李思遠，楊 晴

(1. 中交疏浚(集團)股份有限公司，北京 100048；2. 水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計總院，北京 100120)

近年來，隨著城市化進程的加快，農(nóng)村地區(qū)與城鎮(zhèn)發(fā)展不平衡、不協(xié)調(diào)的矛盾日益突出。為了解決農(nóng)村發(fā)展滯后的問題，黨的十九大做出重大決策部署，實施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略，并于2018年印發(fā)了《鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略規(guī)劃(2018—2022年)》。其中，加強農(nóng)村地區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，實施飲水安全工程，是各地政府落實鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的重要舉措。在這樣的大背景下，城鄉(xiāng)供水一體化作為統(tǒng)籌城鄉(xiāng)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)，能夠切實提高農(nóng)民群眾的生活質(zhì)量，是當前我國供水規(guī)劃的大勢所趨，也是整合行業(yè)資源、實現(xiàn)資源優(yōu)化配置的必然途徑[1- 5]。

海口市作為海南省的省會，近年來得到黨和國家領(lǐng)導(dǎo)人的高度關(guān)注，并設(shè)立了江東新區(qū)作為建設(shè)自由貿(mào)易區(qū)的棋眼。因此，統(tǒng)籌考慮?？谑星?、水情特點，完善城鄉(xiāng)供水基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)，提升水與經(jīng)濟社會的協(xié)同發(fā)展能力、加強完善水對經(jīng)濟社會發(fā)展的資源保障能力、提高水資源利用效率，是?？谑兴畡?wù)發(fā)展的迫切需求，也是?？谑锌傮w規(guī)劃中提出的明確要求[6- 7]。

1 基本原理

1.1 優(yōu)化水資源配置

水資源的合理配置，是城鄉(xiāng)供水一體化得以實現(xiàn)的先決條件，也是必須首先解決的源頭問題。城鄉(xiāng)統(tǒng)籌是立足城市發(fā)展，著眼農(nóng)村建設(shè)，并最終實現(xiàn)城鄉(xiāng)差距減小。而城市化的發(fā)展帶來水資源需求的急速增長，導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)水資源分配的失衡，甚至擠壓了農(nóng)村用水，出現(xiàn)了城市和農(nóng)村“搶水”的現(xiàn)象。因此，只有對水資源進行科學(xué)合理的系統(tǒng)配置，才能解決水資源供給與經(jīng)濟社會發(fā)展中愈顯突出的矛盾[8- 9]。

1.1.1科學(xué)分析水資源供需

合理的水資源配置方案，是建立在科學(xué)的水資源供需分析基礎(chǔ)之上的。水資源的使用包括了生活、生產(chǎn)、灌溉、景觀及市政用水等，隨著不同地區(qū)人口規(guī)模、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟發(fā)展及環(huán)境因素的不同，其用水組成結(jié)構(gòu)和用水定額也各有差異。因此，需水量測算應(yīng)建立在充分的資料收集和現(xiàn)場調(diào)研的基礎(chǔ)上，對不同地區(qū)的用水定額分別進行準確計算，對用水單元和定額的發(fā)展趨勢進行合理的預(yù)測[10]。

對于不同空間尺度范圍內(nèi)的供需計算，應(yīng)采取不同的計算方式。對于小范圍空間內(nèi)的用水量計算，例如單個街道、小型城鎮(zhèn)中心、居住集中的農(nóng)村等，可以用水定額及用戶數(shù)量直接計算規(guī)劃范圍內(nèi)的用水量。對較大的規(guī)劃范圍，例如多個街道、城鎮(zhèn)、成片農(nóng)村等，應(yīng)按照人口分布和用水習(xí)慣的區(qū)別，對規(guī)劃范圍進行分割并分別計算其用水量，例如農(nóng)村和城市應(yīng)分別計算。而當規(guī)劃范圍達到一定規(guī)模時，水資源供需分析應(yīng)合理劃分供水系統(tǒng)單元，按照流域、行政區(qū)劃分計算單元，對不同行政區(qū)域、不同流域內(nèi)的需水量分別進行計算，為水資源的合理配置提供準確的依據(jù)[11]。

1.1.2統(tǒng)籌使用區(qū)域內(nèi)水源和區(qū)域外水源

不同城市的地理位置和氣候環(huán)境不同，其水資源的分布特點也不相同。有的城市水資源蓄存能力較強，可以滿足自身發(fā)展用水；而有的城市降水較少或水資源蓄存能力較差，水資源依賴外部水源的供給。城鄉(xiāng)供水一體化規(guī)劃時，應(yīng)對城市內(nèi)、外水資源利用條件進行調(diào)研分析，確定內(nèi)部河流、水庫的水質(zhì)水量、分布及周邊開發(fā)建設(shè)情況，分析外部水源及過境水資源及可利用的情況。

