登封市城市應(yīng)急引水方案比選

□馬嘯中原 □楊 凡 □楊淇翔(河南省水利勘測設(shè)計研究有限公司)

登封市城市應(yīng)急引水方案比選

□馬嘯中原 □楊 凡 □楊淇翔(河南省水利勘測設(shè)計研究有限公司)

隨著社會、經(jīng)濟的發(fā)展和人口的增長，城市對水資源的需求量、依存性越來越大。對城市管理者來說，不僅要保障城市常規(guī)供水，還要考慮非常態(tài)供水危機的可能性并做好充分的準(zhǔn)備。文章針對登封市現(xiàn)實情況,提出解決當(dāng)?shù)赜盟畣栴}的應(yīng)急引水方案。

應(yīng)急引水；登封；水資源；方案比選

1 概況

隨著城市的發(fā)展，城市建設(shè)及供水安全的復(fù)雜性逐漸加強,城市供水系統(tǒng)的脆弱性逐漸顯現(xiàn),供水問題趨于嚴(yán)峻[1,2]。登封市近年來頻繁發(fā)生旱情，發(fā)生缺水情況的頻率也顯著升高，已成為嚴(yán)重影響城市發(fā)展和居民生活的嚴(yán)重問題。特別是2012-2014年，登封連續(xù)干旱，導(dǎo)致原少林、紙坊、劵門、馬莊4個供水水源地干涸。登封城市供水嚴(yán)重不足，居民生活生產(chǎn)用水無法得到保障。白沙水庫抗旱應(yīng)急飲水工程建成后，新開辟的白沙水庫水源也因持續(xù)干旱告急，2015年已無法正常供水，2016年初受蓄水量不足影響，登封市3月中旬即開始限時供水，登封市城市生活生產(chǎn)受到極大影響。

2 城市供用水情況分析

登封城市應(yīng)急供水的范圍主要集中在登封市的中心城區(qū)，具體為市轄的嵩陽辦事處、少林辦事處和中岳辦事處等3個街道辦事處。上述三地是登封市人口最為密集的區(qū)域，且人口增長率超過周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)。

2.1 現(xiàn)有水源供水情況

根據(jù)登封市歷年降雨統(tǒng)計資料看，其境內(nèi)十年九旱，水資源貧乏，境內(nèi)多年平均水資源總量21 775.40萬m3，人均水資源占有量僅316 m3，低于河南省平均378 m3的水平，屬于相對缺水地區(qū)。登封市境地下水埋藏較深，采取不易，城市供水多以地表水為主，境內(nèi)多年平均地表水資源量為15 528.70萬m3，無外水補給，供水只能依靠當(dāng)?shù)刈越o自足。

2012年以來，登封市遭遇了有氣象記錄以來最嚴(yán)重的干旱：連續(xù)兩年降雨量在400 mm左右，與干旱少雨、遍布荒涼的大西北幾乎相當(dāng)。尤其是進(jìn)入2013年8月份后，持續(xù)數(shù)月少有雨雪，與常年同期相比，降水量減少近九成。

登封市區(qū)供水以地表水為主，少林、券門、紙坊3座中型水庫和馬莊小型水庫是最主要的供水水源。4個水庫水源地的設(shè)計興利庫容共為2 518萬m3，其中3座中型水庫總興利庫容達(dá)2 432萬m3，承擔(dān)著絕大部分的供水任務(wù)。自2012年以來，少林、券門、紙坊水庫蓄水量連年減少，到2014年3座水庫接近死庫容，所用水量所剩無幾。區(qū)域內(nèi)其他小型水庫也基本干涸。

2.2 現(xiàn)狀用水情況

登封市2014年人均用水量為167.60 m3/人，遠(yuǎn)低于同期鄭州市人均用水量190.70 m3/人。2014年初，登封市通過多方協(xié)調(diào)，開辟了與禹州市交界處總庫容2.90億m3的白沙水庫作為登封新的水源地，建設(shè)白沙水庫抗旱應(yīng)急飲水工程，規(guī)劃建成后引水能力為每天3萬m3，可供市區(qū)、產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)、盧店、唐莊使用。但是，原來登封市區(qū)的幾個水廠供水基本是高水低供，從西北向東南自流。2014年5月白沙飲水工程運行以后，變成低水高供，水從東南向西北逆勢而流，需要二次加壓，原管道老化易損、壓力不夠，導(dǎo)致不斷爆管，供水不連續(xù)。同時，由于2014年的干旱持續(xù)，加上白沙水庫還要給下游的禹州市供水，到2014年汛后，水庫僅余2 000萬m3水（含980萬m3死庫容），供水形勢十分嚴(yán)峻。據(jù)統(tǒng)計，白沙飲水工程運行后，2014年中心城區(qū)實際供水量約為1 980萬m3。

登封市中心城區(qū)2014年常住人口為20.10萬人，根據(jù)《城市給水工程規(guī)劃規(guī)范》(GB50282-98)中推薦的城市每萬人最高日綜合用水量指標(biāo)測算得出，登封市中心城區(qū)2014年的實際需水量約為2 564萬m3，詳見表1。

表1 登封市現(xiàn)狀實際需水預(yù)測表

實際供水情況與本次預(yù)測的情況相比較，中心城區(qū)還存在著近600萬m3的供水缺口，從現(xiàn)有節(jié)水水平以及各水庫供水潛力上看，該供水缺口無法填補，如果今后一段時間旱情依舊持續(xù)，市區(qū)供水將面臨巨大的危機，所以為登封城區(qū)科學(xué)的選取應(yīng)急備用水源迫在眉睫。

