程建民，陳永娟

（甘肅省張掖市甘蘭水利水電建筑設(shè)計院，甘肅 張掖 734000）

城市供水應(yīng)急備用水源規(guī)模確定方法研究

程建民，陳永娟

（甘肅省張掖市甘蘭水利水電建筑設(shè)計院，甘肅 張掖 734000）

近年來，我國城市水污染事故頻發(fā)，供水水源單一、缺少應(yīng)急水源儲備，已嚴(yán)重影響社會穩(wěn)定和經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展，建立城市供水應(yīng)急備用水源已迫在眉睫。以甘肅省金昌市為例，重點研究工業(yè)城市應(yīng)急供水指標(biāo)及供水方案的選擇，分析研究應(yīng)急備用水源的規(guī)模確定方法。分析確定金昌市應(yīng)急需水量為6.2萬m3/d，應(yīng)急供水期需水量186萬 m3。

城市供水；應(yīng)急備用水源；規(guī)模確定；方法研究

1 概述

金昌市位于甘肅省河西走廊中部的戈壁灘上，境內(nèi)礦產(chǎn)資源豐富，是甘肅省重要的工業(yè)城市，該區(qū)域水資源緊缺。目前金昌市城鎮(zhèn)（含金川公司）供水主要來自金川峽水庫，供水水源單一，一旦發(fā)生特大干旱或者突發(fā)水污染事件，金昌市城市供水將會受到嚴(yán)重影響，勢必造成社會穩(wěn)定問題。因此，建立城市供水應(yīng)急備用水源工程已迫在眉睫。

2 金昌市水源地存在的問題

（1）水源地單一

金昌市僅有地表水飲用水源地保護(hù)區(qū)一處，即金川峽水庫。當(dāng)金川峽水庫突發(fā)意外事故無法向金昌市供水或者供水量不足時，將導(dǎo)致整個金昌市居民生活和工業(yè)生產(chǎn)用水受到嚴(yán)重影響。

（2）水源地供水可靠性較低

金川峽水庫徑流來自東大河皇城水庫調(diào)水、西大河水庫調(diào)水及西大河水庫至金川峽水庫之間的泉水三部分組成，平均入庫水量為1.74億m3，其中東大河調(diào)水1.34億 m3，西大河調(diào)水0.13億 m3，泉水入庫量0.27億m3。當(dāng)遇到特大干旱年份，東大河、西大河無法向金川峽水庫正常輸水，金川峽水庫水量大幅減少，水源取水保證率低，供水安全性和可靠性差，城區(qū)用水難以保證。

3 應(yīng)急供水對象

當(dāng)金昌市水源遭遇突發(fā)事件導(dǎo)致供水不足或受阻中斷時，根據(jù)設(shè)計供水保證率及對民生的影響程度確定應(yīng)急供水對象。本次應(yīng)急供水對象僅考慮金昌市區(qū)和河西堡鎮(zhèn)城市居民生活用水和與民生息息相關(guān)的重點工業(yè)用水，如醫(yī)院、電力、通信、消防、熱力、燃?xì)?、水的生產(chǎn)供應(yīng)業(yè)和食品制造業(yè)等的用水。

4 應(yīng)急備用水源的選擇

4.1 選擇的原則

應(yīng)急備用水源是城市應(yīng)急供水系統(tǒng)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，應(yīng)根據(jù)以下原則選取城市應(yīng)急備用水源：

（1）先地表、后地下；

（2）便于取水，經(jīng)濟合理；

（3）水源水質(zhì)滿足生活基本要求；（4）水源水量保證要求；（5）盡可能多點供水。

根據(jù)備用水源選擇原則，綜合考慮金昌市水資源水質(zhì)、水量等特點，將西大河地表水和毛卜喇盆地地下水作為金昌市應(yīng)急備用水源。

4.2 地表水備用水源

4.2.1 流域概況

西大河屬石羊河流域，發(fā)源于祁連山脈中段金瑤嶺，源地海拔高程4350m，流域形狀為圓扇形，主要支流有六條，各支流于大河壩匯集，水系分布呈樹枝狀。西大河水壩址集水面積788km2，河長47.3km，干流平均坡度20.2‰。

4.2.2 水資源量

西大河水庫來水有1974～2012年39年入庫徑流資料，其中2005年以前為西大河天然徑流資料，2005～2012年入庫資料為西大河天然徑流加引硫濟金水量。西大河水庫1974～2004年多年平均徑流量為1.64億m3，2005～2012年多年平均徑流量為2.04億m3。

4.2.3 水源水質(zhì)情況

經(jīng)西大河水庫水質(zhì)檢驗，地表水水質(zhì)良好，無任何污染，屬Ⅱ類水質(zhì)，同時符合生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，適用于生活飲用和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

