城市应急备用水源工程建设研究

2022-03-24蒋余超

科技创新导报 2022年10期

蒋余超

（中国市政工程中南设计研究总院有限公司江苏南京 210000）

城市应急备用水源工程主要肩负起抵御城市内水源突发性污染事件，有效应对洪水及干旱等自然灾害的重要职责。相较于其他水源工程而言，应急备用水源工程建设期间的复杂影响因素较多，需要结合现有城市水源存储状况，不断优化应急备用水源工程施工方案，确保应急备用水源工程能够在提升当地供水水平、满足各领域生产经营建设用水需求中发挥出重要作用。

1 城市应急备用水源工程建设背景及种类

1.1 城市应急备用水源工程建设背景

现阶段，关于城市应急备用水源工程的概念尚未得到完全统一，关于应急水源、备用水源理论较为混淆。部分学者认为，城市应急备用水源工程主要就是以备用水源为前提，以增强城市供水保障利润率目标［1］，有效解决城市内水资源短缺问题。还有部分学者认为，城市应急备用水源工程主要就是为应对延续干旱或水安全突发事件的临时供水设施，在应急备用水源建设过程中，需要切实满足应急、备用以及高品质水要求。

2011年，国务院首次在全国抗旱规划中明确指出，对于缺少饮用水、备用水源、水源单一的城市需要建立应急备用水源工程。2015年，城市应急备用水源工程实现了多规合一目标，各城市需遵照水利规划工作通知，陆续建立起完善的城市供水保障体系。

在城市应急水源工程建设过程中，需要结合地区自然环境、经济发展条件等特征，实施因地制宜原则，避免在应急备用水源工程建设时出现水质受污染问题，使应急备用水源工程与常规供水水源保持相互独立的状态［2］。在常规供水水源出现缺水或受污染问题的情况下，应急备用水源工程需要立即启动，帮助城市渡过供水危机，切实满足城市化建设期间的用水要求。

1.2 城市应急备用水源工程种类

城市应急备用水源工程具有临时性特征，要求备用水源应当满足应急取水、输水、供水要求，确保工程能够处于快速启用状态。当前，应急备用水源工程主要分为以下几种类型［3-4］。

（1）输水与配套工程。如已有输水工程与配套设施的维修与改造，针对已有、在建、规划水源与水利工程、新建应急输水工程及配套设备。

（2）水源联网工程。如河湖连通、水系联网、水库串联、地表水与地下水联调。在具体实施过程中，需要对不同水源工程开展水量调剂，以增加应急供水量。

（3）供水系统联网工程。针对相互独立供水系统实施的应急用配套联网工程，如城市不同区域中供水系统联网、城市与周边乡镇供水系统联网。

（4）地下水工程。如新建地下水井等，进行应急备用输水以及配套设置建设。

2 城市应急备用水源工程建设要求

现阶段，我国大部分城市很多存在水源单一问题，水资源存储量严重不足。具备供水条件的水源地主要采用清淤与疏浚方式实现扩建以及机组配套。通过开展水源保护及生态修复等非工程技术手段，将原有水质达不到饮用水标准或者存在年久失修问题的水库改建为应急备用水库，以从根本上控制应急备用水库建设成本，导致已建水源地与应急备用水源地功能相互交叉，难以保障水体质量，部分水资源被严重浪费。

针对存在于城市应急备用水源工程中的可选范围狭窄、建设难度大等问题，在实际建设期间，可以依照先挖潜、再新建的方式，优先挖掘供水水源以及周边水利工程的应急备用潜力。例如，当前供水水源与水利挖潜难以满足水源备用要求的情况下，需要结合城市缺水情况与水源工程建设特征，充分利用水源和水利工程，加强流域、区域水源以及水利工程联合调度水平，从根本上提升应急供水能力。借助挖潜措施无法满足应急要求的情况下，应规划新建应急备用水源，储备与预留应急供水量。

为充分发挥出城市应急备用水源工程建设工作的重要作用，需要结合现有供水水源开采潜力，找寻出开发利用前景广阔的河道、水库、湖泊等作为应急备用水源。同时，应急备用水源工程建设要求也主要体现在以下几个方面。