3 應(yīng)急供水方案

3.1 應(yīng)急水源選取原則

水源選取的時候應(yīng)該考慮到所選水源的穩(wěn)定性、水質(zhì)可靠性、水源輸出可操作性、水源地安全性、地區(qū)平衡性、利益平衡性等問題[3]，不能以犧牲環(huán)境為代價不計后果的引用水源，更不能把一個地區(qū)的缺水問題轉(zhuǎn)嫁到另一個地區(qū)。

3.2 水源地選取

登封市域地處淮河、伊洛河（黃河流域）的分水嶺，城市周邊距登封市較近的市域外水源工程按照水來源有陸渾水庫水源（陸渾水庫、陸渾東一干渠、陸渾東二干渠、鞏義塢羅水庫、汝州安溝水庫、偃師龍溝水庫）、伊洛河水源、南水北調(diào)水源等。

3.3 應(yīng)急供水方案

偃師龍溝水庫和伊洛河水源引水工程建設(shè)難度大，作為水源應(yīng)急性較差，自塢羅水庫和安溝同時引水，引水流量不足0.20 m3/s，引水規(guī)模太小，而線路均需翻越分水嶺，施工難度大，工程技術(shù)經(jīng)濟性較差，所以不適合作為登封市的應(yīng)急供水水源地。

結(jié)合登封周邊的其他水源，綜合引水規(guī)模、水源條件、工程應(yīng)急實施性等因素，初步規(guī)劃出下列可行性較高的供水方案。

3.3.1 南水北調(diào)潁河退水閘引水方案

在南水北調(diào)總干渠潁河退水閘附近設(shè)置取水口，沿潁河河道東側(cè)敷設(shè)輸水管線至登封市白沙水庫飲水工程一級泵站前池，其后利用白沙水庫飲水工程輸水至盧店水廠，再改造紙坊水庫向盧店水廠輸水線路為充庫線路。其中潁河退水閘向登封市白沙水庫飲水工程一級泵站前池輸水線路長26 km，并設(shè)白沙水庫充庫分水口。泵站前池水位按236 m選用，則本應(yīng)急引水工程凈提水揚程為110 m；盧店水廠至紙坊水庫提水線路長約8 km，提水凈揚程116 m。

3.3.2 16號任坡分水口門引水方案

在南水北調(diào)總干渠16號任坡分水口門后設(shè)提水泵站，輸水線路穿越總干渠及潁河后，沿潁河左岸向登封市白沙水庫飲水工程一級泵站前池布置輸水線路，線路長約28 km，泵站前池水位按236 m選用，則本應(yīng)急引水工程提水揚程約為110 m；盧店水廠至紙坊水庫提水線路長約8 km，提水凈揚程116 m。

3.3.3 塢羅水庫引水方案

自塢羅水庫輸水洞沿S237省道和鞏義市嵩陰風(fēng)景區(qū)旅游專線敷設(shè)輸水管線翻越分水嶺，途經(jīng)夾津口鎮(zhèn)，過鞏義市勝利隧道后，自流進(jìn)石淙河上的九龍?zhí)毒皡^(qū)，然后順石淙河自流到下游的紙坊水庫，翻越分水嶺需提水約400 m。

3.3.4 安溝水庫引水方案

自平頂山市安溝水庫輸水洞引水，沿S235省道敷設(shè)線路9 km至大峪鄉(xiāng)，隨后向東北方向敷設(shè)管線，路線基本在山谷中穿行，途徑高崖頭村、北石橋村、樊家莊村、寨東村，最后到達(dá)白坪鄉(xiāng)，在白坪鄉(xiāng)進(jìn)入白坪河，由河道進(jìn)入券門水庫，翻越分水嶺需提水約200 m。

3.4 方案比較

各方案對比情況見表2。

表2 安溝水庫引水方案表

從表1看出陸渾水庫引水方案中塢羅水庫、安溝水庫線路相較南水北調(diào)引水方案引水距離較短，但是提水揚程較高，陸渾水庫水則因引自灌溉干渠的灌溉余水，水量不能保證，只能有水則蓄，以備急用，而登封引水規(guī)模較小，實施工程代價太大，應(yīng)急工程技術(shù)經(jīng)濟效益較差。南水北調(diào)引水方案中潁河退水閘線路引水距離比16號分水口門引水方案短，但是由于南水北調(diào)工程為國家性工程，從退水閘引水協(xié)調(diào)難度較大，工作較為被動，所以綜合考慮實施南水北調(diào)16號分水口門登封引水工程可行性較高。

4 結(jié)語

城市應(yīng)急供水系統(tǒng)是相對于常規(guī)的城市供水系統(tǒng)而言的，指在非常情況下，常規(guī)供水不足或受阻中斷時，能夠快速啟用以保障城市安全供水的應(yīng)急系統(tǒng)。供水系統(tǒng)建設(shè)的時候要仔細(xì)論證，統(tǒng)籌考慮，水資源的協(xié)調(diào)供給是現(xiàn)代生活的基礎(chǔ)保障，現(xiàn)代水利工作模式已經(jīng)從過去的“大興土木”、“大遷大建”轉(zhuǎn)變?yōu)槿鎱f(xié)調(diào)工程，因此現(xiàn)代水利工作面臨更大的挑戰(zhàn)，全面論證引水工程對解決城市水務(wù)問題具有十分重要的意義。

[1]史正濤,劉新有.城市水安全與應(yīng)急水源地建設(shè)—以昆明市為例[J].城市問題,2008(2):24-28.

[2]戴長雷,遲寶明,劉中培.北方城市應(yīng)急供水水源地研究[J].水文地質(zhì)工程地質(zhì),2008(4):42-46.

（責(zé)任編輯：邢博輝）

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