4.3 地下水備用水源

4.3.1 區(qū)域水文地質(zhì)概況

毛卜喇盆地位于金昌市南西28km，在行政區(qū)劃上屬永昌縣紅山窯鄉(xiāng)管轄。地理位置東經(jīng)101°46′26′～102°00′00′， 北緯 38°17′45′～38°24′16′。毛卜喇盆地水源地位于長城、楊家大山之間，西起大泉水庫～小泉水庫東側(cè)，東抵后大寺，東西長10.5km，南北寬 0.70～3.5km，含水層分布面積30.5km2。

4.3.2 地下水資源量概況

毛卜喇盆地地下水補給量由水庫閘孔及壩后滲漏、繞壩滲漏、渠系滲漏雨、洪水滲漏量、降水及凝結(jié)水入滲量和田間灌溉回歸水等六部分組成，共325.22萬 m3/a。其中水庫閘孔及壩后滲漏量為74.05萬m3/a，水庫繞壩滲漏量為70.51萬 m3/a，渠系滲漏補給量為142.38萬m3/a，洪水滲入補給量為23.55萬m3/a，降水及凝結(jié)水入滲補給量為3.56萬 m3/a，田間灌溉滲漏補給量為 11.17萬m3/a。地下水排泄項主要為泉水溢出、側(cè)向流出、陸面蒸發(fā)、人工開采等，年排泄量為326.99萬m3/a。其中：泉水溢出量273.1萬 m3/a，側(cè)向流出15.75萬 m3/a，蒸發(fā)與蒸騰為 30.80萬 m3/a，人工開采量為7.34萬m3/a。

水源地地下水允許開采量為680萬 m3/a，現(xiàn)狀開采量28.5萬m3/a，因此，尚有651.5萬m3/a的地下水允許開采量，完全可以保證“城市供水應(yīng)急備用項目”的取水需求。

4.3.3 水源水質(zhì)情況

經(jīng)毛卜喇盆地地下水檢測，除硫酸鹽、總大腸菌群、耐熱大腸菌群不符合《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749-2006）外，其它檢驗項目均符合標(biāo)準(zhǔn)。因此，在應(yīng)急供水期間，需對水質(zhì)處理達(dá)標(biāo)后方可進(jìn)入城市供水應(yīng)急備用水源工程管網(wǎng)。

5 應(yīng)急供水指標(biāo)及供水方案

5.1 應(yīng)急供水指標(biāo)

5.1.1 城市居民應(yīng)急供水指標(biāo)

應(yīng)急狀態(tài)下，按略低于正常狀態(tài)下的生活用水標(biāo)準(zhǔn)來考慮，分析應(yīng)急狀態(tài)下居民用水可能的保障程度。

根據(jù)《城市居民生活用水量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50331-2002）中對居民家庭日常生活用水量調(diào)查統(tǒng)計的結(jié)果（見表1），居民家庭日常生活用水主要分為以下幾類：飲用、廚用、沖廁、淋浴、洗衣、衛(wèi)生、澆花等用水，當(dāng)發(fā)生突發(fā)意外事故時，需保證居民基本生活用水，包括飲用、廚用、沖廁、淋浴，這部分用水按照拘謹(jǐn)型壓縮后約為86.2L/人·d。

表1 《城市居民生活用水量標(biāo)準(zhǔn)》居民生活用水分類

近年來，金昌市居民人均純生活水量維持在120～140L/d，基本上處于較舒適用水狀態(tài)。此外，通過對部分暫住人口的抽樣調(diào)查結(jié)果表明，拘謹(jǐn)型家庭人均純生活水量約為79L/d，低于全國水平。根據(jù)金昌市氣候特點、經(jīng)濟情況、生活習(xí)慣、水資源量等因素，金昌市人均應(yīng)急純生活用水量取80L/d，考慮政府機構(gòu)、學(xué)?；居盟推渌灿盟?，確定應(yīng)急綜合生活用水定額為100L/d。

5.1.2 工業(yè)用水指標(biāo)

應(yīng)急狀態(tài)下，工業(yè)供水主要是與民生密切相關(guān)的重點工業(yè)，主要有電力、熱力、燃?xì)?、水的生產(chǎn)供應(yīng)業(yè)和食品制造業(yè)等，化工企業(yè)不在應(yīng)急供水范圍內(nèi)。根據(jù)近年來金昌市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和用水量調(diào)查，金昌市與民生密切相關(guān)的重點工業(yè)用水量約占工業(yè)總用水量的4.6%，到2020年，重點工業(yè)用水量按工業(yè)總用水量5%考慮。

5.1.3 其他用水

應(yīng)急供水期間，不進(jìn)行道路和綠地澆灑活動，管網(wǎng)漏失水量及其它損失按綜合生活用水和重點工業(yè)用水總和的12%計。

5.2 城市供水應(yīng)急供水方案

方案一：發(fā)生特大干旱（P=95%）或連續(xù)干旱年份，金川峽水庫來水不足或斷流時，啟動地下水應(yīng)急預(yù)案，地下水作為城市供水應(yīng)急水源的補充或者全部水源。

