性因素之一。規(guī)模為50萬m3/d姚江大工業(yè)水廠已經(jīng)建成，多年來低產(chǎn)量虧損運(yùn)行，目前日均取水量?jī)H13萬噸/日，應(yīng)盡快推進(jìn)置換出原來由自來水總公司承擔(dān)的部分工業(yè)供水市場(chǎng)份額，交由工業(yè)供水公司承擔(dān)，從而為將工業(yè)用水與城市居民生活用水分開，從而真正實(shí)現(xiàn)大網(wǎng)分質(zhì)分類供水，優(yōu)水優(yōu)用。

2.加快推進(jìn)水源、水廠和原水管網(wǎng)建設(shè)。當(dāng)前應(yīng)努力克服工程建設(shè)中的各種困難，積極推進(jìn)柏坑擴(kuò)容、桃源水廠、欽寸引水亭下至寧波引水工程、溪下水庫引水、西線至蕭鎮(zhèn)或北渡（西線水供江東水廠）引水工程等項(xiàng)目建設(shè)，提高城市供水能力和水庫優(yōu)質(zhì)水的高效利用。

3.供水的經(jīng)濟(jì)性問題。在研究多水源的聯(lián)合配置和調(diào)度時(shí)，必須考慮供水經(jīng)濟(jì)性問題。工業(yè)專用水廠水源地的選擇應(yīng)盡量接近受水區(qū)域；應(yīng)合理利用水源高程建設(shè)高位水廠，實(shí)現(xiàn)重力供水，優(yōu)先使用優(yōu)質(zhì)原水等，從而減少提水的電力和水廠處理等運(yùn)行成本。同時(shí)，還應(yīng)統(tǒng)籌考慮生活、生產(chǎn)及生態(tài)環(huán)境等各項(xiàng)用水。

4.供水的可靠性、安全性問題。隨著近幾年水源、原水管網(wǎng)、水廠等建設(shè)的推進(jìn)，應(yīng)及時(shí)修訂完善《城市供水飲用水源突發(fā)性污染事件應(yīng)急預(yù)案》，當(dāng)某一飲用水水源地因突發(fā)事件，不能向城市水廠正常供水時(shí)，啟動(dòng)水源應(yīng)急調(diào)度，并對(duì)受影響水源進(jìn)行先期處置，盡量避免或減少對(duì)城區(qū)供水的影響。繼續(xù)實(shí)現(xiàn)水源的有效整合和合理分散。寧波市原水管網(wǎng)通過東、西兩線管網(wǎng)將水庫群和水廠群聯(lián)結(jié)起來。水源互聯(lián)互通，多水源聯(lián)網(wǎng)聯(lián)供，繼續(xù)將寧波市橫溪水庫等并入向?qū)幉ǔ鞘泄┧拇缶W(wǎng)，不但提高可供水量，而且提高遇突發(fā)性事件水資源的保障能力。同時(shí)合理分散，避免城市供水中原水供給過分集中單一水源遇突發(fā)性事件的風(fēng)險(xiǎn)，降低最大單一水源地供水量占總供水量的比重。

5.廣泛應(yīng)用信息化、自動(dòng)化技術(shù)。由于水源系統(tǒng)點(diǎn)多、面廣，引水線路長(zhǎng)且交叉、技術(shù)復(fù)雜，應(yīng)提高水利、城市供水信息化現(xiàn)代化水平，及時(shí)采集水資源供、需、工程等運(yùn)行管理相關(guān)信息；建立多目標(biāo)多水源聯(lián)合調(diào)度的模型；提高管理水平，科學(xué)調(diào)度。

6.建立和完善聯(lián)合調(diào)度協(xié)調(diào)機(jī)制。目前的聯(lián)合調(diào)度機(jī)制一定程度上保證了供水業(yè)務(wù)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，但寧波市水利局和原水集團(tuán)批復(fù)給自來水公司的原水取水計(jì)劃執(zhí)行過程中仍存在不少問題。應(yīng)當(dāng)逐步完善聯(lián)合調(diào)度協(xié)調(diào)機(jī)制，由市水利局負(fù)責(zé)，原水集團(tuán)。自來水總公司及相關(guān)單位人員參加，及時(shí)解決供水調(diào)度中出現(xiàn)的各種問題和矛盾，協(xié)調(diào)各相關(guān)單位利益。

7.繼續(xù)深化水務(wù)體制改革，提高原水企業(yè)的管理水平。按照“事企分開、轉(zhuǎn)制變型、集團(tuán)組合”的原則和現(xiàn)代企業(yè)制度的要求建立的寧波原水集團(tuán)有限公司已經(jīng)大幅度推動(dòng)原水管理提升管理水平和管理效能，并搭建了有利于水資源開發(fā)利用的建設(shè)投融資平臺(tái)?，F(xiàn)階段應(yīng)完善“政企分開、職責(zé)明確、運(yùn)轉(zhuǎn)協(xié)調(diào)”的水務(wù)管理體制。在目前分段經(jīng)營(yíng)管理體制下，原水輸引工程是水資源統(tǒng)一調(diào)配的重要支撐手段，將原水管道的規(guī)劃建設(shè)、運(yùn)行管理劃歸水利部門及其所屬的原水企業(yè)——寧波原水集團(tuán)。將原發(fā)改委所屬開投公司管理下的工業(yè)供水公司和市自來水總公司合并，從而為優(yōu)水優(yōu)用打破體制機(jī)制障礙；推進(jìn)原水售水體制改革和水價(jià)改革，實(shí)現(xiàn)原水集團(tuán)所屬各水源地財(cái)務(wù)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)一核算，使各水源地經(jīng)濟(jì)效益與其供水量相對(duì)脫鉤，避免供水量的不均引起各水源地經(jīng)濟(jì)效益差別較大，從而影響水源優(yōu)化調(diào)度的靈活性和高效性，導(dǎo)致無法實(shí)現(xiàn)總體效益的最大化。

參考文獻(xiàn)：

1.黃強(qiáng)，王增發(fā)，暢建霞，梁柱，田峰巍.城市供水水源聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度研究[J].水利學(xué)報(bào)，1999（5）

2.毛光烈.寧波市水源聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度調(diào)研報(bào)告[C].寧波發(fā)展論集（2006）.寧波：寧波出版社，2007

3.谷媛媛，朱紅玉，王曉燕，白潔璇.跨流域多水源聯(lián)合調(diào)配供水研究[J].水科學(xué)與工程技術(shù)，2008（S2）

4.應(yīng)海廣.寧波原水聯(lián)網(wǎng)供應(yīng)的思考[J].河海大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），第38卷增刊2，2010.10

5.寧波市水利局.2012年寧波市水資源公報(bào)[R].2013.3

6.寧波市水利局.寧波市水資源綜合規(guī)劃中期評(píng)估報(bào)告[R].2012.5

（作者單位：1.河海大學(xué) 江蘇南京 210098；2.寧波原水集團(tuán)有限公司 浙江寧波 315100 作者簡(jiǎn)介：楊關(guān)設(shè)，經(jīng)理，從事水資源開發(fā)利用與保護(hù)工作，在讀博士研究生，研究方向：技術(shù)經(jīng)濟(jì)及管理）

（責(zé)編：鄭釗）