水源的選定應(yīng)以需水量的計算結(jié)果作為依據(jù)，對用水單元的分布、地形以及和水源的相對位置做綜合的分析，優(yōu)先選擇水量大、水質(zhì)好、保證率高的內(nèi)部水源；并通過必要的引調(diào)水源進行有益補充，以提高供水保證率。

1.1.3協(xié)調(diào)使用地表水和地下水

供水水源可以分為地表水和地下水兩大類。由于地下水分布面廣并且通常水質(zhì)較好，無需澄清處理或者只需要簡單的處理工藝即可，因而被廣泛的作為水源地；尤其是在經(jīng)濟相對落后的農(nóng)村地區(qū)，市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不足，污染較嚴重的地表水無法直接引用，地下水成了解決用水問題的重要途徑。但是，由于地下水的過度開采，導(dǎo)致集中開采區(qū)的地下水位下降，形成了地下水漏斗，帶來了地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險和社會問題。而地下水循環(huán)能力較差、回補周期較長，一旦產(chǎn)生危害短期內(nèi)無法彌補[12]。

相比而言，地表水具有水質(zhì)較差、水量較大、回補周期短的特點。地表水由于易受到污染，水中有機物、細菌含量和濁度、色度等均較高，但是一旦建成合適的給水處理設(shè)施，便易于在水質(zhì)達標的情況下滿足供水保障率的要求。此外，地表水回補便利，可通過調(diào)水等設(shè)施，完善供水網(wǎng)絡(luò)。

因此，城鄉(xiāng)供水應(yīng)形成以地表水為主、地下水為輔的供水格局，充分發(fā)揮地表水流量大的優(yōu)勢，集中保障城鄉(xiāng)用水需求。同時將地下水作為適當?shù)难a充，發(fā)揮其備用、應(yīng)急的作用，給予其一定的時間“休養(yǎng)生息”，以便在需要時可以更好地發(fā)揮其服務(wù)功能[13]。

1.2 完善水利設(shè)施建設(shè)

我國絕大多數(shù)地區(qū)水資源季節(jié)性變化較大，因此對于水資源蓄存能力較弱的地區(qū)，枯水期會面臨較嚴重的供水壓力。通過完善蓄水、調(diào)水等水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，重點加強枯水期的供水保障能力，是實現(xiàn)城鄉(xiāng)供水一體化安全保障的重要任務(wù)[14]。

蓄水設(shè)施主要是具有年調(diào)節(jié)能力以上的水庫，通過將豐水期的水進行攔截和儲存，并在枯水期釋放，以滿足用戶供水需求。區(qū)域外的調(diào)水設(shè)施可將水資源富足區(qū)水量輸送到供不應(yīng)求的地區(qū)，或通過新建引水干渠來解決缺水或無水源地區(qū)的生活生產(chǎn)及農(nóng)田灌溉等。

水利基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，既要從保證農(nóng)村、城市用水的角度出發(fā)，又要從流域或地區(qū)的角度進行宏觀布局。解決一個城市的用水問題，其最優(yōu)的工程措施可能不在這個城市內(nèi)，而是在省級或國家級的層面。例如對于?？谑卸?，其地表水資源的供給十分緊張，尤其是當松濤水庫西干渠建成后，可分配給松濤東干渠的水量將會減少，而位于東干渠末端的?？谑兄鞒菂^(qū)用水將受到直接影響。同時，雖然南渡江水量充足，但由于季節(jié)性變化較大且蓄存能力有限，而難以有效利用。經(jīng)測算，在邁灣水庫建成前，?？谑杏绕涫兄鞒菂^(qū)的遠期用水仍然有20%以上的缺口，需要通過采用地下水補足。當邁灣水庫建成后，可向?？谑兄饕∷c東山壩及龍?zhí)翂芜M行補水，有條件完全取消地下水的開采，全部使用地表水，缺水率可控制在2%以內(nèi)。

水利設(shè)施建設(shè)和水資源配置的關(guān)系密切，相互依存。水資源配置是水利設(shè)施修建的依據(jù)，水利設(shè)施建設(shè)是水資源配置方案得以實施的途徑。只有保證水資源配置的合理及水利設(shè)施建設(shè)的完善，才能保證城鄉(xiāng)供水一體化的順利實施。

