青岛市城市后备水源建设方案

2010-02-14袁月平姜世强王松吉王松禄

中国水利 2010年7期

袁月平，姜世强，王松吉，王松禄

（山东省青岛水文水资源勘测局，266071，青岛）

山东省青岛市属于资源型缺水城市，水资源的紧缺和经济高速发展所带来的用水量增加的矛盾日益突出，特别是城市供水水源已经开发到极限，只能维持正常年份、正常状态下的基本需求，抗风险能力较低。

根据《青岛市水资源综合规划》《青岛市城市饮用水水源地安全保障规划》的总体方针，结合青岛市城市供水水源地的实际情况，合理布局城市应急、备用水源地，论证水源地的应急能力和储备标准，规划水源地建设方案，有效提高城市供水系统应对自然灾害和突发事件的能力，现状情况下在遭遇特大干旱、连续干旱或者水源地突发公共事件而导致某水源地供水中断时，启用应急、备用水源，在一定的应急时段内解决缺水问题，满足青岛市基本供水需求，保障经济社会的和谐稳定与持续发展。

一、青岛市城市供用水现状

1.城市供水水源构成

青岛市城市供水水源是由多水源构成的，主要包括当地的地表水源、地下水源和引黄济青的客水水源三部分。当地地表水源主要是产芝水库、尹府水库、崂山水库、吉利河水库、小珠山水库、书院水库等6处地表水饮用水水源地，平均日供水23万m3；地下水源主要有大沽河地下水源地和白沙河地下水源地，平均日供水24万m3，其中大沽河地下水源地面积大，储量丰富，为青岛市度过20世纪80年代的连续干旱做出巨大贡献；客水水源是引黄济青工程，棘洪滩水库作为调节水库，担负向青岛市区日供水33.23万m3的供水任务。

2.城市用水现状

根据《2005年水资源公报》，青岛市2005年城市淡水利用量为24 667万m3，其中，居民生活用水量为6 431万 m3，工业用水量为 11 468万 m3，公共用水量为6768万m3。

青岛市区总供水量：平水年供水量为29 754万m3/a，枯水年为24 097万m3/a。

总的来说，现状年青岛市区城市供水水源地的供水能力和城市需水基本平衡。在青岛市的供水结构中，当地地表水源占据较大比例，由于地表水源的来水和供水受气候条件影响较大，当遭遇特大干旱年或者连续干旱年份，水库的来水量将减少，水源地的供水能力无法保证，会打破城市水量的供需平衡，当发生应急状况时将无法保证正常供水。

3.城市供水应急分析

城市供水系统主要存在水量和水质两类应急类型。

（1）水量应急

水量应急类型包括气候干旱型和工程事故型两种。

青岛所处地理位置，降水存在空间和时间分布不均的特性，特别是特枯年份与连续干旱年份，将会对城市供水造成巨大影响。青岛地区降水量多年变化的特点是丰、枯水期交替出现，连丰期偏丰程度和连枯期偏枯程度都比较严重，丰、枯年降水量变化幅度大。由1956—2000年资料系列进行统计，1981—1984 年、1986—1989年均为连续4年枯水年，并且1981年的降水量348.4 mm出现在连枯序列中，由此可见，青岛市极易发生连续枯水期，最长连续枯水期为7年，青岛市一旦遭遇连续干旱年份，其中极端干旱年份发生百年一遇甚至超过百年一遇干旱的可能性非常大。

工程事故将会导致供水工程供水量的减少，特别是水库溃坝事件将会导致整个水库水源供水能力的丧失。根据各供水水源地的实际情况，青岛市最严重的工程事故即为棘洪滩水库出险。棘洪滩水库作为客水水源，日供水能力33.23万m3，占青岛市总供水能力的43%，其作用举足轻重。棘洪滩水库一旦停止向青岛供水，青岛市将失去主要的供水水源，随着经济的迅速发展，用水水平的逐渐提高，因缺水导致的严重损失和后果也将难以估算。

（2）水质应急

水质应急类型包括常规污染型和突发卫生事故型。由于气温等自然原因，导致局部或集中污染的暴发而影响城市供水的属于常规污染型。水源地突发卫生事件以水库藻类泛滥、公路危险品运输车辆侧翻、人为偷渡等事件为主，一般发生时间短，但危害大，可能造成局部或大范围的缺水现象。

二、青岛市重点城市后备水源地论证

青岛市本地水源随着近几年水利工程的建设，已无较大的水源地可以进行开发利用。鉴于大沽河地下水源地水资源量丰富，且具有多年调节功能，因此决定采用大沽河地下水源地作为应急、备用水源地进行规划，在现状年将该水源地水量进行封存备用，遇到枯水年份或者重要水源地突发公共事件时作为备用水源向青岛市区供水。

