城市供水應急備用水源規模確定方法研究

程建民，陳永娟

（甘肅省張掖市甘蘭水利水電建筑設計院，甘肅 張掖 734000）

城市供水應急備用水源規模確定方法研究

程建民，陳永娟

（甘肅省張掖市甘蘭水利水電建筑設計院，甘肅 張掖 734000）

近年來，我國城市水污染事故頻發，供水水源單一、缺少應急水源儲備，已嚴重影響社會穩定和經濟可持續發展，建立城市供水應急備用水源已迫在眉睫。以甘肅省金昌市為例，重點研究工業城市應急供水指標及供水方案的選擇，分析研究應急備用水源的規模確定方法。分析確定金昌市應急需水量為6.2萬m3/d，應急供水期需水量186萬 m3。

城市供水；應急備用水源；規模確定；方法研究

1 概述

金昌市位于甘肅省河西走廊中部的戈壁灘上，境內礦產資源豐富，是甘肅省重要的工業城市，該區域水資源緊缺。目前金昌市城鎮（含金川公司）供水主要來自金川峽水庫，供水水源單一，一旦發生特大干旱或者突發水污染事件，金昌市城市供水將會受到嚴重影響，勢必造成社會穩定問題。因此，建立城市供水應急備用水源工程已迫在眉睫。

2 金昌市水源地存在的問題

（1）水源地單一

金昌市僅有地表水飲用水源地保護區一處，即金川峽水庫。當金川峽水庫突發意外事故無法向金昌市供水或者供水量不足時，將導致整個金昌市居民生活和工業生產用水受到嚴重影響。

（2）水源地供水可靠性較低

金川峽水庫徑流來自東大河皇城水庫調水、西大河水庫調水及西大河水庫至金川峽水庫之間的泉水三部分組成，平均入庫水量為1.74億m3，其中東大河調水1.34億 m3，西大河調水0.13億 m3，泉水入庫量0.27億m3。當遇到特大干旱年份，東大河、西大河無法向金川峽水庫正常輸水，金川峽水庫水量大幅減少，水源取水保證率低，供水安全性和可靠性差，城區用水難以保證。

3 應急供水對象

當金昌市水源遭遇突發事件導致供水不足或受阻中斷時，根據設計供水保證率及對民生的影響程度確定應急供水對象。本次應急供水對象僅考慮金昌市區和河西堡鎮城市居民生活用水和與民生息息相關的重點工業用水，如醫院、電力、通信、消防、熱力、燃氣、水的生產供應業和食品制造業等的用水。

4 應急備用水源的選擇

4.1 選擇的原則

應急備用水源是城市應急供水系統的基礎和關鍵，應根據以下原則選取城市應急備用水源：

（1）先地表、后地下；

（2）便于取水，經濟合理；

（3）水源水質滿足生活基本要求；（4）水源水量保證要求；（5）盡可能多點供水。

根據備用水源選擇原則，綜合考慮金昌市水資源水質、水量等特點，將西大河地表水和毛卜喇盆地地下水作為金昌市應急備用水源。

4.2 地表水備用水源

4.2.1 流域概況

西大河屬石羊河流域，發源于祁連山脈中段金瑤嶺，源地海拔高程4350m，流域形狀為圓扇形，主要支流有六條，各支流于大河壩匯集，水系分布呈樹枝狀。西大河水壩址集水面積788km2，河長47.3km，干流平均坡度20.2‰。

4.2.2 水資源量

西大河水庫來水有1974～2012年39年入庫徑流資料，其中2005年以前為西大河天然徑流資料，2005～2012年入庫資料為西大河天然徑流加引硫濟金水量。西大河水庫1974～2004年多年平均徑流量為1.64億m3，2005～2012年多年平均徑流量為2.04億m3。

4.2.3 水源水質情況

經西大河水庫水質檢驗，地表水水質良好，無任何污染，屬Ⅱ類水質，同時符合生活飲用水衛生標準，適用于生活飲用和工農業生產。

4.3 地下水備用水源

4.3.1 區域水文地質概況

毛卜喇盆地位于金昌市南西28km，在行政區劃上屬永昌縣紅山窯鄉管轄。地理位置東經101°46′26′～102°00′00′， 北緯 38°17′45′～38°24′16′。毛卜喇盆地水源地位于長城、楊家大山之間，西起大泉水庫～小泉水庫東側，東抵后大寺，東西長10.5km，南北寬 0.70～3.5km，含水層分布面積30.5km2。

4.3.2 地下水資源量概況

毛卜喇盆地地下水補給量由水庫閘孔及壩后滲漏、繞壩滲漏、渠系滲漏雨、洪水滲漏量、降水及凝結水入滲量和田間灌溉回歸水等六部分組成，共325.22萬 m3/a。其中水庫閘孔及壩后滲漏量為74.05萬m3/a，水庫繞壩滲漏量為70.51萬 m3/a，渠系滲漏補給量為142.38萬m3/a，洪水滲入補給量為23.55萬m3/a，降水及凝結水入滲補給量為3.56萬 m3/a，田間灌溉滲漏補給量為 11.17萬m3/a。地下水排泄項主要為泉水溢出、側向流出、陸面蒸發、人工開采等，年排泄量為326.99萬m3/a。其中：泉水溢出量273.1萬 m3/a，側向流出15.75萬 m3/a，蒸發與蒸騰為 30.80萬 m3/a，人工開采量為7.34萬m3/a。

水源地地下水允許開采量為680萬 m3/a，現狀開采量28.5萬m3/a，因此，尚有651.5萬m3/a的地下水允許開采量，完全可以保證“城市供水應急備用項目”的取水需求。