1.3 加強市政供水設(shè)施建設(shè)

市政供水設(shè)施是將原水經(jīng)過處理達標后，輸送到終端用戶的基礎(chǔ)設(shè)施，是城鄉(xiāng)供水一體化的重要環(huán)節(jié)。只有建設(shè)完善的市政供水設(shè)施，使得各用水單位可以足質(zhì)足量的取到生活生產(chǎn)用水，才能完成供水任務(wù)。

市政供水設(shè)施包括了供水廠和輸配水管網(wǎng)兩部分。供水設(shè)施的選擇，需要根據(jù)城市和農(nóng)村的分布、用水特點及需求，從水源角度出發(fā)，統(tǒng)一資源調(diào)配，可以通過管網(wǎng)延伸進行供水的優(yōu)先考慮管網(wǎng)延伸，代價較高或施工難度較大的地方，則通過新建水廠解決當?shù)毓┧畣栴}[15]。市政供水設(shè)施選擇的影響因素主要有以下幾種。

1.3.1水源地及蓄水設(shè)施

水源地的分布及可供水量，直接影響到市政供水設(shè)施的選擇和布局，市政供水廠及配水管網(wǎng)的規(guī)劃，均需要在滿足供需平衡分析的基礎(chǔ)上進行。通常而言，當水源地水量足夠滿足需求時，應(yīng)盡量建設(shè)統(tǒng)一的供水廠，從而發(fā)揮集中管理的優(yōu)勢，減小水質(zhì)水量波動，保證用水供給。而當水源水量無法滿足要求時，則應(yīng)該綜合考慮其他因素，判斷是選擇多水源的同一水廠，還是多水源不同水廠。

此外，蓄水設(shè)施也將影響市政供水設(shè)施的選擇。有些地區(qū)在豐水期水量充足，滿足使用要求；但調(diào)蓄能力有限，導(dǎo)致枯水期供水能力不足。市政供水設(shè)施建設(shè)規(guī)模過大，會降低枯水期的工作效率，造成一定的資源浪費。

1.3.2地形地勢

對于面積較大的供水區(qū)域，其地形地勢可能會有較大的差異，也將限制配水管網(wǎng)的延伸。一方面，對于周邊農(nóng)村分布分散的地區(qū)，從經(jīng)濟角度考慮短期內(nèi)配水管網(wǎng)無法成環(huán)，而遠距離輸水的枝狀管網(wǎng)末端水質(zhì)難以保證，存在水質(zhì)安全隱患。另一方面，對于高程相差較大的地方，通過管道輸水需要提供較高的壓力，不僅會造成額外的能耗，也會增加管網(wǎng)運行壓力，經(jīng)濟成本和事故風(fēng)險均會提高。此時，應(yīng)對比新建水廠和延伸管網(wǎng)的優(yōu)劣勢和經(jīng)濟成本再做選擇。

1.3.3施工條件

通過管道供水時，還可能遇到施工難度較大的地區(qū)，比如大面積地基松軟、跨過大江大河、穿越山體等。這些復(fù)雜的地形不僅增加了技術(shù)難度和施工成本，也對后期的運營維護帶來一定的困難。此時，可以考慮以天然地形為界分成不同的供水片區(qū)。

1.3.4發(fā)展規(guī)劃及定位

地區(qū)的發(fā)展現(xiàn)狀及規(guī)劃定位，也將影響到供水設(shè)施的選擇和布局。對于城市規(guī)劃重點發(fā)展的區(qū)域，未來一段時間內(nèi)可能面臨較大的用水矛盾，或者對于已經(jīng)發(fā)展較好，土地利用價值較高的地區(qū)，不建議通過擴建水廠及延伸管網(wǎng)的方式，覆蓋附近農(nóng)村地區(qū)的用水。可以考慮選擇土地價值較小的地方新建供水廠，一方面解決農(nóng)村地區(qū)的用水，一方面緩解城市用水壓力。

1.3.5運營管理

供水廠及輸配水管網(wǎng)的后期運行維護管理，是保障供水設(shè)施得以持續(xù)造福城鄉(xiāng)的重要環(huán)節(jié)。在規(guī)劃時，就應(yīng)該綜合考慮水價、管理機構(gòu)、行政劃分、用戶群體等因素，使水廠和管網(wǎng)可以統(tǒng)一調(diào)配統(tǒng)一管理，減少爭議，提高運行效率。

