淮河流域重要城市供水安全預(yù)警技術(shù)研究

李忠莉 成斌 孟偉

淮河流域重要城市供水安全預(yù)警技術(shù)研究

李忠莉 成斌 孟偉

在氣候和生態(tài)環(huán)境變化影響以及區(qū)內(nèi)人口和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求雙重因素下，水資源短缺和水質(zhì)污染使得淮河流域大部分城市陷入資源性缺水和水質(zhì)性缺水的困境。城市供水安全預(yù)警是淮河流域水資源安全利用過程中不可或缺的一個重要環(huán)節(jié)，通過預(yù)警城市供水的變化，對城市供水具有保障、提高和促進(jìn)作用，還可防止人類不當(dāng)?shù)拈_發(fā)行為所造成的水資源和水環(huán)境破壞，因此進(jìn)行淮河流域重要城市供水安全預(yù)警研究十分必要。

一、城市供水安全預(yù)警的有關(guān)概念分析

1.城市供水安全

在城市供水系統(tǒng)中，水利單位主要負(fù)責(zé)城市取水水源及有關(guān)工程的管理、調(diào)度、建設(shè)、監(jiān)測等，本文中淮河流域重要城市供水安全預(yù)警僅針對城市供水系統(tǒng)中取水水源模塊進(jìn)行研究，故本次城市供水安全是指城市供水的水源能夠適應(yīng)城市經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的需要，充分保證城市居民生活用水、城市生產(chǎn)用水、城市生態(tài)用水等，同時必須滿足用戶對水量、水質(zhì)的要求，并做到具備充足的正常水源、穩(wěn)定的備用水源和可靠的應(yīng)急水源。

2.城市供水安全預(yù)警

預(yù)警的概念是在20世紀(jì)50年代冷戰(zhàn)時期提出的，最早用于軍事領(lǐng)域，后來逐步應(yīng)用到政治、經(jīng)濟(jì)、社會、自然等多個領(lǐng)域，日漸成為一個廣義的概念。預(yù)警是指對某一警素的現(xiàn)狀和未來進(jìn)行測度，預(yù)報不正常狀態(tài)的時空范圍和危害程度，是對待可能危機的一種簡單機制，它使人們能夠在危機發(fā)生之時有所準(zhǔn)備從而減少損失。

城市供水安全預(yù)警是指在一定的時期和城市地理范圍內(nèi)，對供水水源由于自然和經(jīng)濟(jì)社會等因素引起的不安全狀況的時空范圍和危害程度進(jìn)行預(yù)測性評價，通過供水能力和用水情況分析、水源水量狀況監(jiān)控，水源水質(zhì)的監(jiān)測和分析等，監(jiān)控供水水源水質(zhì)的狀況，預(yù)測供水水源水量狀況及其未來變化趨勢，預(yù)見有關(guān)城市供水可能出現(xiàn)的不安全問題及其成因，并根據(jù)結(jié)果按需要適時地給出變化或惡化的各種警戒信息，以起到預(yù)示警示作用。

二、城市供水安全預(yù)警的一般框架

依照預(yù)警理論，對淮河流域重要城市供水安全預(yù)警過程進(jìn)行分析，城市供水安全預(yù)警的一般框架見圖1。

（1）城市供水安全預(yù)警的警義就是城市供水水源出現(xiàn)了什么樣的警情。城市供水安全預(yù)警就是對影響城市供水系統(tǒng)的各要素在變化過程中要出現(xiàn)的“危險點”或“危險區(qū)”作出評價、發(fā)出警報。

（2）城市供水安全預(yù)警的警源是城市供水水源中已存在或潛伏著的不安全因素，其內(nèi)源是由于自然條件發(fā)生異常變化而導(dǎo)致供水水源不安全的客觀因素，如由于氣候影響，降雨量發(fā)生巨大變化而影響地表徑流、地下入滲等；外源是人類活動所產(chǎn)生的警源，如未經(jīng)允許的經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)活動所造成的水質(zhì)污染事件。

（3）預(yù)警包括對警素現(xiàn)狀的評價，也包括對警素發(fā)展趨勢或未來狀況的預(yù)測。城市供水安全預(yù)警中，水質(zhì)采用現(xiàn)狀預(yù)警，警兆來源于實時狀態(tài)監(jiān)測，水量采用發(fā)展趨勢預(yù)警和狀態(tài)預(yù)警相結(jié)合，警兆源于對用水發(fā)展趨勢的估計、未來可供水量的測算，以及對未來狀態(tài)下地表水、地下水水量特征值的監(jiān)控。

圖1 城市供水安全預(yù)警的一般框架圖

（4）城市供水安全預(yù)警的警度是對

城市供水水源是否處于危險狀態(tài)以及危害程度的客觀描述，刻畫警度級別有利于人們掌握城市供水安全的威脅程度，并按嚴(yán)重情況采取不同的應(yīng)對措施。

表1 城市供水安全預(yù)警級別劃分表

（5）警報發(fā)出后，對有警報的城市供水水源，根據(jù)警源的不同和警度的大小采取適當(dāng)?shù)臏p災(zāi)、防災(zāi)、控制等措施，減少對城市用水的影響，直至警報解除。

三、淮河流域重要城市供水安全預(yù)警的指標(biāo)

