地表水取水水源論證分析
——以臨沂城供水工程為例

類 瀟

(臨沂市水文中心，山東 臨沂 276000)

0 引 言

1997年前，臨沂市蘭山區(qū)市政供水系統(tǒng)的水源為沂河地表水。由于地表水污染嚴重，不符合作為飲用水水源的要求，群眾意見較大。1996年，臨沂市委、市政府決定由市財政投資，建設(shè)了臨沂城一期引水工程(臨沂城8萬m3/d引水工程)，從岸堤水庫放水洞，埋設(shè)管道引水[1]。此工程的有效規(guī)模為8.2萬m3/d，解決了當時臨沂城用水的燃眉之急。近年來，隨著城區(qū)規(guī)模不斷擴大，工商業(yè)發(fā)展迅速，城區(qū)人口激增，用水規(guī)模不斷增加，2010年由臨沂市政府投資建設(shè)臨沂城30萬m3/d供水工程，引水規(guī)模達30.8萬m3/d。為了進一步提高供水的合理性，本文將以臨沂城供水工程為例，對地表水取水水源展開論證分析。

1 水源方案設(shè)計

在進行水源方案設(shè)計時，首先要針對該工程供水水源進行選擇。在選擇的過程中，需要遵循以下幾點原則：

首先，所選擇的水源必須具備優(yōu)質(zhì)的水質(zhì)條件，并且水量能夠滿足工程所需[2]。水源中原水水質(zhì)應(yīng)當符合《生活飲用水衛(wèi)生標準》當中給出的相關(guān)標準，同時要求針對該區(qū)域內(nèi)的地下取水量應(yīng)當小于或等于工程允許的開采量。水源內(nèi)獲取水資源的量應(yīng)當既能夠滿足近期工程用水，同時又能夠滿足未來長遠的用水需要。同時，為了實現(xiàn)對水源衛(wèi)生的進一步防護，要求在所選擇的水源及周圍設(shè)置防護帶，以此增加該區(qū)域的水資源保護設(shè)施條件。

其次，所選擇的水源必須符合衛(wèi)生要求中對地下水提出的相關(guān)規(guī)定，供應(yīng)的水資源應(yīng)當能夠達到作為生活飲用水的等級[3]。

再次，所選擇的水源能夠方便后續(xù)工程施工中取水、引水、凈化等操作，并且方便對水源進行維護。

最后，所選區(qū)域內(nèi)的水源應(yīng)當具有一定的施工條件，以保證引水工程順利施工。

表1為本工程所在區(qū)域內(nèi)的水庫情況統(tǒng)計。

表1 本工程所在區(qū)域內(nèi)的水庫情況統(tǒng)計

根據(jù)項目設(shè)計，規(guī)劃遠期2030年供水水源需具有30萬m3/d的供水能力。從表1可以看出，臨沂市現(xiàn)有中小型水庫由于來水面積小、庫容小、調(diào)節(jié)能力差，不宜作為城市供水水源地。大型水庫中僅岸堤、跋山2座可滿足要求。由于跋山水庫保護區(qū)跨區(qū)域至淄博市沂源縣，協(xié)調(diào)難度較大，且跋山水庫距臨沂城較遠，確定臨沂城供水工程水源地為岸堤水庫，自水庫放水洞引水，采用管道輸水。

2 地表水取水水源可供水量計算

根據(jù)臨沂城供水工程工況條件，計算水源的可持續(xù)供水量。水庫現(xiàn)行來水量主要是指在水利現(xiàn)有工程的支持下，上游工程給水量與多種自然條件下的水庫供水量[4]。其中來水量受到多種環(huán)境因素與外界條件的影響，例如工程的宏觀調(diào)蓄等。在此過程中考慮到每年水利工程上、下游的調(diào)蓄方式不同，可以認為每年工程可實現(xiàn)的供應(yīng)量也不相同。為了滿足興利調(diào)節(jié)的計算需求，需要在統(tǒng)一水量需求后，進行下一步的計算。計算時需結(jié)合水庫歷年資料，進行水量的綜合統(tǒng)計，在計算中全面考慮水庫的蒸發(fā)水量、滲漏遺失水量等，并扣除上游未建成水庫中起到攔蓄作用的水量。綜合上述論述，導出計算公式(1)：

W來=W出±△W+W揚+W蒸+W滲-W攔

(1)

式中，W來表示為地表水取水水源可供水量；W出表示為實測出庫水量；△W表示蓄水變量；W揚表示提取水量；W蒸表示為水體蒸發(fā)與損失量；W滲表示水源滲漏量(損失量)；W攔表示上游未建成水庫在投入使用前的應(yīng)扣除水量。圖1為來水量過程線(水文年)。