4.3.3 水源水質情況

經毛卜喇盆地地下水檢測，除硫酸鹽、總大腸菌群、耐熱大腸菌群不符合《生活飲用水衛生標準》（GB5749-2006）外，其它檢驗項目均符合標準。因此，在應急供水期間，需對水質處理達標后方可進入城市供水應急備用水源工程管網。

5 應急供水指標及供水方案

5.1 應急供水指標

5.1.1 城市居民應急供水指標

應急狀態下，按略低于正常狀態下的生活用水標準來考慮，分析應急狀態下居民用水可能的保障程度。

根據《城市居民生活用水量標準》（GB/T50331-2002）中對居民家庭日常生活用水量調查統計的結果（見表1），居民家庭日常生活用水主要分為以下幾類：飲用、廚用、沖廁、淋浴、洗衣、衛生、澆花等用水，當發生突發意外事故時，需保證居民基本生活用水，包括飲用、廚用、沖廁、淋浴，這部分用水按照拘謹型壓縮后約為86.2L/人·d。

表1 《城市居民生活用水量標準》居民生活用水分類

近年來，金昌市居民人均純生活水量維持在120～140L/d，基本上處于較舒適用水狀態。此外，通過對部分暫住人口的抽樣調查結果表明，拘謹型家庭人均純生活水量約為79L/d，低于全國水平。根據金昌市氣候特點、經濟情況、生活習慣、水資源量等因素，金昌市人均應急純生活用水量取80L/d，考慮政府機構、學校基本用水和其他公共用水等，確定應急綜合生活用水定額為100L/d。

5.1.2 工業用水指標

應急狀態下，工業供水主要是與民生密切相關的重點工業，主要有電力、熱力、燃氣、水的生產供應業和食品制造業等，化工企業不在應急供水范圍內。根據近年來金昌市產業結構和用水量調查，金昌市與民生密切相關的重點工業用水量約占工業總用水量的4.6%，到2020年，重點工業用水量按工業總用水量5%考慮。

5.1.3 其他用水

應急供水期間，不進行道路和綠地澆灑活動，管網漏失水量及其它損失按綜合生活用水和重點工業用水總和的12%計。

5.2 城市供水應急供水方案

方案一：發生特大干旱（P=95%）或連續干旱年份，金川峽水庫來水不足或斷流時，啟動地下水應急預案，地下水作為城市供水應急水源的補充或者全部水源。

方案二：水源地突發水污染導致供水中斷時，啟動地表水應急預案，西大河地表水經由大泉水庫引入城市供水管網，作為城市供水應急供水水源。

方案三：發生特大干旱（P=95%）或連續干旱年份，同時，水源地突發水污染導致供水中斷時，啟動地表水應急預案，即將西大河地表水經大泉水庫引入城市供水應急備用水源工程管網應急供水，地表應急水源水量不足時開啟地下水備用水源作為補充水源。

6 應急備用水源規模確定

6.1 居民生活應急需水量

根據《金昌市城鄉總體規劃（2009～2020年）》，2020年金昌市區人口35萬人（含河西堡鎮人口），綜合用水定額按100L/人/d計，管網漏損及其他損失按12%計，則2020年金昌市居民生活應急水量為3.9萬m3/d。

6.2 工業應急需水量

據統計，金昌市2012年工業增加值為126億元，年取水量 8487萬 m3，萬元增加值取水量62.6m3。按照工業增長速度15%預測至2020年金昌市工業增加值為385億元，萬元工業增加值取水量38.4m3，則2020年工業取水量為1.48億m3/a。應急狀態下，重點工業取水量按正常取水量的5%計，管網漏損及其他損失按12%計，即應急工業取水量為2.3萬m3/d。

6.3 應急需水總量

綜上，金昌市應急需水量包括應急供水居民生活需水量和應急工業需水量兩部分，應急供水總需水量為6.2萬m3/d。

6.4 應急供水時間的確定

對應急供水時間國際權威機構沒有進行界定，國內外一些地區、機構和專家學者對應急供水時間進行了研究，國外研究確定的應急供水的時間約為24d左右，我國相關學者確定的應急供水時間一般小于60d。綜合考慮國內外備用時間、我國近年來供水中斷時間及金昌市飲用水源特點，金昌市可能導致供水出現緊急情況的主要原因為特大干旱和水污染，因金昌市主要以金川峽水庫為水源，考慮水庫蓄水情況，污染水處理、排放、清淤等因素，將金昌市的城市供水備用水源的應急時間定為30d。

6.5 應急備用水源規模確定

當金昌市城市供水應急備用水源供水規模按下式計算：

式中，W-應急備用水源規模，萬m3；Q-應急供水量，m3/d；T-應急供水時間，d。

金昌市水源突發意外事故時，金昌市無法正常取水，各種方案備用水源規模見表2。

從表2知，金昌市供水水源地突發特大旱情時，為保證緊急情況下的應急供水量，按最不利情況考慮，金昌市需建設地表水、地下水水源應急備用系統，日供水量為6.2萬m3，應急供水期30d，整個應急供水期供水量186萬m3。通過備用水源地建設，保障應急供水。

7 結語

（1）城市應急供水備用水源采用地下水和地表水雙備用水源，與現有供水管網體系相結合，經濟實用，保障程度高。

（2）根據三種應急方案，提出地表、地下不同供水組合模式，為地方政府應急決策提依據。

（3）確定金昌市應急日供水量為6.2萬m3，應急供水期30d，整個應急供水期供水量186萬m3。

（4）目前雙備用水源應急供水研究尚少，本文結合金昌市備用水源應急工程實例，重點研究工業城市應急供水指標及供水方案的選擇，分析研究應急備用水源的規模確定方法，可供同類項目參考。

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TU991

B

1672-2469（2017）10-0036-03

10.3969/j.issn.1672-2469.2017.10.011

2017-02-07

程建民（1964年-），男，高級工程師。