（1）做好应急备用水源工程与常规水源工程的供水关系协调工作，要求应急备用供水不应对城市常规供水系统造成影响，并对常规供水系统的剩余潜力进行挖掘及开发。

（2）应急备用水源工程需要进一步提升地表水与地下水的综合利用率，实现联合调度与互为备用目标。对于无地下水开采潜力或者本地地表水难以满足实际使用要求的地区，还需要着重规划境外水资源，满足应急备用水源工程建设要求。

（3）针对具备一定开采潜力的地方供水水源以及富水地区水源，还是要将其着重列为应急备用水源工程规划重点，确保建成后的应急备用水源工程能够在城市常规水源工程难以正常运行时发挥出积极作用。

（4）要求建立起的应急备用水源工程能够从根本上提升水源的可汲取性，能够快速解决城市供水问题，最大限度地控制供水风险对城市各领域生产经营建设水平造成的不利影响［5］。

（5）城市应急备用水源工程到水源地选择工作应当尽量远离城市或者城市内重要工业区，确保水源地供水条件便捷，满足行政划分要求。具备良好供水条件的一般性工业供水使用地也可被纳入到城市应急备用水源工程的建设中，通过切实优化供水方式，集中向城市生活及工业供给应急水源。

（6）对于规划关停的水源地，还需要开展专业修复工作，在原供水管网以及集水设施基础上，配合使用专项可行的水污染防治手段，逐步恢复水源地的供水及储水功能，使城市供水水平始终处于良好效果。

（7）如城市遭遇紧急供水危机的情况下，也应当遵循可持续发展原则，将应急备用水源工程可能引发的环境负效应控制在最低水平之内，确保城市应急备用水源工程实时功能与预期目标相符。注重控制城市应急水源工程建设与运营成本，做好应急备用水源工程成本管控工作，在保障运营效果的基础上，提升供水成本利用率，缓解城市发展期间的经济压力。

3 城市应急备用水源工程建设紧迫性

城市应急备用水源就是在常规供水水源以外储备的控制水源。基于国家印发的水污染防治行动计划通知，现有单一水源供水地级以上城市需要陆续完成应急备用水源建设工作，使工程建设任务更加紧迫。

部分城市由于早年没有做好管控工作，导致水流衰减、水体受到严重污染。因此，为从根本上满足大众日常生产生活期间的用水要求［6］，还需要加大城市应急备用水源建设工作投入力度，结合城市水源分布特征与水质现状，不断优化城市应急备用水源工程建设方案。

4 城市应急备用水源工程建设方案

4.1 地表水源工程建设

地表水水源工程建设主要就是指将江河引堤水源、蓄水工程水源等。其中，江河引堤水源需要直接引入江河，供水量受到江河来水影响，通过建设水库、湖泊等调蓄水工程，缓解地区供水及蓄水压力。在城市应急备用水源工程建设工作开展期间，需配合使用城市调蓄工程，挖掘地下水资源的应用潜力，设置应急备用水源地。

在汛期来临前，建设蓄水工引提水量，提供更为充足的应急备用水资源。选择应急备用水源地期间，需要严格遵循经济适用性、技术可行性要求，加强应急备用水源地保护力度，严格监管水源地开发活动。结合应急备用水源地环境特征，建立起专项可行的污染防控机制，从根本上提升应急备用水源地的开发、利用与保护水平。

针对地区存在两个水源地互为备用的情况，还需要细致分析不同水源地的实际供水量，独立划分出供水量充足的应急备用水源地。

4.2 地下水源工程建设

地下水是城市应急备用水源工程的重要建设对象，地下水存储及水质情况决定了应急备用水源地规划位置。现有地下水开采管理条例更加规范，各地区为解决地下水资源超采及开采难度大等实际问题颁布了严格规定。例如，对省内地下水开采，实行总量控制、计划开采，加强地下水取用情况监督、检查等。

在工程规划过程中，需要酌情考量地下水资源开采数量、开采地段便利条件，通过建设应急抽水设施抽取地下水，使城市能够顺利度过供水危机。

如地区地下水存在埋深较大、水理性不佳、开采成本过高等问题时，还需要着重评估地下备用水源地的建设可行性，结合地下水源历年动态变化规律，合理制定地下水源工程建设方案，确保地下水源在连续枯水的状态下也能够满足突发事件时的城市用水要求［7］。

