某城市第二水源供水規(guī)模分析

馬黎 宋雄

為徹底解決某城市現(xiàn)有水源水質(zhì)差、供水量不足、突發(fā)水污染事件下應(yīng)急供水等問題，保障城市供水安全，本文開展了對該城市第二水源供水規(guī)模的研究，提出了滿足該城市未來需水量的第二水源供水規(guī)模，以期為相關(guān)專業(yè)人員提供參考。

一、引言

目前，某城市主城區(qū)現(xiàn)有水源存在著枯水季節(jié)水質(zhì)不達標、突發(fā)水污染事件影響水質(zhì)、供水量不能滿足未來城區(qū)經(jīng)濟發(fā)展需求等諸多問題，因此，強烈需要尋找水質(zhì)好、不易受污染、水量充足的第二水源，徹底解決該市未來發(fā)展對水資源的需求，保障城市未來可持續(xù)發(fā)展。本文結(jié)合城市發(fā)展規(guī)劃，在對未來該市水源正常運行工況和應(yīng)急供水工況下對第二水源供水量的要求進行綜合分析的基礎(chǔ)上，提出了滿足該城市未來需水量的第二水源供水規(guī)模。

二、城市概況

某城市地理位置優(yōu)越，西靠內(nèi)陸地區(qū)，東靠太平洋與中國臺灣地區(qū)相鄰。全市陸地面積約1.26萬km2，海域面積約1.86萬km2。全市屬亞熱帶季風性濕潤氣候，濕潤溫暖，雨量充沛。轄區(qū)地勢由北西向東南傾斜，地貌依次為中低山、丘陵臺地和沖海積平原。

三、河流水系

該城市中最大的河流發(fā)源于博平嶺和戴云山脈，由北溪和西溪兩大水系組成，總干流長度285km。北溪是其干流，流域面積達9640km2；北溪自華安西陂進入該市，有仙都溪，龍津溪等支流。西溪是該河流的主要支流，流域面積3940km2，西溪有船場溪、永豐溪、薌江、花山溪四條主要支流，于靖城匯合流經(jīng)該市市區(qū)，西溪和北溪在龍海福河匯合后分南、中、北港注入廈門港。

該市區(qū)第二水源某水庫所在的船場溪是西溪上游主流。流域北鄰西溪支流龍山溪，南與河流西溪支流花山溪為界，西接韓江水系上游支流蘆溪及永定河，東面注入河流西溪。船場溪流域面積1040km2，發(fā)源于省市內(nèi)部艦山北麓，由東南向西北流經(jīng)書洋、梅林折向由西北向東南流，河道全長121km，平均河道坡降5.5‰，流域形狀系數(shù)為0.07。流域水系較發(fā)達，呈狹長狀水系分布。流域內(nèi)多高山峻嶺，地勢西高東低。

某電站位于船場溪中游，原工程任務(wù)為防洪和發(fā)電，壩址以上集水面積522km2。其水庫正常蓄水位303.5m，死水位275.0m，汛限水位296.5m，防洪高水位305.0m，校核洪水位306.66m。水庫正常庫容1.37億m3，死庫容0.233億m3，興利庫容1.137億m3；防洪庫容0.47億m3，總庫容1.566億m3。水庫多年平均流量18.7m3/s，年徑流量5.90億m3，庫容調(diào)節(jié)系數(shù)19.3%，有不完全年調(diào)節(jié)性能。電站裝機容量為20MW，設(shè)計發(fā)電流量44.54m3/s，設(shè)計年發(fā)電量6530萬kWh。該電站所在河流水量充足，水庫徑流調(diào)節(jié)能力較好，且?guī)靺^(qū)位于山區(qū)污染較小，是該城市最適宜的第二水源。

