浅谈固原市城市供水备用水源工程规划设计

摘要：通过对城市备用水源建设目的、用途、建设规模、开采时限、调控策略等特征的研究，初步提出了城市备用水源的定义、构建类型、主要水质风险及可采取的技术措施等。

关键词：城市备用水源 城市供水 规划 设计

针对我市不少地区水资源短缺、饮用水水源受到不同程度的污染、突发性水污染事件频发等问题，市政府要建立健全水资源战略储备体系。

1、固原城市备用水源建设现状及存在的主要问题

随着我市工业化和城镇化的快速推进，水资源短缺、水源污染严重与用水需求不断增长的矛盾日益突出，连续干旱造成北方地区补给条件严重缺失，地下水超采，地下水位下降，多座水库蓄水降至警戒线以下；以及对城市生产和居民生活造成的严重损失，更是不断警示了城市供水水源的脆弱和作为生命线工程的极端重要性。构建形式包括以下3种。

（1）以解决水资源短缺为目的建设的长距离调水工程，如南水北调工程等。大六盘引水工程是为解决固原供水问题而建设的大型调水工程，工程水源取自泾源，输水管线跨越泾源县至固原市内，固原市旱情严重，2012年引水工程启动。

（2）以控制咸潮或排涝影响，即以解决水质型缺水为目的建设的蓄水或联网工程。如上海市为有效应对咸潮影响而建设的青草沙水库。

（3）以解决河道断流为目的建设的彭堡深井泵房。

2、城市备用水源的定义、构建类型及主要功能

综合国内已建的备用水源工程，构建城市备用水源一般基于以下需求：

（1）水资源相对短缺，包括资源型缺水和水质型缺水；

（2）现有城市主要水源相对单一，且受到周期性咸潮或断流以及季节性排污影响；

（3）突发性水源污染风险。2006年，《全国城市饮用水水源地安全保障规划》提出各省级行政区要建立健全水资源战略储备体系，进一步明确了备用水源的建设，主要针对人口20万以上、饮用水水源单一的城市，应拟定城市应急和备用饮用水源方案，建立特枯年或连续干旱年的供水安全储备，规划建设城市应急备用水源工程。

城市备用水源的基本定义：以提高城市供水保证率为目标，以解决城市水资源相对短缺，或现有主要水源相对单一且受到周期性咸潮或断流影响，或季节性排污影响以及突发性水源污染等水源安全问题为目的建设并具备与现有水源互为备用，切换运行的水源。

城市备用水源与现有水源或在已有水源之后新开采建设的“第二水源”相比，在供水目的、建设规模、开采和调控策略方面都有所不同：备用水源体现“备用”的概念，一般可在出现水源短缺、水量不足等情况时使用。

城市备用水源主要包括以下构建类型及主要功能：

（1）通过长距离或跨流域调水工程，实现与本地水资源的联合调度。如北水南调来水进宁南地区后，可以替换部分地表水源或地下水源，形成多水源供水的局面，本地水源与北水南调来水可以相互备用。

（2）地下水与地表水联合调度。同时具有地下水和地表水水源的城市，可根据地下水开采和涵养的要求、降水和干旱的自然条件以及用水需求的变化，通过联合调度，合理配置资源量。

（3）江心或岸边蓄淡备用水库。如图1a和b。

（4）江库联网。如图1c。

（5）多水库联调。有多座水库的城市可构建多水库联调的备用水源，通过联合调度和切换运行，充分利用总的调蓄容量控制水体的污染负荷，如图1d。

（6）其他备用水源。如深井泵房等。

在水质要求方面，城市备用水源的水质应满足国家有关现行标准《地表水环境质量标准》（GB-3838―2002）、《地下水质量标准）>（GB/T 14848―93）、《生活饮用水水源水质标准》（CJ 3020--93）的规定。

3、城市备用水源的设计规模和工程建设标准

3.1城市备用水源设计规模

3.1.1城市备用水源水量构成

城市备用水源的规模应考虑现况及规划期内统一供给的居民生活用水、工业用水、公共设施用水及其他用水水量，不包括城市供水工程统一规划以外的其他用水水量，如工业和公共设施自备水源供给的用水、农业灌溉和养殖及畜牧业用水、农村居民和乡镇企业用水等。

