地表水取水水源论证分析——以临沂城供水工程为例

类 潇

(临沂市水文中心，山东 临沂 276000)

0 引 言

1997年前，临沂市兰山区市政供水系统的水源为沂河地表水。由于地表水污染严重，不符合作为饮用水水源的要求，群众意见较大。1996年，临沂市委、市政府决定由市财政投资，建设了临沂城一期引水工程(临沂城8万m3/d引水工程)，从岸堤水库放水洞，埋设管道引水[1]。此工程的有效规模为8.2万m3/d，解决了当时临沂城用水的燃眉之急。近年来，随着城区规模不断扩大，工商业发展迅速，城区人口激增，用水规模不断增加，2010年由临沂市政府投资建设临沂城30万m3/d供水工程，引水规模达30.8万m3/d。为了进一步提高供水的合理性，本文将以临沂城供水工程为例，对地表水取水水源展开论证分析。

1 水源方案设计

在进行水源方案设计时，首先要针对该工程供水水源进行选择。在选择的过程中，需要遵循以下几点原则：

首先，所选择的水源必须具备优质的水质条件，并且水量能够满足工程所需[2]。水源中原水水质应当符合《生活饮用水卫生标准》当中给出的相关标准，同时要求针对该区域内的地下取水量应当小于或等于工程允许的开采量。水源内获取水资源的量应当既能够满足近期工程用水，同时又能够满足未来长远的用水需要。同时，为了实现对水源卫生的进一步防护，要求在所选择的水源及周围设置防护带，以此增加该区域的水资源保护设施条件。

其次，所选择的水源必须符合卫生要求中对地下水提出的相关规定，供应的水资源应当能够达到作为生活饮用水的等级[3]。

再次，所选择的水源能够方便后续工程施工中取水、引水、净化等操作，并且方便对水源进行维护。

最后，所选区域内的水源应当具有一定的施工条件，以保证引水工程顺利施工。

表1为本工程所在区域内的水库情况统计。

表1 本工程所在区域内的水库情况统计

根据项目设计，规划远期2030年供水水源需具有30万m3/d的供水能力。从表1可以看出，临沂市现有中小型水库由于来水面积小、库容小、调节能力差，不宜作为城市供水水源地。大型水库中仅岸堤、跋山2座可满足要求。由于跋山水库保护区跨区域至淄博市沂源县，协调难度较大，且跋山水库距临沂城较远，确定临沂城供水工程水源地为岸堤水库，自水库放水洞引水，采用管道输水。

2 地表水取水水源可供水量计算

根据临沂城供水工程工况条件，计算水源的可持续供水量。水库现行来水量主要是指在水利现有工程的支持下，上游工程给水量与多种自然条件下的水库供水量[4]。其中来水量受到多种环境因素与外界条件的影响，例如工程的宏观调蓄等。在此过程中考虑到每年水利工程上、下游的调蓄方式不同，可以认为每年工程可实现的供应量也不相同。为了满足兴利调节的计算需求，需要在统一水量需求后，进行下一步的计算。计算时需结合水库历年资料，进行水量的综合统计，在计算中全面考虑水库的蒸发水量、渗漏遗失水量等，并扣除上游未建成水库中起到拦蓄作用的水量。综合上述论述，导出计算公式(1)：

W来=W出±△W+W扬+W蒸+W渗-W拦

(1)

式中，W来表示为地表水取水水源可供水量；W出表示为实测出库水量；△W表示蓄水变量；W扬表示提取水量；W蒸表示为水体蒸发与损失量；W渗表示水源渗漏量(损失量)；W拦表示上游未建成水库在投入使用前的应扣除水量。图1为来水量过程线(水文年)。

图1 岸堤水库现状来水量过程线(水文年)

由图1可以看出，该区域来水量的年际变化较大、枯水年明显，平均来水量对正常供水较为不利。

3 水资源质量评价

在上述完成对地表水取水水源可供水量计算的基础上，对水资源的质量进行评价。为了确保评价结果的客观性，以《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)作为标准，构建如图2所示的水资源质量评价体系。

图2 水资源质量评价体系

对照图2中的评价等级可知，该区域水资源大部分水质以一类和二类为主，但部分区域水资源需进一步处理[5]。根据上述得出的评价结果，对供水水源的水质进行预测。2009—2013年水质均值综合评价分别为Ⅳ、Ⅲ、Ⅱ、Ⅱ、Ⅲ类。高锰酸盐指数在3.1～3.6mg/L，氨氮值在0.05～0.14mg/L，总磷值在0.01～0.07mg/L，硫酸盐值在28.0～69.8mg/L，氯化物值在19.8～22.1mg/L，硝酸盐氮值在2.93～5.58mg/L，总硬度均值在180～216mg/L。铜、铅、汞、砷、镉、挥发酚、氰化物均未检出，水质年际变化较为稳定。

通过对取水工程水源地近几年水质评价、水资源水环境保护目标和污水治理措施分析，预计岸堤水库水质近期保持在Ⅱ～Ⅲ类，远期水质将好于现状水质，近远期总硬度、总碱度等水化学成分含量较稳定。

4 取水口位置合理性与取水可靠性分析

临沂城供水工程水源地为岸堤水库，取水口为水库放水洞。属于抗震较强地段，适宜取水建筑物的兴建。根据现场勘察资料并结合区域地质资料，放水洞处水流流速大，无淤积现象。该场地未见大的断裂或活动性构造穿越，取水口场地地层结构稳定，附近无排污口、码头，亦无其他直接取水口，总体上可以认为取水口位置合理。放水洞流量-水位关系如图3所示。放水洞作为取水口位置，足以满足每天30万m3/d取水要求。

图3 水位与流量关系示意图

综合上文对此方面论证课题的综合分析可知，岸堤水库现状来水量受其他用水的影响，在确定取水口位置合理性与取水可靠性方面存在某种不确定因素，需要在此基础上，结合供应端的不同供水现状对风险进行分析。

本次分析以“月”作为计量单位，来水量降低范围在5%～10%时，对本项目及其他城市、工业用水没有影响，但下游农业用水量将有所减少。

完成上述分析后，进行输水管线设计可靠性的分析，根据输水规模、管道压力及事故流量要求，综合比较确定供水管道使用预应力混凝土管，内径1.6 m，管道总长约90.0 km。沿途穿过蒙河、柳青河、祊河三条河流，采用河床埋管式倒虹吸穿过河道，管材采用内径1.2 m、壁厚11 mm螺旋钢管。管道沿途共有17处闸阀、排气阀井，此种输水管线具有较强的耐腐蚀性，不易析出有害物质，对水质无影响。

5 结束语

本工程从岸堤水库取水，为了进一步保证水源质量，可在后续的相关工作中，加强对水源地的保护，明确水体功能与水质保护目标，科学制定污染物排放标准与水质标准，加强流域点源、面源污染源治理工程建设，提高环境综合整治力度，提高污水处理效率，减少入库污染物排放，定期对水源地水质进行调査，确保水质达到目标。实施最严格的水资源管理制度，强化水行政执法，做好建设项目取水、用水、节水及退水的依法管理、合理利用和有效保护，建立和完善水资源保护管理体制和运行机制。