四、城市供水現(xiàn)狀及存在問題

1.現(xiàn)狀水源

目前該市主城區(qū)現(xiàn)狀供水主要由其城市水務(wù)集團有限公司供水系統(tǒng)供應(yīng)，主要包括第一自來水廠、第二自來水廠和現(xiàn)有工業(yè)園區(qū)自來水廠，部分由其他水務(wù)公司供應(yīng)。

2.現(xiàn)狀供水存在的問題

該市河流西溪、北溪上游不時受到上游各支流農(nóng)業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)、工業(yè)的污染，導(dǎo)致鐵錳氨氮超標。特別是西溪水源污染日益嚴重，水源水質(zhì)得不到保證。

市區(qū)目前排污量約12萬m3/d，主要經(jīng)環(huán)城河流入河流西溪。西溪為該市的主要納污水體，河流西溪監(jiān)測河段中，流經(jīng)原市區(qū)20km，流經(jīng)原市區(qū)北區(qū)9km，符合《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》Ⅱ類水的河長：枯水期和豐水期均為16km，占總評價河長的55.2%；符合Ⅲ類標準的河長：枯水期和豐水期均為6km。占總評價河長的20.7%；水體受污染的Ⅳ類水的河長：枯水期和豐水期均為7km，占總評價河長的24.1%。污染河段在該市城區(qū)下游及平和城關(guān)下游河段。由此看出，城市上游西溪為Ⅱ類水體，屬輕度污染水體，符合國家飲用水水源標準。但流經(jīng)市區(qū)后，污染加重達Ⅳ類、Ⅴ類水體，屬微污染水體，一般不宜作為飲用水源。而該市除了第二水廠、其他水務(wù)公司外，其余各水廠均取用西溪為水源，嚴重影響了供水水質(zhì)。目前，經(jīng)過幾年時間整治，水質(zhì)有所好轉(zhuǎn)，但由于西溪流域面積大，水質(zhì)污染不易控制，仍然存在不同程度的污染，水源水質(zhì)得不到保證。在突發(fā)應(yīng)急事件時，供水安全得不到保障。北溪近幾年也時有突發(fā)污染事件，比如，2008年的“甲藻”事件，對水源水質(zhì)造成了較為嚴重的威脅。

五、供需平衡分析

1.預(yù)測范圍

本項目供水對象為該市主城區(qū)，根據(jù)已批復(fù)的主城區(qū)供水規(guī)劃，主城區(qū)的供水范圍除包括主城區(qū)的南、北城區(qū)、開發(fā)區(qū)新城外，還包括周邊一部分工業(yè)園區(qū)。因此，本次用水量預(yù)測范圍也將上述園區(qū)包含在內(nèi)。

2.需水預(yù)測

根據(jù)該城市總體發(fā)展規(guī)劃，主城區(qū)2030年總?cè)丝跒?20萬人，采用0.5萬m3/（萬人·d）的人口綜合用水量進行預(yù)測，2030年總需水量為60.0萬m3/d；根據(jù)《城市給水工程規(guī)劃規(guī)范》（GB50282-2016）中各類用地用水量指標對主城區(qū)需水量進行預(yù)測，2030年總需水量為61.67萬m3/d。兩種方法計算成果基本一致，綜合取主城區(qū)2030年需水量為60.5萬m3/d。根據(jù)已批復(fù)的其他片區(qū)供水規(guī)劃，2030年該城市納入主城區(qū)供水系統(tǒng)內(nèi)的其他片區(qū)需水量為24.3萬m3/d。則主城區(qū)供水系統(tǒng)的2030年總需水量為85萬m3/d。

根據(jù)該市供水水資源配置規(guī)劃，該城市第二水源還需要保障西溪上游兩個縣城2030年各10萬m3/d的用水需求。因此，供水范圍內(nèi)2030年總需水量為85+10+10=105萬m3/d。

六、第二水源供水規(guī)模分析

1.水庫設(shè)計供水規(guī)模

某水庫位于主城區(qū)西北面，所在流域為船場溪。壩址以上流域面積約為522km2，正常蓄水位303.5m，汛限水位296.5m，設(shè)計死水位275m，總庫容1.566億m3，興利庫容1.137億 m3。近年來水庫在每年主汛期（6月1日~10月1日）水位控制在296.5m以下運行。

