城市应急备用水源工程概念及建设思路

李爱花，郦建强，张海滨，回晓莹，徐翔宇

（1.水利部水利水电规划设计总院，100120，北京；2.中国水利水电科学研究院，100038，北京；3.中水北方勘测设计研究有限责任公司，300222，天津）

城市应急备用水源工程概念及建设思路

李爱花1，郦建强1，张海滨2，回晓莹3，徐翔宇1

（1.水利部水利水电规划设计总院，100120，北京；2.中国水利水电科学研究院，100038，北京；3.中水北方勘测设计研究有限责任公司，300222，天津）

城市应急备用水源是城市供水安全保障系统的重要组成部分，从城市供水水源体系构成的角度，辨析城市供水水源的有关概念，梳理分析城市应急备用水源概念与内涵，分析城市应急备用水源工程的建设类型和思路。城市应急备用水源建设和运行需结合常规供水水源，在独立水源、水源间、城市内部区域间、城乡间、城市间、区域间乃至流域间等不同空间尺度上，进行统筹安排和协同运作。

城市；应急备用水源；水源工程；系统

随着经济社会发展和城镇化快速推进，城市供水安全已上升到水安全保障的重点。据调查，截至2010年，我国650多个城市当中，近半数城市缺水，40%城市供水水源单一，50%以上城市缺乏应急备用水源，部分已建应急备用水源的城市因缺水已失去应急备用功能，城市供水安全存在严峻风险和挑战。城市应急备用水源作为城市供水安全保障体系重要组成部分，近年受到社会各界的广泛关注，2011年中央1号文件 《中共中央国务院关于加快水利改革发展的决定》明确提出“强化饮用水水源应急管理”“建设一批规模合理、标准适度的抗旱应急水源工程，建立应对特大干旱和突发水安全事件的水源储备制度”。随后在相关文件和规划中，如《全国抗旱规划》《国务院关于实行最严格水资源管理制度的意见》《国务院关于印发水污染防治行动计划的通知》《中共中央国务院关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》以及国家“十三五”规划纲要等，均对城市应急备用水源建设提出明确要求。为适应我国新型城镇化的发展要求，建设城市应急备用水源工程，逐步完善城市供水安全保障体系的建设，成为现阶段城市供水工程建设十分必要和紧迫的工作内容。

一、城市应急备用水源概念与内涵

有关城市应急备用水源的概念一直处于较为混乱的状态，学术界尚未形成统一的看法，衍生出的应急水源、备用水源、应急和备用水源、应急或备用水源等概念更是梳理不清，如郄燕秋等认为城市备用水源是以提高城市供水保证率为目标，重点解决城市水资源相对短缺和单一水源供水安全问题，且备用水源与应急水源在应对风险、开采强度、开采周期和供水水量方面有所区别；史正涛等认为城市应急水源地是在连续干旱或发生水安全突发事件情况下的非常规临时供水水源地，具有“应急”“备用”“水质要求高”三层含义；方星等将应急供水水源地分为突发性应急供水和一般应急供水水源地；戴长雷等将城市应急水源地分为突发性应急供水水源地和后备水源地；刘臣辉等将备用水源地分为发展预留水源地和应急水源地，等。因此有必要对各种概念进行系统的梳理和分析。从城市供水系统角度考虑，城市应急备用水源是城市供水水源体系的重要组成部分，要梳理清楚城市应急备用水源的有关概念，不能脱离城市供水水源体系。

总体上来说，城市供水情形可分为常规供水和应急供水两种情形。相应地，城市供水水源体系由常规供水水源和应急水源构成。按供水情形分析，城市应急水源可以认为是在连续干旱年、特殊干旱年（95%来水频率以上）、突发水污染事故以及紧急状态等非常规情形下具备保障城市用水的供水水源。应急水源来源可以通过工程措施或非工程措施获得的多种类型，包括启用备用水源、动用深层地下水、动用水库死库容、通过联合调度等措施挖掘现有常规供水水源和通过转换水利工程功能（如水库发电、供农用等用水转换为应急城市供水）的应急供水潜力、增加海水淡化、再生水供水量、应急调水等各种水源。

