城市供水应急备用水源规模确定方法研究

2017-12-01程建民陈永娟

水利规划与设计 2017年10期

关键词：金昌市大河水源地

程建民，陈永娟

（甘肃省张掖市甘兰水利水电建筑设计院，甘肃张掖 734000）

城市供水应急备用水源规模确定方法研究

程建民，陈永娟

（甘肃省张掖市甘兰水利水电建筑设计院，甘肃张掖 734000）

近年来，我国城市水污染事故频发，供水水源单一、缺少应急水源储备，已严重影响社会稳定和经济可持续发展，建立城市供水应急备用水源已迫在眉睫。以甘肃省金昌市为例，重点研究工业城市应急供水指标及供水方案的选择，分析研究应急备用水源的规模确定方法。分析确定金昌市应急需水量为6.2万m3/d，应急供水期需水量186万 m3。

城市供水；应急备用水源；规模确定；方法研究

1 概述

金昌市位于甘肃省河西走廊中部的戈壁滩上，境内矿产资源丰富，是甘肃省重要的工业城市，该区域水资源紧缺。目前金昌市城镇（含金川公司）供水主要来自金川峡水库，供水水源单一，一旦发生特大干旱或者突发水污染事件，金昌市城市供水将会受到严重影响，势必造成社会稳定问题。因此，建立城市供水应急备用水源工程已迫在眉睫。

2 金昌市水源地存在的问题

（1）水源地单一

金昌市仅有地表水饮用水源地保护区一处，即金川峡水库。当金川峡水库突发意外事故无法向金昌市供水或者供水量不足时，将导致整个金昌市居民生活和工业生产用水受到严重影响。

（2）水源地供水可靠性较低

金川峡水库径流来自东大河皇城水库调水、西大河水库调水及西大河水库至金川峡水库之间的泉水三部分组成，平均入库水量为1.74亿m3，其中东大河调水1.34亿 m3，西大河调水0.13亿 m3，泉水入库量0.27亿m3。当遇到特大干旱年份，东大河、西大河无法向金川峡水库正常输水，金川峡水库水量大幅减少，水源取水保证率低，供水安全性和可靠性差，城区用水难以保证。

3 应急供水对象

当金昌市水源遭遇突发事件导致供水不足或受阻中断时，根据设计供水保证率及对民生的影响程度确定应急供水对象。本次应急供水对象仅考虑金昌市区和河西堡镇城市居民生活用水和与民生息息相关的重点工业用水，如医院、电力、通信、消防、热力、燃气、水的生产供应业和食品制造业等的用水。

4 应急备用水源的选择

4.1 选择的原则

应急备用水源是城市应急供水系统的基础和关键，应根据以下原则选取城市应急备用水源：

（1）先地表、后地下；

（2）便于取水，经济合理；

（3）水源水质满足生活基本要求；（4）水源水量保证要求；（5）尽可能多点供水。

根据备用水源选择原则，综合考虑金昌市水资源水质、水量等特点，将西大河地表水和毛卜喇盆地地下水作为金昌市应急备用水源。

4.2 地表水备用水源

4.2.1 流域概况

西大河属石羊河流域，发源于祁连山脉中段金瑶岭，源地海拔高程4350m，流域形状为圆扇形，主要支流有六条，各支流于大河坝汇集，水系分布呈树枝状。西大河水坝址集水面积788km2，河长47.3km，干流平均坡度20.2‰。

4.2.2 水资源量

西大河水库来水有1974～2012年39年入库径流资料，其中2005年以前为西大河天然径流资料，2005～2012年入库资料为西大河天然径流加引硫济金水量。西大河水库1974～2004年多年平均径流量为1.64亿m3，2005～2012年多年平均径流量为2.04亿m3。

4.2.3 水源水质情况

经西大河水库水质检验，地表水水质良好，无任何污染，属Ⅱ类水质，同时符合生活饮用水卫生标准，适用于生活饮用和工农业生产。

4.3 地下水备用水源

4.3.1 区域水文地质概况

毛卜喇盆地位于金昌市南西28km，在行政区划上属永昌县红山窑乡管辖。地理位置东经101°46′26′～102°00′00′，北纬 38°17′45′～38°24′16′。毛卜喇盆地水源地位于长城、杨家大山之间，西起大泉水库～小泉水库东侧，东抵后大寺，东西长10.5km，南北宽 0.70～3.5km，含水层分布面积30.5km2。

4.3.2 地下水资源量概况

毛卜喇盆地地下水补给量由水库闸孔及坝后渗漏、绕坝渗漏、渠系渗漏雨、洪水渗漏量、降水及凝结水入渗量和田间灌溉回归水等六部分组成，共325.22万 m3/a。其中水库闸孔及坝后渗漏量为74.05万m3/a，水库绕坝渗漏量为70.51万 m3/a，渠系渗漏补给量为142.38万m3/a，洪水渗入补给量为23.55万m3/a，降水及凝结水入渗补给量为3.56万 m3/a，田间灌溉渗漏补给量为 11.17万m3/a。地下水排泄项主要为泉水溢出、侧向流出、陆面蒸发、人工开采等，年排泄量为326.99万m3/a。其中：泉水溢出量273.1万 m3/a，侧向流出15.75万 m3/a，蒸发与蒸腾为 30.80万 m3/a，人工开采量为7.34万m3/a。