通過計算，在水庫目前有汛限水位工況下，滿足規(guī)范規(guī)定的設(shè)計保證率達到90%~97%要求的最大可供水量為80萬m3/d，其對應(yīng)的設(shè)計保證率為93.22%。如供水量加大到90萬m3/d、100萬m3/d，其設(shè)計保證率僅能達到89.69%、86.58%，不滿足規(guī)范規(guī)定的最低90%的要求。因此綜合考慮，水庫的設(shè)計供水規(guī)模為80萬m3/d。在來水量充足的年份，可以加大供水量，盡量多替換從北溪提水的第二和第三水廠向城區(qū)的供水量，節(jié)約提水費用和能源消耗。

2.引水管道規(guī)模

（1）設(shè)計工況

第二水源工程設(shè)計工況供水規(guī)模為80萬m3/d。第二水源工程作為市區(qū)的第二水源，建議從兩個層次利用。層次一：本工程作為替換西溪水源地（主要為工業(yè)園區(qū)水廠、遠期第一水廠關(guān)閉）、西溪上游兩個縣城的常用水源。由于西溪水源的水質(zhì)變化較大，可考慮采用該水庫水源。因此，本工程的遠期日常運行水量應(yīng)包括為工業(yè)園區(qū)水廠（10萬m3/d）、兩個縣城（20萬m3/d）、規(guī)劃高新區(qū)水廠（20萬m3/d）和其他園區(qū)水廠（10萬m3/d），合計60萬m3/d。層次二：北溪水源發(fā)生污染時，第二水源工程作為城區(qū)應(yīng)急備用水源，應(yīng)急情況下，滿足居民生活用水。根據(jù)應(yīng)急水源的概念，當?shù)谝凰窗l(fā)生污染的情況下，城市供水應(yīng)通過合理調(diào)度，在短時期內(nèi)應(yīng)保證居民的日常生活用水，工業(yè)用水應(yīng)根據(jù)行業(yè)性質(zhì)，部分關(guān)?；蛘咻喠饔盟＝鉀Q現(xiàn)狀水資源分布不均、水源單一化的問題，規(guī)劃將北部水庫作為第二自來水廠、第三自來水廠應(yīng)急水源，河流西溪作為高新區(qū)水廠、其他水廠應(yīng)急備用水源。

（2）校核工況

在水庫改為飲用水水源地后，隨著環(huán)境保護的不斷加強，水庫水質(zhì)會越來越優(yōu)良，考慮未來水庫水質(zhì)優(yōu)良，并且在雨季，水庫水資源豐富的情況下，可以考慮供100萬m3/d水量。層次一：建議第二水源工程作為替換西溪水源地（主要為其他水廠、遠期第一水廠關(guān)閉）、高新區(qū)水廠、北部水廠、縣城的常用水源，總供水量60萬m3/d。層次二：第二水源工程40萬m3/d作為北溪水源水廠備用原水。水庫引水至市區(qū)是重力流輸水，從北溪取水是典型的泵房取水，因此，從節(jié)約能源的角度考慮，在水庫水質(zhì)優(yōu)良，并且在雨季時，水庫水資源豐富的情況下，一方面滿足西溪水源地水廠水量（60萬m3/d）的需求，另一方面，盡量多的向北溪水源水廠輸送原水。因此，考慮40萬m3/d作為北溪水源水廠備用原水。因此，綜合兩層次用水的思路，校核工況下第二水源工程引水管道總規(guī)模為100萬m3/d

七、結(jié)語

某城市要想徹底解決水量不足、水質(zhì)不好等問題，就要在該城市第二水源供水的設(shè)計規(guī)劃上多下功夫，爭取在根本層次上提高第二水源的供水規(guī)模，達到安全使用的標準。