城市备用水源是城市应急水源的重要组成，是城市应急进行水源储备的供水水源。与其他应急水源相比，备用水源一般需要专门规划和建设，比常规涵养和维护的要求也更高，在应急情形下的保障程度也更高。对有条件的城市，应优先建立城市备用水源。在实际操作中，城市应急水源和备用水源难以清晰界定和区分，往往统称为城市应急备用水源。

城市供水水源体系及各水源关系如图1所示。需要明确的是现状应急水源很大程度需要依靠常规供水水源挖潜提供应急水量。因此常规供水水源与应急水源存在交集，不能截然分开。

考虑城市未来发展新增用水需求而预先储备的供水水源，即发展预留水源地。部分学者将其纳入备用水源的范畴，溯其根源，主要是《江苏省人民代表大会常务委员会关于加强饮用水源地保护的决定》要求：“有条件的地区应当建设两个以上相对独立控制取水的饮用水水源地，且可将水质良好、水量稳定的大中型水库、重要河道、湖泊作为发展预留饮用水水源地并加以保护”，从城市供水水源体系构成的角度，近期可作为应急备用水源，一旦预留水源成常规供水时，就不具备应急备用功能。因此，该类水源在规划时应属于常规供水水源，不应纳入应急备用水源范畴。

另外，从城市供水系统的角度考虑，城市的单一水源、多水源和应急备用水源不具备相应的映射关系，单一水源和多水源通常是指常规供水水源。在应急备用水源方面，单一水源城市可能有应急备用水源，如图2。傍河城市常规供水水源为河中引水，并建有应急水源储备水库，在常规情况下按照一定的规模和标准储备相应应急水量，待应急情况切断与取水口联系，由水库实施应急供水，则该城市为单一水源供水，但具备应急备用水源。同理，多水源城市不一定具备备用水源。但在实际操作中，单一水源往往保障率低，应对供水风险能力差，有必要加快建设应急备用水源。

图1 城市供水水源体系示意图

图2 单一水源城市的应急备用水源的可能情况示意图

二、城市应急备用水源工程类型

在实践中，城市应急备用水源工程包含多种情形，要对应急备用水源工程类型进行梳理，必须明确区分两个要素，即应急备用水源及其工程。

1.应急备用水源

城市应急备用水源包括地表水、地下水和其他水源，应急备用水来源通常有以下几种方式：

①通过备用水源储备应急供水量，进行应急供给。包括储备的地表水源、地下水源，其中储备地表水源，进一步可分为常规备而不用、应急启用的专备水源，常规供农业等其他对象、可应急转换为城市供水水源的兼备水源，以及水系独立的地表水源间、毗邻城市水源间连通联调、互备应急水量的互备水源。

②通过现有水源和水利工程挖潜提供应急供水量。包括动用湖泊水库死库容、对有应急供水条件的水源和水利工程实行应急管理，江河、湖泊、水库等发电、航运、旅游等功能服从并服务于应急供水需要，以及利用非常规水源如污水回用、微咸水利用、海水淡化等形成应急供水量。

③通过流域和区域水资源配置工程的联合调度和水量统一调度，特别是加强流域骨干水资源配置工程在左右岸、干支流、上下游之间的水量联合调度，进一步使得工程供水在合理、优化、统一和精细调度情况下，最大限度增加应急供水量。

④动用区域深层地下水。

⑤从外区域、外流域应急调水。

⑥组织动员社会力量，为受影响区域应急打井、机动拉水送水以及实施人工增雨等，提供应急供水量。

可以看出，城市应急备用水源涉及一定时段内，不同空间尺度的水源及供水系统的统筹安排和协同运作，包括独立水源、水源间、城市内部区域间、城乡间、城市间、区域间乃至流域间等不同尺度，涉及各空间尺度常规供水及应急供水即水安全保障系统的构建与完善。因此，城市应急备用水源可来自工程措施和非工程措施，并不必然与工程挂钩，比如流域和区域水资源配置工程联合调度和水量统一调度等不属于工程措施，但属于应急备用水源供给的有效措施和重要手段，如2011年长江中下游大旱，三峡水库水量实行统一调度，对中下游地区进行补水，实现了湖北、湖南、江西、安徽的应急供水。