2 案例分析

2.1 ?？诠┧嬖诘膯栴}

?？谑袑儆诠こ绦匀彼鞘?，人均水資源量僅為全省人均水平的36%，區(qū)域水資源不足，現(xiàn)狀工程措施難以保障未來經(jīng)濟社會發(fā)展對水資源均衡分配和高效利用的需求。

首先，海口市缺少大型水利調(diào)蓄工程，水資源供需矛盾突出。南渡江作為?？谑凶钪饕墓┧吹兀S水年份雖然流量大，但時空分布極為不均，加上龍?zhí)翂文壳罢{(diào)節(jié)庫容較小，總庫容僅有5000萬m3，在枯季時難以保障城鄉(xiāng)供水安全。?？谑形鞑績H有永莊水庫作為城市供水水源，從松濤水庫補水量有限；同時由于永莊水庫調(diào)節(jié)庫容小、長距離輸水渠道檢修困難等因素制約，永莊水廠規(guī)模嚴重受限。近年來長流片區(qū)、藥谷、獅子嶺開發(fā)區(qū)的開發(fā)建設(shè)較快，用水量需求也在不斷增長，水資源供需矛盾將進一步突顯。

其次，?？谑兄鞒菂^(qū)用地緊張，水廠難以擴建導(dǎo)致供需緊張。海口主城區(qū)內(nèi)現(xiàn)有的3個地表水廠，供水總規(guī)模為54萬m3/d。根據(jù)需水量預(yù)測，海口市主城區(qū)需水量將在近幾年達到96萬m3/d；永莊水廠三、四期工程實施后，可以在一定程度上緩解主城區(qū)用水矛盾。但是由于米鋪、儒俊水廠面臨土地受限，無產(chǎn)能拓展空間，以及米鋪和永莊水廠的超負荷運行，?？谑兄鞒菂^(qū)遠期供水依然面臨嚴峻的挑戰(zhàn)。

再次，海口市地下水開發(fā)程度較高，多年來地下水一直用于農(nóng)灌、工業(yè)、城鎮(zhèn)及農(nóng)村生活等各方面，開采量超過了15萬m3/d，開采井點分布較多且不合理，造成地下水開采強度過大，極易造成漏斗。此外，自備水井供水還存在供水設(shè)施落后、人員及水質(zhì)管理不到位等一系列問題，亟需解決。

最后，村鎮(zhèn)供水的水質(zhì)和水量無法保障。目前大部分?？谑懈鞔彐?zhèn)給水點分散，供水水源保證率低，水廠規(guī)模小、供水設(shè)備陳舊，配水管網(wǎng)老化、破損嚴重，供水能力低，部分鎮(zhèn)無供水水廠，僅靠地下水供水，無法滿足地方發(fā)展用水需求。此外，農(nóng)村取水水源缺乏保護，影響原水水質(zhì)，許多村鎮(zhèn)存在鐵錳超標等水質(zhì)不合格現(xiàn)象，供水安全保障能力需要加強。

2.2 海口城鄉(xiāng)供水一體化

2.2.1水源規(guī)劃及水量調(diào)配

?？谑袥]有大型水庫，只有10座中型水庫中，水庫庫容尤其是興利庫容小，極大的制約了水庫作為水源地的供水保證率，因此考察外部水源對?？谑械难a充能力，并通過適當?shù)恼{(diào)補水工程，有助于緩解?？谑胁糠值貐^(qū)缺水或供水保證率不足的問題。

?？谑袕谋钡侥希瑥奈鞯綎|，共有3處外來水源。西北部的外來水源是松濤水庫東干渠的末端，分成白蓮東分干渠和黃竹分干渠后最終分別進入永莊水庫和沙坡水庫；中部是海南省最大的河流南渡江；東南部是紅嶺水庫的紅嶺東干渠由西南向東北穿過?？谑?，并最終向文昌市進行供水。根據(jù)外來水源和行政區(qū)劃的不同，同樣可以將?？谑泄┧譃槿笃瑓^(qū)。

而對于?？谑械膬?nèi)部水源，通過多重分析，規(guī)劃最終選定了8處地表水源地，分別為永莊水庫、鳳潭水庫、龍?zhí)翂?、南渡江新坡水源地、南渡江東山壩、高黃水庫和鳳圮水庫。其中，永莊水庫由白蓮東分干渠進行補水，鳳潭水庫、高黃水庫和鳳圮水庫由紅嶺東干渠進行補水。

