城市备用水源建设现状、问题及应对策略

摘要：通过研究城市备用水源地的目的、用途、建设规模、开发时限、调控策略等特点，初步提出城市备用水源地的定义、建设类型、主要水质风险和技术措施。

关键词：城市备用水源城市供水规划设计

针对我市不少地区存在水资源短缺、饮用水源不同程度污染、突发水污染事件频发等问题，市政府必须建立完善战略水资源储备体系。

1.固原市备用水源建设现状及主要问题

随着我市工业化、城镇化的快速推进，水资源短缺、水污染严重和用水需求不断增长的矛盾日益突出。持续干旱造成北方地区补水条件严重不足，地下水超采，地下水位下降，许多水库蓄水量降至警戒线以下；以及给城市生产和居民生活造成的严重损失，不断警示城市供水水源地的脆弱性和生命线工程的极端重要性。建设形式包括以下3种类型。

（1）为解决水资源短缺而修建的长距离调水工程，如南水北调工程。大六盘调水工程是为了解决固原供水问题而修建的大型调水工程。该工程水源取自靖远，输水管道穿越靖远县直达固原市。固原市旱情严重，2012年启动调水工程。

（2）为控制咸潮或排涝而修建的蓄水或联网工程，即解决因水质原因造成的缺水问题。例如上海修建的青草沙水库，有效地应对了咸潮的影响。

（3）修建彭堡深井泵房，解决河水断流问题。

2.城市备用水源地定义、建设类型及主要作用

从我国现有的备用水源工程来看，城市备用水源地建设一般基于以下需要：

（1）水资源相对短缺，包括资源型水资源短缺和水质型水资源短缺；

（2）现有城市主要水源较为单一，受周期性咸潮或断水以及季节性污水排放的影响；

（3）突发性水污染风险。2006年《全国城镇饮用水水源安全保障规划》提出，各省级行政区要建立完善战略水资源储备体系，并进一步明确备用水源地建设，主要针对20万以上人口、饮用水水源单一的城市，制定城镇应急备用饮用水水源地规划，建立特大干旱年份或连续干旱年份供水安全储备水源设计，规划建设城镇应急备用水源地工程。

城市备用水源地基本定义：为提高城市供水保证率，解决城市水资源相对短缺，或现有主要水源地相对单一且受周期性咸潮或断流影响，或受季节性污水排放、突发性水污染影响等水安全问题而建设，并具有对现有水源地进行备份和切换运行能力的水源地。

城市备用水源与现有水源或在现有水源之后新开发建设的“第二水源”相比，在供水用途、建设规模、开发调度策略等方面均有所不同：备用水源体现“备用”的概念，一般在水源短缺或水量不足时可启用。

城市备用水源主要包括以下建设类型和主要作用：

（1）通过长距离或跨流域调水工程，实现与当地水资源联合调度。例如，北水南调水进入宁夏南部地区后，可替代部分地表水源或地下水源，形成多水源供水局面，当地水源与北水南调水源互为备份。

（2）地下水、地表水联合调度。既有地下水水源地，又有地表水水源地的城市，可根据地下水开采、保护要求、降水、干旱自然状况和需水变化情况，通过联合调度，合理配置资源。

（3）位于河流中部或河岸的用于储存淡水的蓄水库，如图1a、1b所示。

（4）河流与水库互联互通，如图1c所示。

（5）多库协同。拥有多座水库的城市可建设多库协同备用水源地，通过联合调度和切换调度，充分利用总库容控制水体的污染负荷，如图1d所示。

（6）其他备用水源，如深井泵房等。

在水质要求方面，城市备用水源地水质应符合现行有关国家标准《地表水环境质量标准》（GB-3838-2002）、《地下水质量标准》（GB/T 14848-93）、《饮用水水源水质标准》（CJ 3020--93）的要求。

3.城市备用水源地设计规模及工程建设标准

3.1 城市备用水源地设计规模

3.1.1 城市备用水源地组成

城市备用水源地规模应考虑现状和规划期内居民生活用水、工业用水、公共设施用水和其他用水的统一供给，但不包括城市供水工程统一规划之外的其他用水，如自备水源供给的工业和公共设施用水，农业灌溉、养殖和畜牧业用水，农村居民生活用水和乡镇企业用水等。