2.应急备用水源工程类型

城市应急备用水源的启用具有临时性，这一特点决定了备用水源长期需具备相应的取水、输水、供水等基础设施，以保障应急备用水源工程处于可快速启用的状态。其应急功能只是水源的一部分，相应的工程往往是对现有、在建和规划的水源及水利工程建设应急输水及配套设施，主要工程类型则包括：

①输水工程及配套。包括对已有的输水工程及配套设施的维修改造，对已有、在建和规划的水源及水利工程，新建应急输水工程及配套设施。如对以灌溉为主的水库进行城市应急备用输水工程及配套建设。

②水源联网工程。包括河湖连通、水系联网、多库串联、地表水与地下水、外调水与当地水联调等工程，在应急期间对不同水源进行水量调剂，增加应急供水量。

③供水系统联网工程。对相互独立的供水系统实施应急备用配套联网工程，如城市不同区域的供水系统联网、城市与周边乡镇的供水系统联网、与毗邻城市的供水系统联网等。

④地下水工程。包括新建地下水井等并进行应急备用输水及配套建设。

三、现阶段城市应急备用水源工程建设的思路

城市应急备用水源工程建设要因地制宜，根据城市自然条件和经济、社会发展状况，以应急备用水源与常规供水水源相对独立、没有相关性，即水质和水量基本不受同一风险源影响，常规供水水源受缺水或污染影响情况下应急备用水源可启用为根本原则，合理选择和确定工程类型、规模和标准。

现阶段城市应急备用水源工程建设广泛存在可选范围窄、建设难度大，甚至无水源地可选的问题，对水源工程的建设，应按照“先挖潜、再新建”的思路，优先挖掘现有供水水源和水利工程的应急备用潜力。在现有供水水源和水利工程挖潜无法解决应急备用水源需求时，应结合城市缺水状况以及现有水源特点，合理确定新建应急备用水源工程，实现《国务院关于印发水污染防治行动计划的通知》（国发 〔2015〕17号）“单一水源供水的地级及以上城市应于2020年底前基本完成备用水源或应急水源建设，有条件的地方可以适当提前”的目标，保障城市供水安全。

先挖潜。包括充分利用现有水源和水利工程，有条件地实施水源连通工程，加强流域、区域水源和水利工程的联合调度、联网供水、水量统一调度，以进一步拓展和挖掘现有水源和水利工程的应急备用功能与应急供水潜力，最大限度增加应急供水能力。其中也包括结合城市已有及规划的水源地调整方案，加强对已关停或规划关停水源地的修复、保护和维护，结合流域与区域水污染治理、水生态修复等，逐步恢复水源地的供水功能，利用原有的取水工程和供水管网，把关停水源地作为应急备用水源地。

再新建。是对通过挖潜措施仍然难以满足应急情形下城市基本生活、生产和生态用水需求的城市，应规划新建应急备用水源，储备和预留应急供水量，保障城市供水安全。对地下水为主要常规供水水源的城市，城市应急备用水源工程建设应以保护地下水源为前提，通过挖潜现有地表水源、开辟新水源或外调水作为常规水源，压减不合理的地下水供水，对部分地下水取水井采取封而不填措施，作为应急备用水源，在非常规情形下有计划地开采，增加应急供水量。对现状常规供水已存在缺水状况，或现状暂时还能满足用水需要，但无法满足未来发展新增用水需求的城市，应在新建或改扩建常规供水水源工程和实现多水源联合供水的同时，尽量考虑城市应急备用水源建设内容，在常规供水水源工程建设中，储备和预留应急供水能力和供水量。对有持续供水能力的应急备用水源的城市，可考虑应急备用与现有水源地结合，进行水源合理调配和联合供水，实现多水源互补和互为备用，提高城市供水的可靠性和安全性。