利用大沽河地下水源作为应急备用水源的优越性以及问题体现在以下几个方面：

①大沽河地下水源地下游设置截渗墙工程，整个含砂层相当于一个地下水库，在储存、用水和调节水方面与地表水库具有相同的功能。

②大沽河干流梯级建设8座橡胶坝，拦蓄地表水涵养地下水，在丰水期把多余的地表水储存于地下，干旱期当地表水量不足时，含水层能以较大能力供水。

③与地表水库相比，利用地下水作为储备水源，可以减少蒸发损失，工程投资少，不存在土地淹没等问题，而且含水层本身就是天然的输水通道，不必另修引水工程。

④地下水水量、水质受气候的影响较小，在任何时候都能保持较稳定的供水能力。

1.将大沽河地下水源地开辟为应急备用水源地可行性分析

大沽河地下水源地作为应急备用水源地，将在平常年份进行封存，将其供水量扣除后，现状条件下，向青岛市区供水的各供水工程供水能力为22 454万m3（95%设计保证率），而2005年总用水量为24 667万m3，青岛市区的供需平衡破坏。

通过分析，建设北墅水库、产芝水库、高格庄水库3座水库联合供水工程，增加黄同水库向青岛供水，可以将大沽河水源地的供水量替换出来，因此，在现状年将大沽河地下水源地作为应急备用水源地进行封存作为储备水量是可行的。

2.应急备用储存量分析

将青岛市城市供水水源进行长系列调算，青岛市区发生连续干旱情况下的日最大缺水量为21.2万m3，缺水时段为4个月，总缺水量为1991万m3。发生事故型应急状况最不利为棘洪滩水库出险停止供水，日少供水量为33.23万m3，应急时段为半年，总缺水量为6048万m3。按照最不利原则，取事故型应急状况下的缺水量为应急备用水源地的储存量，即日供水能力达到33.23万m3，总储存量应达到 6048 万 m3。

大沽河地下水源地面积为421km2，多年平均可开采量为6 620万m3。经过对大沽河地下水源地储备能力的计算，将其作为青岛市城市应急后备水源地，正常年份限制开采水位为18.49m，应急状况下禁止开采水位为16.12 m，储备能力估算为8 500万m3。按照最不利原则计算，青岛市城市供水发生事故型应急状况情况，应急期为6个月，城市供水缺水总量为6048万m3。大沽河地下水源地在满足当地需水1 614万m3的同时，可以向青岛市区供水6 886万m3，储存量满足应急总量需要。

3.辅助后备水源

青岛市具有海岸优势，海水淡化产业已经启动，计划于2010年达到海水淡化日产能力10万t，投产后作为另一水源补充常规水源，降低应急缺水程度，即使在大沽河应急水源地供水由于事故而达不到100%的情况下，可以互为补充。

三、后备水源建设方案

规划提出的水源工程不仅是特大干旱年的应急水源，同样能够在平常年份发挥供水效益，解决供水短缺、保证生态需水问题，并置换地下水逐步储存战略后备水源。这样可以实现非常态措施与常态措施的有机结合，最大限度地提高投资效益，避免为应对小概率事件付出较大代价。

1.大沽河地下水源地建设

大沽河地下水源地以现有的市自来水公司取水工程为基础，输水管道维持现有管道，取水井以现有地下水取水口为根本，当应急事件发生时，在水源地范围内应急增打地下水取水井。

应急备用水源地位于大沽河地下水源地中游地带，含水层厚度大，沙层含水性好，根据地质勘测资料显示，单井出水量在1 000～1 500 m3/d之间，相邻井影响半径为1 000 m左右，按照水源地面积145.33 km2，每平方公里范围内打机井1眼，共打井145眼，可以满足应急供水需求。

2.产芝水库水源联调管网建设

新建产芝水库—辇止头—堤湾—即墨—挪城线路，和棘洪滩水库向青岛供水渠道连接，而北墅水库与高各庄水库并没有直接向城区供水的渠道，为满足封存大沽河地下水源地之后的青岛城市供水，需要对北墅水库、产芝水库、高各庄水库进行联合调度。

北墅水库位于莱西市西北部，系大沽河支流小沽河中上游，根据《青岛市水功能区划》，北墅水库属于饮用水水源区，设计日供水能力为2.9万m3。北墅水库和产芝水库之间已建全长为3.75 km的暗渠，北墅水库多余水量输送到产芝水库，增加产芝水库的来水。高格庄水库位于莱西市城区东北18 km，大沽河支流、潴河的中游，根据《青岛市水功能区划》，高格庄水库属于饮用水水源区，水库设计日供水能力1.0万m3。规划于高格庄水库与产芝水库之间新建全长为8 km的砌石隧洞与明渠相结合的输水渠道，使高格庄水库多余水量进入产芝水库进行调节。

3.黄同水库水源供水管网建设

黄同水库位于平度市东北部两目镇北黄同村西北的黄同河上游，根据《青岛市水功能区划》，黄同水库属于饮用水水源区，水库设计日供水能力2.8万m3。目前，黄桐水库缺少向青岛市区供水的渠道，规划建设黄桐水库顺小沽河到丈岭连接尹府水库至青岛的输水渠道，同尹府水库联合调度后向青岛供水。规划建设连接黄同水库与尹府水库之间长约13km的暗渠进行联合调度。