水源地地下水允许开采量为680万 m3/a，现状开采量28.5万m3/a，因此，尚有651.5万m3/a的地下水允许开采量，完全可以保证“城市供水应急备用项目”的取水需求。

4.3.3 水源水质情况

经毛卜喇盆地地下水检测，除硫酸盐、总大肠菌群、耐热大肠菌群不符合《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）外，其它检验项目均符合标准。因此，在应急供水期间，需对水质处理达标后方可进入城市供水应急备用水源工程管网。

5 应急供水指标及供水方案

5.1 应急供水指标

5.1.1 城市居民应急供水指标

应急状态下，按略低于正常状态下的生活用水标准来考虑，分析应急状态下居民用水可能的保障程度。

根据《城市居民生活用水量标准》（GB/T50331-2002）中对居民家庭日常生活用水量调查统计的结果（见表1），居民家庭日常生活用水主要分为以下几类：饮用、厨用、冲厕、淋浴、洗衣、卫生、浇花等用水，当发生突发意外事故时，需保证居民基本生活用水，包括饮用、厨用、冲厕、淋浴，这部分用水按照拘谨型压缩后约为86.2L/人·d。

表1 《城市居民生活用水量标准》居民生活用水分类

近年来，金昌市居民人均纯生活水量维持在120～140L/d，基本上处于较舒适用水状态。此外，通过对部分暂住人口的抽样调查结果表明，拘谨型家庭人均纯生活水量约为79L/d，低于全国水平。根据金昌市气候特点、经济情况、生活习惯、水资源量等因素，金昌市人均应急纯生活用水量取80L/d，考虑政府机构、学校基本用水和其他公共用水等，确定应急综合生活用水定额为100L/d。

5.1.2 工业用水指标

应急状态下，工业供水主要是与民生密切相关的重点工业，主要有电力、热力、燃气、水的生产供应业和食品制造业等，化工企业不在应急供水范围内。根据近年来金昌市产业结构和用水量调查，金昌市与民生密切相关的重点工业用水量约占工业总用水量的4.6%，到2020年，重点工业用水量按工业总用水量5%考虑。

5.1.3 其他用水

应急供水期间，不进行道路和绿地浇洒活动，管网漏失水量及其它损失按综合生活用水和重点工业用水总和的12%计。

5.2 城市供水应急供水方案

方案一：发生特大干旱（P=95%）或连续干旱年份，金川峡水库来水不足或断流时，启动地下水应急预案，地下水作为城市供水应急水源的补充或者全部水源。

方案二：水源地突发水污染导致供水中断时，启动地表水应急预案，西大河地表水经由大泉水库引入城市供水管网，作为城市供水应急供水水源。

方案三：发生特大干旱（P=95%）或连续干旱年份，同时，水源地突发水污染导致供水中断时，启动地表水应急预案，即将西大河地表水经大泉水库引入城市供水应急备用水源工程管网应急供水，地表应急水源水量不足时开启地下水备用水源作为补充水源。

6 应急备用水源规模确定

6.1 居民生活应急需水量

根据《金昌市城乡总体规划（2009～2020年）》，2020年金昌市区人口35万人（含河西堡镇人口），综合用水定额按100L/人/d计，管网漏损及其他损失按12%计，则2020年金昌市居民生活应急水量为3.9万m3/d。

6.2 工业应急需水量

据统计，金昌市2012年工业增加值为126亿元，年取水量 8487万 m3，万元增加值取水量62.6m3。按照工业增长速度15%预测至2020年金昌市工业增加值为385亿元，万元工业增加值取水量38.4m3，则2020年工业取水量为1.48亿m3/a。应急状态下，重点工业取水量按正常取水量的5%计，管网漏损及其他损失按12%计，即应急工业取水量为2.3万m3/d。

6.3 应急需水总量

综上，金昌市应急需水量包括应急供水居民生活需水量和应急工业需水量两部分，应急供水总需水量为6.2万m3/d。

6.4 应急供水时间的确定

对应急供水时间国际权威机构没有进行界定，国内外一些地区、机构和专家学者对应急供水时间进行了研究，国外研究确定的应急供水的时间约为24d左右，我国相关学者确定的应急供水时间一般小于60d。综合考虑国内外备用时间、我国近年来供水中断时间及金昌市饮用水源特点，金昌市可能导致供水出现紧急情况的主要原因为特大干旱和水污染，因金昌市主要以金川峡水库为水源，考虑水库蓄水情况，污染水处理、排放、清淤等因素，将金昌市的城市供水备用水源的应急时间定为30d。