方案二：水源地突發(fā)水污染導(dǎo)致供水中斷時，啟動地表水應(yīng)急預(yù)案，西大河地表水經(jīng)由大泉水庫引入城市供水管網(wǎng)，作為城市供水應(yīng)急供水水源。

方案三：發(fā)生特大干旱（P=95%）或連續(xù)干旱年份，同時，水源地突發(fā)水污染導(dǎo)致供水中斷時，啟動地表水應(yīng)急預(yù)案，即將西大河地表水經(jīng)大泉水庫引入城市供水應(yīng)急備用水源工程管網(wǎng)應(yīng)急供水，地表應(yīng)急水源水量不足時開啟地下水備用水源作為補充水源。

6 應(yīng)急備用水源規(guī)模確定

6.1 居民生活應(yīng)急需水量

根據(jù)《金昌市城鄉(xiāng)總體規(guī)劃（2009～2020年）》，2020年金昌市區(qū)人口35萬人（含河西堡鎮(zhèn)人口），綜合用水定額按100L/人/d計，管網(wǎng)漏損及其他損失按12%計，則2020年金昌市居民生活應(yīng)急水量為3.9萬m3/d。

6.2 工業(yè)應(yīng)急需水量

據(jù)統(tǒng)計，金昌市2012年工業(yè)增加值為126億元，年取水量 8487萬 m3，萬元增加值取水量62.6m3。按照工業(yè)增長速度15%預(yù)測至2020年金昌市工業(yè)增加值為385億元，萬元工業(yè)增加值取水量38.4m3，則2020年工業(yè)取水量為1.48億m3/a。應(yīng)急狀態(tài)下，重點工業(yè)取水量按正常取水量的5%計，管網(wǎng)漏損及其他損失按12%計，即應(yīng)急工業(yè)取水量為2.3萬m3/d。

6.3 應(yīng)急需水總量

綜上，金昌市應(yīng)急需水量包括應(yīng)急供水居民生活需水量和應(yīng)急工業(yè)需水量兩部分，應(yīng)急供水總需水量為6.2萬m3/d。

6.4 應(yīng)急供水時間的確定

對應(yīng)急供水時間國際權(quán)威機構(gòu)沒有進(jìn)行界定，國內(nèi)外一些地區(qū)、機構(gòu)和專家學(xué)者對應(yīng)急供水時間進(jìn)行了研究，國外研究確定的應(yīng)急供水的時間約為24d左右，我國相關(guān)學(xué)者確定的應(yīng)急供水時間一般小于60d。綜合考慮國內(nèi)外備用時間、我國近年來供水中斷時間及金昌市飲用水源特點，金昌市可能導(dǎo)致供水出現(xiàn)緊急情況的主要原因為特大干旱和水污染，因金昌市主要以金川峽水庫為水源，考慮水庫蓄水情況，污染水處理、排放、清淤等因素，將金昌市的城市供水備用水源的應(yīng)急時間定為30d。

6.5 應(yīng)急備用水源規(guī)模確定

當(dāng)金昌市城市供水應(yīng)急備用水源供水規(guī)模按下式計算：

式中，W-應(yīng)急備用水源規(guī)模，萬m3；Q-應(yīng)急供水量，m3/d；T-應(yīng)急供水時間，d。

金昌市水源突發(fā)意外事故時，金昌市無法正常取水，各種方案備用水源規(guī)模見表2。

從表2知，金昌市供水水源地突發(fā)特大旱情時，為保證緊急情況下的應(yīng)急供水量，按最不利情況考慮，金昌市需建設(shè)地表水、地下水水源應(yīng)急備用系統(tǒng)，日供水量為6.2萬m3，應(yīng)急供水期30d，整個應(yīng)急供水期供水量186萬m3。通過備用水源地建設(shè)，保障應(yīng)急供水。

7 結(jié)語

（1）城市應(yīng)急供水備用水源采用地下水和地表水雙備用水源，與現(xiàn)有供水管網(wǎng)體系相結(jié)合，經(jīng)濟實用，保障程度高。

（2）根據(jù)三種應(yīng)急方案，提出地表、地下不同供水組合模式，為地方政府應(yīng)急決策提依據(jù)。

（3）確定金昌市應(yīng)急日供水量為6.2萬m3，應(yīng)急供水期30d，整個應(yīng)急供水期供水量186萬m3。

（4）目前雙備用水源應(yīng)急供水研究尚少，本文結(jié)合金昌市備用水源應(yīng)急工程實例，重點研究工業(yè)城市應(yīng)急供水指標(biāo)及供水方案的選擇，分析研究應(yīng)急備用水源的規(guī)模確定方法，可供同類項目參考。

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TU991

B

1672-2469（2017）10-0036-03

10.3969/j.issn.1672-2469.2017.10.011

2017-02-07

程建民（1964年-），男，高級工程師。