3.1.2 供水风险对城市备用水源地规模的影响

城市备用水源规模应同时考虑干旱等常规风险和水源污染风险。考虑干旱等常规风险时，现有水源尚可部分利用，按照缺水量考虑备用水源规模；考虑水源污染风险时，各类供水风险条件下风险持续时间可参考表1。

3.1.3 供水风险期用水量减少

供水风险期内，应根据城市日均用水量，应对缺水问题，采取节水、水量压缩策略。城市日均用水量应结合城市现状和城市总体规划，参考《城市供水工程规划规范》（GB 50282--98）中单位人口综合用水指标和单位建设用地综合用水指标，除以日变异系数确定。日变异系数宜为1.1～1.5。风险期内水量压缩比应根据城市地理位置、水资源状况、城市性质与规模、居民生活水平等因素确定，压缩比可参见表2。

3.1.4 备用水源地规模确定

3.2城镇备用水源工程建设标准

3.2.1 规划设计周期

备用水源工程应作为永久性工程考虑，规划设计要求应高于一般供水工程。《室外给水设计规范》（GB 50013--2006）对供水工程的规划设计年限作了规定，供水工程近期规划设计年限宜为5至10年，远期规划设计年限宜为10至20年。备用水源工程的规划设计年限应高于一般供水工程，建议备用水源工程近期规划设计年限为10至20年，远期规划设计年限为20至40年。

3.2.2 项目层面

根据《防洪标准》（GB 50201-94）规定，城市供水备用水源工程为对城市和工矿企业具有特别重要意义的水利工程，其工程等级为一级。备用水源工程为永久性工程，其水工建筑物等级为：主要建筑物一级、次要建筑物三级、临时建筑物四级。

3.2.3 抗震等级

备用水源工程是城市供水工程的一部分，需要与现有供水设施配合使用，包括现有水厂、配水管网等。因此，备用水源工程的可靠性应与一般供水建设项目相同。根据《建筑工程抗震设防分类标准》（GB 50223--2008），备用水源工程及配套建筑的抗震设防类别应按重点设防类别（乙类）设防，其抗震措施应按高于本地区抗震设防烈度1度的要求加强；但当抗震设防烈度为9度时，应按高于9度的要求采取抗震措施；地基的抗震措施应符合有关规定。

4 城市备用水源地主要水质风险及技术对策

常用的备用水源水质控制技术有：

（1）预沉淀：主要去除水中的悬浮物、泥沙等，通常位于备用水源与取水口之间。

（2）导流。可减少咸潮、涝灾、水流冲击等对取水口水质的影响。导流墙位置应在掌握、分析河流水文特性和工程所在地气象、地形、地质等基础资料的基础上，结合取水口位置确定。

（3）曝气。主要用于控制湖泊型备用水源中的有机物、氨氮等指标。当备用水源较浅时，宜采用表面曝气技术，当水深较深时，宜采用表面曝气与水下曝气相结合的曝气技术。曝气动力宜采用太阳能。

（4）氧化。用于控制备用水源的无机污染、有机污染、臭味及藻类等。氧化剂可采用臭氧、高锰酸钾、二氧化氯、氯气等。氧化剂的投加点及投加量应根据原水水质情况，结合试验确定，并保证足够的接触时间。

（5）活性炭吸附。适用于去除水中水溶性差的非极性和弱极性有机物。实际应用时应进行实验，充分考虑活性炭对污染物的吸附能力，考察水温、水质等各种因素对活性炭吸附能力的影响。

（6）生态调控。包括利用植物维持备用水源地水质的人工湿地、生态护坡等，以及利用鱼类、浮游动物控制水体藻类的生物调控措施。

5 结论

城市备用水源地的目标是提高城市供水保证率，解决城市水资源相对短缺、季节性污水排放、突发性水源污染等水源安全问题，并具备与现有水源地备用和切换水源的功能。城市备用水源地建设对于应对供水风险、保障城市供水安全具有重要意义。

参考：

[1]汪洋,刘旭东,宋桂杰.城市应急备用水源地需求量及规模确定方法研究.给水排水,2012,38(5):19-22

[2] 朱党生,郝方华,郝福琴,等. 保障中国城市饮用水安全战略。 北京:科学出版社,2008