3.1.2供水风险对城市备用水源规模的影响

城市备用水源规模既要考虑干旱等常规风险，也要考虑水源污染风险。在考虑干旱等常规风险时，现有水源尚可部分利用，备用水源规模按缺失水量考虑；在考虑水源污染风险时，各种供水风险情况下的风险持续时间可参照表1。

3.1.3供水风险期用水量压缩

供水风险期水量短缺，应采取节约用水和压缩用水的策略，在城市平均日用水量的基础上进行压缩。城市平均日用水量，宜结合城市现状和城市总体规划，参照《城市给水工程规划规范》（GB 50282--98）中的城市单位人口综合用水量指标和城市单位建设用地综合用水量指标，除以日变化系数确定，日变化系数宜采用1.1～1.5。风险期用水压缩比例应根据城市的地理位置、水资源状况、城市性质和规模和居民生活水平等因素确定。其压缩比例可参考表2。

3.1.4备用水源规模确定

3.2城市备用水源工程建设标准

3.2.1规划设计年限

备用水源工程应考虑为永久性工程，对规划设计年限的要求要高于一般的给水工程。《室外给水设计规范》（GB 50013--2006）中对给水工程规划设计年限进行了规定，给水工程近期年限宜采用5～10年，远期规划设计年限宜采用10～20年。备用水源规划设计年限应高于一般给水工程，建议备用水源近期规划设计年限宜采用10～20年，远期规划设计年限宜采用20～40年。

3.2.2工程等别

根据《防洪标准》（GB 50201--94），城市供水备用水源工程，应属水利工程，对于城市和工矿企业具有特别重要的意义，其工程等别应为I等。备用水源应考虑建设为永久性工程，其水工建筑物的级别，主要建筑物应为1级，次要建筑物应为3级，临时性建筑物应为4级。

3.2.3抗震等级

备用水源工程属于城市供水工程的一部分，需要与现有供水设施，包括现有水厂、配水管网等，配套使用，因此，备用水源工程的可靠性应与一般的给水建筑工程相同。根据《建筑工程抗震设防分类标准》（GB 50223--2008），备用水源及配套建筑物抗震设防类别按重点设防类（乙类）设防，应按高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施；但抗震设防烈度为9度时应按比9度更高的要求采取抗震措施；地基基础的抗震措施，应符合有关规定。

4、城市备用水源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。主要用于去除水中悬浮物、泥沙等，一般设在备用水源与取水口之间。

（2）导流。可用于减轻咸潮、排涝、水流冲击等对取水口水质的影响。应在掌握和分析河流的水文特性和工程地点的气象、地形、地质等基本资料基础上，结合取水口的位置，确定导流墙的位置。

（3）曝气。主要用于控制湖库型备用水源中，有机物、氨氮等指标。备用水源水深较浅时，宜采用表面曝气技术，水深较深时，宜采用表面曝气和水下曝气的联合曝气技术，曝气动力宜优先利用太阳能。

（4）氧化。用于备用水源无机污染、有机污染、臭味和藻类的控制。氧化剂可采用臭氧、高锰酸钾、二氧化氯、氯等。氧化剂的投加点和投加量应根据原水水质状况并结合试验确定，必须保证有足够的接触时间。

（5）活性炭吸附。适用于去除水中非极性和弱极性、水溶性差的有机物。实际应用过程中应通过试验，充分考虑活性炭对污染物的吸附能力，考察各种因素如水温、水质等对活性炭吸附能力的影响。

（6）生态调控。包括采用植物对备用水源进行水质维护的人工湿地、生态护坡等，以及采用鱼类和浮游动物对水中藻类进行控制的生物调控措施。

5、结论

城市备用水源是以提高城市供水保证率为目标，以解决城市水资源相对短缺，或季节性排污影响以及突发性水源污染等水源安全问题为目的建设，并具备与现有水源互为备用，切换运行的水源。城市备用水源的建设对于应对供水风险、保障城市供水安全具有重要意义。

参考文献：

[1]王洋，刘旭东，宋桂杰.城市应急备用水源需求和规模确定方法研究.给水排水，2012，38（5）：19～22

[2]朱党生，郝芳华，郝伏勤，等.中国城市饮用水安全保障方略.北京：科学出版社，2008