圖1 岸堤水庫現(xiàn)狀來水量過程線(水文年)

由圖1可以看出，該區(qū)域來水量的年際變化較大、枯水年明顯，平均來水量對正常供水較為不利。

3 水資源質(zhì)量評價

在上述完成對地表水取水水源可供水量計算的基礎(chǔ)上，對水資源的質(zhì)量進行評價。為了確保評價結(jié)果的客觀性，以《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》(GB 3838—2002)作為標準，構(gòu)建如圖2所示的水資源質(zhì)量評價體系。

圖2 水資源質(zhì)量評價體系

對照圖2中的評價等級可知，該區(qū)域水資源大部分水質(zhì)以一類和二類為主，但部分區(qū)域水資源需進一步處理[5]。根據(jù)上述得出的評價結(jié)果，對供水水源的水質(zhì)進行預(yù)測。2009—2013年水質(zhì)均值綜合評價分別為Ⅳ、Ⅲ、Ⅱ、Ⅱ、Ⅲ類。高錳酸鹽指數(shù)在3.1～3.6mg/L，氨氮值在0.05～0.14mg/L，總磷值在0.01～0.07mg/L，硫酸鹽值在28.0～69.8mg/L，氯化物值在19.8～22.1mg/L，硝酸鹽氮值在2.93～5.58mg/L，總硬度均值在180～216mg/L。銅、鉛、汞、砷、鎘、揮發(fā)酚、氰化物均未檢出，水質(zhì)年際變化較為穩(wěn)定。

通過對取水工程水源地近幾年水質(zhì)評價、水資源水環(huán)境保護目標和污水治理措施分析，預(yù)計岸堤水庫水質(zhì)近期保持在Ⅱ～Ⅲ類，遠期水質(zhì)將好于現(xiàn)狀水質(zhì)，近遠期總硬度、總堿度等水化學成分含量較穩(wěn)定。

4 取水口位置合理性與取水可靠性分析

臨沂城供水工程水源地為岸堤水庫，取水口為水庫放水洞。屬于抗震較強地段，適宜取水建筑物的興建。根據(jù)現(xiàn)場勘察資料并結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料，放水洞處水流流速大，無淤積現(xiàn)象。該場地未見大的斷裂或活動性構(gòu)造穿越，取水口場地地層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，附近無排污口、碼頭，亦無其他直接取水口，總體上可以認為取水口位置合理。放水洞流量-水位關(guān)系如圖3所示。放水洞作為取水口位置，足以滿足每天30萬m3/d取水要求。

圖3 水位與流量關(guān)系示意圖

綜合上文對此方面論證課題的綜合分析可知，岸堤水庫現(xiàn)狀來水量受其他用水的影響，在確定取水口位置合理性與取水可靠性方面存在某種不確定因素，需要在此基礎(chǔ)上，結(jié)合供應(yīng)端的不同供水現(xiàn)狀對風險進行分析。

本次分析以“月”作為計量單位，來水量降低范圍在5%～10%時，對本項目及其他城市、工業(yè)用水沒有影響，但下游農(nóng)業(yè)用水量將有所減少。

完成上述分析后，進行輸水管線設(shè)計可靠性的分析，根據(jù)輸水規(guī)模、管道壓力及事故流量要求，綜合比較確定供水管道使用預(yù)應(yīng)力混凝土管，內(nèi)徑1.6 m，管道總長約90.0 km。沿途穿過蒙河、柳青河、祊河三條河流，采用河床埋管式倒虹吸穿過河道，管材采用內(nèi)徑1.2 m、壁厚11 mm螺旋鋼管。管道沿途共有17處閘閥、排氣閥井，此種輸水管線具有較強的耐腐蝕性，不易析出有害物質(zhì)，對水質(zhì)無影響。

5 結(jié)束語

本工程從岸堤水庫取水，為了進一步保證水源質(zhì)量，可在后續(xù)的相關(guān)工作中，加強對水源地的保護，明確水體功能與水質(zhì)保護目標，科學制定污染物排放標準與水質(zhì)標準，加強流域點源、面源污染源治理工程建設(shè)，提高環(huán)境綜合整治力度，提高污水處理效率，減少入庫污染物排放，定期對水源地水質(zhì)進行調(diào)査，確保水質(zhì)達到目標。實施最嚴格的水資源管理制度，強化水行政執(zhí)法，做好建設(shè)項目取水、用水、節(jié)水及退水的依法管理、合理利用和有效保護，建立和完善水資源保護管理體制和運行機制。