哈爾濱市呼蘭區(老城區)城市供水水源論證分析

張力春，尤春峰

(黑龍江省水利水電勘測設計研究院，哈爾濱 150080)

隨著哈爾濱市呼蘭區(老城區)建設的快速發展，城市缺水情況比較嚴重。目前呼蘭區供水存在供水能力不足、供水水質不達標、供水安全性差、配水能力不足、對地下水安全造成威脅等問題。呼蘭區現有第一和第二供水廠兩座，日供水能力2.5×104m3/d，其中第一供水廠供水能力5 000 m3/d，第二水廠供水能力2.0×104m3/d，用水高峰供水能力明顯不足。經需水預測，呼蘭區(老城區)近期2020年需水量3.95×104m3/d，遠期2030年需水量4.82×104m3/d。第一水廠和第二水廠日供水能力2.5×104m3/d遠不能滿足要求，因此迫切需要新建第三水廠，以滿足近期供水要求。第三水廠設計取水量為3.28×104m3/d(包括水廠自身消耗0.28×104m3/d，水廠供水3.00×104m3/d。)

1 建設項目取水水源方案比較

根據呼蘭區的自然地理位置，城鎮供水水源可有3種形式，分別為松花江水、呼蘭河水及地下水供水方案。

1.1 松花江水供水方案

松花江水量豐富，在水量上能滿足城市供水要求。但松花江沿岸城鎮都沒有污水處理設施，致使松花江水體污染程度加劇，松花江該段水質為Ⅲ～Ⅳ類水體。考慮該水源易受突發事件的影響，安全性較差，而且距離較遠，輸水管道長，地表水凈化成本高，投資相對較大，不宜作為城市供水水源。

1.2 呼蘭河河水供水方案

呼蘭河穿過呼蘭區內，呼蘭河該段由于直接受上游排放污水的污染，屬V類水體，不宜作為給水水源。且在近年來，由于干旱，出現斷流的現象，斷流時間最長可達兩個月有余，供水水量難以保證。

1.3 地下水供水方案

區內地下水劃分為河漫灘松散層孔隙潛水及一級階地松散層孔隙弱承壓水。

孔隙潛水分布于呼蘭河下游左岸高、低河漫灘，水量極豐富。由于受肇蘭新河和呼蘭河污水下滲補給，水質受到輕微污染。

孔隙弱承壓水分布于呼蘭河下游左岸一級階地，水量極豐富。地下水水質較好，經采取除鐵、除錳及降低硬度措施處理后，可作為生活飲用水源。

經計算，論證區地下水總補給量2 913.29×104m3/a，可開采量2 670.92×104m3/a。第三水廠投產使用后，地下水總開采量2 349.4×104m3/a，剩余可開采量321.52×104m3/a。水源供給是有保證的。

經分析比較，確定弱承壓水為呼蘭區(老城區)供水水源。

2 建設項目取水水量論證分析

2.1 需水量預測

需水量預測主要包括綜合生活需水量預測、工業企業需水量預測、綠地道路需水量預測、城鎮配水管網的漏損水量預測、未預見水量預測。本項目現狀年為2010年，近期規劃水平年為2020年，遠期規劃水平年為2030年。根據哈爾濱市呼蘭區總體規劃及現狀統計數據，預測結果見表1。

表1 總需水量預測表 萬m3/d

2.2 設計供水能力

根據以上預測，為保證呼蘭區(老城區)的供水量及供水水質要求，確定近期呼蘭區(老城區)第三水廠及管網建設工程新建凈水車間供水量為3.0×104m3/d;原有第一水廠改為加壓泵站，不再供水;原有第二水廠將原有兩組濾池串聯，改造為一級曝氣和兩級過濾工藝，保留1.0×104m3/d供水能力。設計供水量能力為4.0×104m3/d。

2.3 供需平衡分析

供需平衡情況見表2。

表2 供需平衡分析表 萬m3/d

近期2020年總供水能力4.0×104m3/d，基本可滿足近期2020年城鎮生活、工業生產、環境等方面的需水量。

遠期2030年需水量4.82×104m3/d，其中綜合生活用水3.32×104m3/d由二、三水廠地下水源供給，工業用水和其他用水1.50×104m3/d將采用2011年10月投產的呼蘭區老城區污水處理廠處理后的中水回用，并進一步開發節水潛力，以解決供水不足部分。

3 開采后的地下水位預測

3.1 取水井布設的合理性分析

共布12眼開采井，其中2眼作為備用井。12眼開采井按梅花狀布設，井間距500～600 m，井深55 m，設計單井出水量3 280 m3/d，水源地取水3.28×104m3/d。分析水井布設的是否合理，需對擬建水源地群井抽水進行干擾系數的計算。經計算分析，群井開采干擾系數為0.06～0.14，小于上限0.3，表明擬建水源地的布井方案是合理的。

3.2 開采后的地下水位預測

根據擬建水源地開采井布置及開采量，地下水開采水位預測采用非穩定流潛水完整干擾井計算公式:

式中:S為任意點的水位降深，m;Q總為群井組總出流量，m3/d;K為滲透系數，m/d;H為含水層厚度，m;ri為各井至任意點的距離，m;t為井群組抽水延續時間，d;μ為給水度(無因次);a為導壓系數為井函數。

10眼井同時開采，擬開采量3.28×104m3/d，連續開采20 a。

根據預測結果可知，隨著第三水源地的開采，地下水的降落漏斗由第二水源地北移至第三水源地中心，水源地運行20 a，擬建水源地最大水位降為8.34 m，地下水流場的形狀沒有太大改變，與水源地運行15 a相擬，說明區內地下水流場趨于穩定。擬建水源地最大水位下降8.34 m，占含水層厚度24%，擬建水源地周邊水位附加降深0.89～3.94 m，占含水層厚度的2.56% ～11.32%。因此擬建水源地運行20 a，采補近于平衡，按設計的方案對地下水進行開采，是安全的，有保證的。

4 結語

在綜合考慮水位預報結果以及區域以往的開采資料的基礎上，認為本區在原有的開采量基礎上新增設計開采量3.28×104m3/d合理的，具有補給保證的。但前提條件是在水源地周圍必須設置3帶保護區，即戒嚴帶、限制帶、監視帶。在水源地布設地下水觀測井，及時掌握地下水位及水質的變化情況。水源地的保護需要當地政府水行政管理部門給予保證。

[1] 黑龍江省水利水電勘測設計研究院.哈爾濱市呼蘭區(老城區)第三水廠及管網建設工程水資源論證報告[R].哈爾濱:黑龍江省水利水電勘測設計研究院，2011.