应急备用水源建设规模和标准的确定，需与城市常规供水系统相结合，通过分析常规供水水源的供水范围、供水人口、供水规模、联网调配以及系统风险源、风险状况等，进行风险决策和水量平衡。规模和标准的确定，需以保障城镇居民基本生活用水、重点工业企业最基本用水需求和最基本生态用水为底线，依据《全国抗旱规划》和有关标准规范，原则上城市应急备用水源规模应按每人每天应急供水30～40 L的最低要求来确定，或应急供水量达到常规供水量的20%以上，以保障居民最基本生活用水需求。各地可根据本地实际确定相应规模与标准

四、结论与建议

城市应急备用水源是城市供水系统的重要组成部分，其概念和内涵需结合城市供水水源体系进行分析，即结合常规供水水源考虑，不能就应急备用水源而谈应急备用水源。在实际建设运行中，应急备用水源更需要在独立水源、水源间、城市内部区域间、城乡间、城市间、区域间乃至流域间等不同空间尺度上，与常规供水水源进行统筹安排和协同运作。

城市应急备用水源建设是城市供水安全保障的战略举措，需要从规划层面进行统筹考虑和科学指导，从工程技术层面转变为战略决策层面，从单个城市转变为区域空间联合，从被动应付转变为主动应对。

当前城市供水安全保障出现的水资源短缺、供水水源结构单一、饮用水水源污染以及突发性水污染事件频发、应急备用水源建设滞后、可选范围窄、建设难度大等一系列问题，不能简单概括为城市的工程型缺水、资源型缺水或水质型缺水，而是城市的发展规模等超出了区域水资源承载能力的范畴。因此必须加强城市水资源的承载能力研究，以及城市发展与区域水资源承载力的适应性论证，切实涵养保护好现有水源和远景水源，增强城市供水防风险能力。

[1]郄燕秋，等.城市供水备用水源工程规划设计探讨[J].给水排水,2012,38（12）.

[2]史正涛,刘新有.城市水安全及应急水源地建设——以昆明市为例[J].城市问题,2008（2）.

[3]方星,毛建国.安徽省主要城市地下水应急水源地建设初步探讨 [J].安徽地质，2010,20（4）.

[4]戴长雷,等.北方城市应急供水水源地研究[J].水文地质工程地质，2008（4）.

[5]刘臣辉,等.备用水源地水量与城市需水量平衡分析[J].安全与环境工程，2012,19（6）.

[6]孙晋炜,等.北京城市应急水源地工程效益评估研究[J].中国农村水利水电,2013（5）.

[7]王洋,等.城市应急备用水源需求和规模确定方法研究 [J].给水排水, 2012,38（5）.

[8]沈晓娟,等.关于城市应急供水系统建设的思考 [J].水利发展研究, 2007,7（3）.

责任编辑 轩 玮

Alternate sources for emergency water supply in cities:concepts and construction options

//Li Aihua,Li Jianqiang,Zhang Haibin,Hui Xiaoying,Xu Xiangyu

Alternate sources form a critical part of securing emergency water supply in cities.Concept and connotation of alternate sources are systematically studied from the view of formation of sources for urban water supply.Examinations are also made on options of water source projects.It is pointed out that construction and operation of alternate water source schemes should be integrated with conventional ones.Integrated approaches and coordinated operation should be applied to various spatial dimensions,among independent and varied water sources,and within cities and regions as well as river basins.

city;alternate sources for emergency;water source project;system

TV213.4

B

1000-1123（2016）16-0014-04

2016-06-07

李爱花，工程师，主要从事水资源规划与管理研究。

水利部前期研究项目《城市应急备用水源工程建设总体方案》（水规计〔2015〕501号）。