淮河流域重要城市供水安全與否的重要標(biāo)準(zhǔn)是供水系統(tǒng)能否提供滿足城市正常運作的水量，能否保證水質(zhì)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，故城市供水安全預(yù)警包括預(yù)測供水水量預(yù)警和供水水質(zhì)預(yù)警。

城市供水安全的水量趨勢預(yù)警方面：預(yù)測未來城市供水系統(tǒng)水量滿足情況，當(dāng)供、需水量平衡打破時，即供水量不能滿足正常的生產(chǎn)、生活及環(huán)境用水時，根據(jù)緊缺程度發(fā)出預(yù)警。對于不同的水源類型選擇不同的預(yù)警考量指標(biāo)，取水水源主要為地表水的城市，可選城市供水取水口或重要取水工程的地表水水位為判別指標(biāo)；取水水源類型為地下水的城市，可選地下水水位或地下水開采率為判別指標(biāo)。

城市供水水質(zhì)預(yù)警主要監(jiān)測水體持續(xù)性、間斷性、偶發(fā)性污染信息，參照國家飲用水水源的最低標(biāo)準(zhǔn)，水源地監(jiān)測部門在常規(guī)監(jiān)測中發(fā)現(xiàn)水源地水質(zhì)指標(biāo)出現(xiàn)變化水質(zhì)低于Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)，或水源水質(zhì)自動監(jiān)測站點顯示水體遭受惡性污染事件后，一經(jīng)核實超過警戒后發(fā)出警報。

四、淮河流域重要城市供水安全預(yù)警的警戒線和級別劃分

1.淮河流域重要城市供水安全預(yù)警的警戒線

淮河流域重要城市供水安全警戒線的制定是在分析城市供水能力和用水情況、監(jiān)控水源水量狀況、監(jiān)測取水水源水質(zhì)的基礎(chǔ)上，按照水量、水質(zhì)變化對城市供水產(chǎn)生的影響程度設(shè)置警戒線。本次研究將淮河流域重要城市供水安全警戒線劃分為三級。

（1）特別嚴(yán)重警戒線

此時供水量嚴(yán)重不足，城市供水水量僅能滿足居民基本生活保障用水，如水量持續(xù)減少將嚴(yán)重危及人民群眾的生活用水安全，城市生產(chǎn)用水進(jìn)行嚴(yán)格限制或停止用水，啟用備用水源地和應(yīng)急供水。

取水水源地水質(zhì)受到重大污染或突發(fā)水污染事件，有毒指標(biāo)超過國家水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

（2）嚴(yán)重警戒線

結(jié)合未來一段時間天氣預(yù)報系統(tǒng)，參考供水工程對象的需水要求，當(dāng)供水水源水位在低于正常水位高于死水的某一值，城市供水的某一類用水將受到限制，此水位界定為嚴(yán)重警戒線。

水源地水質(zhì)狀況達(dá)標(biāo)率低持續(xù)一段時間屬于嚴(yán)重預(yù)警狀況。

（3）一般警戒線

結(jié)合未來一段時間天氣預(yù)報系統(tǒng)，參考供水工程對象的需水要求，當(dāng)供水水源水位低于正常水位下的某一值，將出現(xiàn)缺水狀況，通過一般節(jié)水措施就能緩解，此水時位界定為一般警戒線。

水源地短時間水質(zhì)狀況達(dá)標(biāo)率低屬于一般預(yù)警狀況。

2.淮河流域重要城市供水安全預(yù)警的級別劃分

本次研究將淮河流域重要城市供水預(yù)警劃為3個等級級別：Ⅰ級預(yù)警（特別嚴(yán)重）、Ⅱ級預(yù)警（嚴(yán)重）、Ⅲ級預(yù)警（一般），分別用紅色、橙色、黃色代表不同等級。依據(jù)預(yù)警的警度劃分和制定的警戒線，梳理淮河流域重要城市供水安全預(yù)警的級別劃分和判定標(biāo)準(zhǔn)，見表1，當(dāng)水量或水質(zhì)任何一項達(dá)到相應(yīng)警戒標(biāo)準(zhǔn)即啟動該級警戒。

五、淮河流域重要城市供水安全預(yù)警的預(yù)警程序

1.警情上報

水源地相關(guān)工程管理單位或水質(zhì)監(jiān)測部門一旦發(fā)現(xiàn)水源地水量或水質(zhì)出現(xiàn)警情，需將警情信息通報到市水利部門，由市水利部門核實確認(rèn)；警情核實后，若達(dá)到預(yù)警狀態(tài)，形成預(yù)警報告并上報市政府，市政府依不同預(yù)警級別進(jìn)行預(yù)警公告簽發(fā)及上報省水行政主管部門等工作。

2.預(yù)警解除

發(fā)布預(yù)警后，按照預(yù)警預(yù)案采取相應(yīng)應(yīng)急措施進(jìn)行水質(zhì)處理或水量調(diào)配，經(jīng)過一段時間警情處置，水源地相關(guān)工程管理單位或水質(zhì)監(jiān)測部門進(jìn)行觀測及檢測，若警情排除，報市水利部門核實情況，核實警情排除后，形成報告上報市人民政府，市政府確認(rèn)后簽發(fā)解除預(yù)警公告，預(yù)警通報過省水行政主管部門等的，還需由市人民政府級上報預(yù)警解除報告■

（作者單位：中水淮河規(guī)劃設(shè)計研究有限公司230000）