2.2.2水廠及管網(wǎng)布局

明確了外來水源、當?shù)厮醇肮┧瑓^(qū)后，對?？谑杏盟畣卧M行進一步劃分，充分利用現(xiàn)有的水廠，對于無法通過管網(wǎng)進行延伸覆蓋的地區(qū)，規(guī)劃新建水廠進行供水。經(jīng)綜合分析，規(guī)劃在?？谑袛U建5座水廠，新建6座水廠，同時保留現(xiàn)有的3座水廠。

2.3 供水一體化的優(yōu)勢

在解決城鄉(xiāng)供水問題的過程中，通過源頭出發(fā)、統(tǒng)籌規(guī)劃、宏觀布局、重點突破的城鄉(xiāng)供水一體化規(guī)劃，可以使全市的水務(wù)系統(tǒng)更加完善，資源配置更加合理，也能從更廣的角度去審視一些難以解決的問題，從而得到良好的解決方案。

2.3.1以生活生產(chǎn)用水帶動優(yōu)化水資源配置

對于海口這樣水資源豐富但需存能力較差、依賴外來水源的城市，首先需要明確每個地區(qū)的需水量以及三大外來水源可供應(yīng)量，分析需求差額，才能針對性的補足，完成三者之間的調(diào)配轉(zhuǎn)換。因此，當白蓮東分干渠末端配水量無法滿足永莊水廠的用水需求時，需要通過東山壩飲水工程，向永莊水庫進行補水，以滿足主城區(qū)的用水需求。此外，明確各個地區(qū)的需水量，是從外來調(diào)水的依據(jù)，比如需要從經(jīng)?？谑袞|南部穿過的紅嶺東干渠調(diào)配多少水資源，就可以在城鄉(xiāng)供水一體化中得到解決。

2.3.2通過優(yōu)化水利設(shè)施建設(shè)，解決城鄉(xiāng)用水難題

水利基礎(chǔ)設(shè)施是保障供水的基礎(chǔ)。城鄉(xiāng)供水一體化規(guī)劃，可以針對供水中存在的問題，使水利設(shè)施的建設(shè)更加科學(xué)合理。通過對?？谑袃?nèi)外水源的分析，論證了松濤西干渠建成后對松濤東干渠末端城市用水的影響，論證了修建邁灣水庫對解決下游城市供水的必要性，也論證了引龍補紅工程(將龍州河的水引向紅嶺東干渠)對?？诠┧闹匾饬x；同時也提出了在紅嶺東干渠修建過程中，向鳳潭水庫、鳳圮水庫和高黃水庫補水的需求，避免工程完工后返工造成不必要的損失。

2.3.3通過全市水廠宏觀布局，解決局部供水困難

在城鄉(xiāng)供水一體化過程中，通過統(tǒng)籌考慮全市的水資源配置和水廠布局，可以對局部供水困難地區(qū)提出更合理、更多樣化的解決方案。觀瀾湖地區(qū)位于主城區(qū)南部、龍橋鎮(zhèn)和龍泉鎮(zhèn)北部，是海口市重點發(fā)展的地區(qū)之一。一直以來，該地區(qū)通過從主城區(qū)管網(wǎng)增設(shè)加壓泵站解決供水問題，但是一來米鋪和儒俊水廠在應(yīng)對主城區(qū)供水時已面臨壓力，二來隨著該地區(qū)的發(fā)展對供水需求量加大使得問題更加突出。在過往提出的多種解決方案中，均面臨著當?shù)氐匦螐?fù)雜、施工難度大、投資高而難以推進。供水一體化通過水資源的重新核算，將解決問題的核心從西部永莊水庫和東山壩轉(zhuǎn)向東部的龍?zhí)翂?，避免在?fù)雜地形鋪設(shè)管道，從而有效降低了工程投資。

3 結(jié)論與建議

城鄉(xiāng)供水一體化的一個重要任務(wù)，是打破水利和市政的界限，將兩者有機結(jié)合。城鄉(xiāng)供水一體化不僅僅是將城市配水管網(wǎng)延伸至農(nóng)村地區(qū)，而是要綜合考慮城市和農(nóng)村的分布、用水特點、地形地勢、水源分布和水質(zhì)狀況、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)情況等多重因素，對城市內(nèi)外的水資源進行系統(tǒng)論證，對城市內(nèi)部供水存在的主要問題和核心問題逐一排查，并在整體規(guī)劃中從多個維度考慮設(shè)法解決。

城鄉(xiāng)供水一體化是集技術(shù)、管理、經(jīng)濟為一體的綜合性問題，除上述討論的規(guī)劃層面的技術(shù)問題，還應(yīng)關(guān)注推進一體化過程中的水價機制、管理體制等多方面的問題[16]。