针对地区内存储资源以及枯水年超量开采空间，在丰水时期，采用人工蓄拦或人工回复方式补充地下水。在应急备用水源工程启动后，还应当及时检测地下水位下降面积、下降速度，判断地下水状态是否满足安全要求。

为切实保障地下水资源可利用水平，还需要配合使用深浅结合、立体开采技术手段，避免应急用水对常规用水工作造成不利影响。同时，将地下水作为城市应急备用水源，还需要分析是原取水点以及当前城市供水系统的匹配度，最大限度缩短水资源传输距离，从根本上降低水资源利用成本。

4.3 外调水源工程建设

外调型水源工程主要就是借助长距离调水手段，满足城市供水风险下的应急用水要求。现阶段，外调型水源工程建设已然成为国家资源性战略储备的重要方式之一。相较于其他城市应急备用水源工程建设项目而言，外调型水源工程建设在规划、设计与建设期间的周期长，投入成本更高，需要相关部门做好跨流域、跨区域的资源调度与管理工作。

由于部分城市所处地理位置较为偏僻，实际供水水源较为单一，如果常规水源工程受不利因素影响而出现供水危机的情况下，极易出现无水可用问题，难以从根本上保障大众基本生产生活用水需求。以北方部分城市为例，由于北方地区的降雨量较少，城市水源工程抗旱能力较为薄弱，需要通过区域外供给使资源，并建立起城市应急备用水源工程。在使用跨区域跨流域调水方式期间，应当着重平衡不同流域的调水方式，建立起科学专项的缺水管控机制，确保城市备用应急水源工程能够在满足城市平稳可持续建设要求中发挥出重要作用。

外调水源工程需要着重分析水源调入与调出地区的水质、水量变化情况，结合城市发展用水要求，选择适宜的应急备用水源工程供水量以及供水方式，增强应急备用水源工程实际运行效果。

4.4 非常规水源工程建设

非常规城市应急备用水源工程主要就是指再生水源工程、海水淡化工程、雨洪资源化工程等。

在再生水源工程建设过程中，需要确保工程所处地区具备较高水平的再生水利用技术，采用合理方式提升再生水厂建设规模，确保再生水厂也能够满足应急备用水源工程供水要求。结合干旱年份等特殊情况，注重规划再生水源中的污水收集范围、收集量，选择更加适宜的污水处理技术，不断提升再生水利用标准，使再生水源可满足城市应急备用水源工程对安全用水要求。

海水淡化备用水源工程建设工作主要就是针对沿海城市，利用海水淡化技术解决城市内供水方向问题，提高沿海城市饮用水存储量。结合现有国家级有关部门针对海水淡化工作明文规定，要求在沿海城市建设应急备用水源工程过程中，需要着重分析所处区域海域状况、还是海水水质状况以及海水淡化难度，合理设置海水淡化厂建设方案。针对远离海边的城市，为最大限度控制应急备用水源工程建设成本，应当尽量将淡化后的海水作为备用水源。

雨洪资源化备用水源工程建设主要就是通过提高城市内部雨水及洪水的渗透量、滞留性、净化性、利用水平与排放水平，将能够满足城市应急备用水源要求的雨洪水存储起来，以有效缓解城市内用水压力。在雨洪资源化备用水库建设时，还可以配合使用上中下立体的雨洪资源化备用水源建设方式。鼓励在城市内建设屋顶集水利用系统、绿地控制利用系统、雨水渗透利用系统，将雨洪资源收集在一起，从根本上提升此类水资源利用率，以最大限度控制城市应急备用水源工程建设成本。

城市应急利用水源工程建设过程中还需使用区域联网供水模式，将相邻两个城市的给水系统通过合理手段连接在一起。在一个城市出现供水风险的情况下，另一个城市可以利用给水系统管道为其提供基本生活用水。区域联网水源工程建设工作需要着重评估不同城市的水质参数、给水系统运行压力，确保提供的水资源能够经过初步处理就可直接应用。由于区域联网供水系统涉及水源连接成本、管道维护成本，因此，还需要相关管理部门建立起专项可行的调度机制，最大限度地提升城市应急备用水源工程综合效益。