某城市第二水源供水規模分析

馬黎 宋雄

為徹底解決某城市現有水源水質差、供水量不足、突發水污染事件下應急供水等問題，保障城市供水安全，本文開展了對該城市第二水源供水規模的研究，提出了滿足該城市未來需水量的第二水源供水規模，以期為相關專業人員提供參考。

一、引言

目前，某城市主城區現有水源存在著枯水季節水質不達標、突發水污染事件影響水質、供水量不能滿足未來城區經濟發展需求等諸多問題，因此，強烈需要尋找水質好、不易受污染、水量充足的第二水源，徹底解決該市未來發展對水資源的需求，保障城市未來可持續發展。本文結合城市發展規劃，在對未來該市水源正常運行工況和應急供水工況下對第二水源供水量的要求進行綜合分析的基礎上，提出了滿足該城市未來需水量的第二水源供水規模。

二、城市概況

某城市地理位置優越，西靠內陸地區，東靠太平洋與中國臺灣地區相鄰。全市陸地面積約1.26萬km2，海域面積約1.86萬km2。全市屬亞熱帶季風性濕潤氣候，濕潤溫暖，雨量充沛。轄區地勢由北西向東南傾斜，地貌依次為中低山、丘陵臺地和沖海積平原。

三、河流水系

該城市中最大的河流發源于博平嶺和戴云山脈，由北溪和西溪兩大水系組成，總干流長度285km。北溪是其干流，流域面積達9640km2；北溪自華安西陂進入該市，有仙都溪，龍津溪等支流。西溪是該河流的主要支流，流域面積3940km2，西溪有船場溪、永豐溪、薌江、花山溪四條主要支流，于靖城匯合流經該市市區，西溪和北溪在龍海福河匯合后分南、中、北港注入廈門港。

該市區第二水源某水庫所在的船場溪是西溪上游主流。流域北鄰西溪支流龍山溪，南與河流西溪支流花山溪為界，西接韓江水系上游支流蘆溪及永定河，東面注入河流西溪。船場溪流域面積1040km2，發源于省市內部艦山北麓，由東南向西北流經書洋、梅林折向由西北向東南流，河道全長121km，平均河道坡降5.5‰，流域形狀系數為0.07。流域水系較發達，呈狹長狀水系分布。流域內多高山峻嶺，地勢西高東低。

某電站位于船場溪中游，原工程任務為防洪和發電，壩址以上集水面積522km2。其水庫正常蓄水位303.5m，死水位275.0m，汛限水位296.5m，防洪高水位305.0m，校核洪水位306.66m。水庫正常庫容1.37億m3，死庫容0.233億m3，興利庫容1.137億m3；防洪庫容0.47億m3，總庫容1.566億m3。水庫多年平均流量18.7m3/s，年徑流量5.90億m3，庫容調節系數19.3%，有不完全年調節性能。電站裝機容量為20MW，設計發電流量44.54m3/s，設計年發電量6530萬kWh。該電站所在河流水量充足，水庫徑流調節能力較好，且庫區位于山區污染較小，是該城市最適宜的第二水源。

四、城市供水現狀及存在問題

1.現狀水源

目前該市主城區現狀供水主要由其城市水務集團有限公司供水系統供應，主要包括第一自來水廠、第二自來水廠和現有工業園區自來水廠，部分由其他水務公司供應。

2.現狀供水存在的問題

該市河流西溪、北溪上游不時受到上游各支流農業、養殖業、工業的污染，導致鐵錳氨氮超標。特別是西溪水源污染日益嚴重，水源水質得不到保證。

市區目前排污量約12萬m3/d，主要經環城河流入河流西溪。西溪為該市的主要納污水體，河流西溪監測河段中，流經原市區20km，流經原市區北區9km，符合《地表水環境質量標準》Ⅱ類水的河長：枯水期和豐水期均為16km，占總評價河長的55.2%；符合Ⅲ類標準的河長：枯水期和豐水期均為6km。占總評價河長的20.7%；水體受污染的Ⅳ類水的河長：枯水期和豐水期均為7km，占總評價河長的24.1%。污染河段在該市城區下游及平和城關下游河段。由此看出，城市上游西溪為Ⅱ類水體，屬輕度污染水體，符合國家飲用水水源標準。但流經市區后，污染加重達Ⅳ類、Ⅴ類水體，屬微污染水體，一般不宜作為飲用水源。而該市除了第二水廠、其他水務公司外，其余各水廠均取用西溪為水源，嚴重影響了供水水質。目前，經過幾年時間整治，水質有所好轉，但由于西溪流域面積大，水質污染不易控制，仍然存在不同程度的污染，水源水質得不到保證。在突發應急事件時，供水安全得不到保障。北溪近幾年也時有突發污染事件，比如，2008年的“甲藻”事件，對水源水質造成了較為嚴重的威脅。

五、供需平衡分析

1.預測范圍

本項目供水對象為該市主城區，根據已批復的主城區供水規劃，主城區的供水范圍除包括主城區的南、北城區、開發區新城外，還包括周邊一部分工業園區。因此，本次用水量預測范圍也將上述園區包含在內。

2.需水預測

根據該城市總體發展規劃，主城區2030年總人口為120萬人，采用0.5萬m3/（萬人·d）的人口綜合用水量進行預測，2030年總需水量為60.0萬m3/d；根據《城市給水工程規劃規范》（GB50282-2016）中各類用地用水量指標對主城區需水量進行預測，2030年總需水量為61.67萬m3/d。兩種方法計算成果基本一致，綜合取主城區2030年需水量為60.5萬m3/d。根據已批復的其他片區供水規劃，2030年該城市納入主城區供水系統內的其他片區需水量為24.3萬m3/d。則主城區供水系統的2030年總需水量為85萬m3/d。

根據該市供水水資源配置規劃，該城市第二水源還需要保障西溪上游兩個縣城2030年各10萬m3/d的用水需求。因此，供水范圍內2030年總需水量為85+10+10=105萬m3/d。

六、第二水源供水規模分析

1.水庫設計供水規模

某水庫位于主城區西北面，所在流域為船場溪。壩址以上流域面積約為522km2，正常蓄水位303.5m，汛限水位296.5m，設計死水位275m，總庫容1.566億m3，興利庫容1.137億 m3。近年來水庫在每年主汛期（6月1日~10月1日）水位控制在296.5m以下運行。

通過計算，在水庫目前有汛限水位工況下，滿足規范規定的設計保證率達到90%~97%要求的最大可供水量為80萬m3/d，其對應的設計保證率為93.22%。如供水量加大到90萬m3/d、100萬m3/d，其設計保證率僅能達到89.69%、86.58%，不滿足規范規定的最低90%的要求。因此綜合考慮，水庫的設計供水規模為80萬m3/d。在來水量充足的年份，可以加大供水量，盡量多替換從北溪提水的第二和第三水廠向城區的供水量，節約提水費用和能源消耗。

2.引水管道規模

（1）設計工況

第二水源工程設計工況供水規模為80萬m3/d。第二水源工程作為市區的第二水源，建議從兩個層次利用。層次一：本工程作為替換西溪水源地（主要為工業園區水廠、遠期第一水廠關閉）、西溪上游兩個縣城的常用水源。由于西溪水源的水質變化較大，可考慮采用該水庫水源。因此，本工程的遠期日常運行水量應包括為工業園區水廠（10萬m3/d）、兩個縣城（20萬m3/d）、規劃高新區水廠（20萬m3/d）和其他園區水廠（10萬m3/d），合計60萬m3/d。層次二：北溪水源發生污染時，第二水源工程作為城區應急備用水源，應急情況下，滿足居民生活用水。根據應急水源的概念，當第一水源發生污染的情況下，城市供水應通過合理調度，在短時期內應保證居民的日常生活用水，工業用水應根據行業性質，部分關?；蛘咻喠饔盟?。解決現狀水資源分布不均、水源單一化的問題，規劃將北部水庫作為第二自來水廠、第三自來水廠應急水源，河流西溪作為高新區水廠、其他水廠應急備用水源。

（2）校核工況

在水庫改為飲用水水源地后，隨著環境保護的不斷加強，水庫水質會越來越優良，考慮未來水庫水質優良，并且在雨季，水庫水資源豐富的情況下，可以考慮供100萬m3/d水量。層次一：建議第二水源工程作為替換西溪水源地（主要為其他水廠、遠期第一水廠關閉）、高新區水廠、北部水廠、縣城的常用水源，總供水量60萬m3/d。層次二：第二水源工程40萬m3/d作為北溪水源水廠備用原水。水庫引水至市區是重力流輸水，從北溪取水是典型的泵房取水，因此，從節約能源的角度考慮，在水庫水質優良，并且在雨季時，水庫水資源豐富的情況下，一方面滿足西溪水源地水廠水量（60萬m3/d）的需求，另一方面，盡量多的向北溪水源水廠輸送原水。因此，考慮40萬m3/d作為北溪水源水廠備用原水。因此，綜合兩層次用水的思路，校核工況下第二水源工程引水管道總規模為100萬m3/d

七、結語

某城市要想徹底解決水量不足、水質不好等問題，就要在該城市第二水源供水的設計規劃上多下功夫，爭取在根本層次上提高第二水源的供水規模，達到安全使用的標準。