某城市第二水源供水规模分析

马黎 宋雄

为彻底解决某城市现有水源水质差、供水量不足、突发水污染事件下应急供水等问题，保障城市供水安全，本文开展了对该城市第二水源供水规模的研究，提出了满足该城市未来需水量的第二水源供水规模，以期为相关专业人员提供参考。

一、引言

目前，某城市主城区现有水源存在着枯水季节水质不达标、突发水污染事件影响水质、供水量不能满足未来城区经济发展需求等诸多问题，因此，强烈需要寻找水质好、不易受污染、水量充足的第二水源，彻底解决该市未来发展对水资源的需求，保障城市未来可持续发展。本文结合城市发展规划，在对未来该市水源正常运行工况和应急供水工况下对第二水源供水量的要求进行综合分析的基础上，提出了满足该城市未来需水量的第二水源供水规模。

二、城市概况

某城市地理位置优越，西靠内陆地区，东靠太平洋与中国台湾地区相邻。全市陆地面积约1.26万km2，海域面积约1.86万km2。全市属亚热带季风性湿润气候，湿润温暖，雨量充沛。辖区地势由北西向东南倾斜，地貌依次为中低山、丘陵台地和冲海积平原。

三、河流水系

该城市中最大的河流发源于博平岭和戴云山脉，由北溪和西溪两大水系组成，总干流长度285km。北溪是其干流，流域面积达9640km2；北溪自华安西陂进入该市，有仙都溪，龙津溪等支流。西溪是该河流的主要支流，流域面积3940km2，西溪有船场溪、永丰溪、芗江、花山溪四条主要支流，于靖城汇合流经该市市区，西溪和北溪在龙海福河汇合后分南、中、北港注入厦门港。

该市区第二水源某水库所在的船场溪是西溪上游主流。流域北邻西溪支流龙山溪，南与河流西溪支流花山溪为界，西接韩江水系上游支流芦溪及永定河，东面注入河流西溪。船场溪流域面积1040km2，发源于省市内部舰山北麓，由东南向西北流经书洋、梅林折向由西北向东南流，河道全长121km，平均河道坡降5.5‰，流域形状系数为0.07。流域水系较发达，呈狭长状水系分布。流域内多高山峻岭，地势西高东低。

某电站位于船场溪中游，原工程任务为防洪和发电，坝址以上集水面积522km2。其水库正常蓄水位303.5m，死水位275.0m，汛限水位296.5m，防洪高水位305.0m，校核洪水位306.66m。水库正常库容1.37亿m3，死库容0.233亿m3，兴利库容1.137亿m3；防洪库容0.47亿m3，总库容1.566亿m3。水库多年平均流量18.7m3/s，年径流量5.90亿m3，库容调节系数19.3%，有不完全年调节性能。电站装机容量为20MW，设计发电流量44.54m3/s，设计年发电量6530万kWh。该电站所在河流水量充足，水库径流调节能力较好，且库区位于山区污染较小，是该城市最适宜的第二水源。

四、城市供水现状及存在问题

1.现状水源

目前该市主城区现状供水主要由其城市水务集团有限公司供水系统供应，主要包括第一自来水厂、第二自来水厂和现有工业园区自来水厂，部分由其他水务公司供应。

2.现状供水存在的问题

该市河流西溪、北溪上游不时受到上游各支流农业、养殖业、工业的污染，导致铁锰氨氮超标。特别是西溪水源污染日益严重，水源水质得不到保证。

市区目前排污量约12万m3/d，主要经环城河流入河流西溪。西溪为该市的主要纳污水体，河流西溪监测河段中，流经原市区20km，流经原市区北区9km，符合《地表水环境质量标准》Ⅱ类水的河长：枯水期和丰水期均为16km，占总评价河长的55.2%；符合Ⅲ类标准的河长：枯水期和丰水期均为6km。占总评价河长的20.7%；水体受污染的Ⅳ类水的河长：枯水期和丰水期均为7km，占总评价河长的24.1%。污染河段在该市城区下游及平和城关下游河段。由此看出，城市上游西溪为Ⅱ类水体，属轻度污染水体，符合国家饮用水水源标准。但流经市区后，污染加重达Ⅳ类、Ⅴ类水体，属微污染水体，一般不宜作为饮用水源。而该市除了第二水厂、其他水务公司外，其余各水厂均取用西溪为水源，严重影响了供水水质。目前，经过几年时间整治，水质有所好转，但由于西溪流域面积大，水质污染不易控制，仍然存在不同程度的污染，水源水质得不到保证。在突发应急事件时，供水安全得不到保障。北溪近几年也时有突发污染事件，比如，2008年的“甲藻”事件，对水源水质造成了较为严重的威胁。

五、供需平衡分析

1.预测范围

本项目供水对象为该市主城区，根据已批复的主城区供水规划，主城区的供水范围除包括主城区的南、北城区、开发区新城外，还包括周边一部分工业园区。因此，本次用水量预测范围也将上述园区包含在内。

2.需水预测

根据该城市总体发展规划，主城区2030年总人口为120万人，采用0.5万m3/（万人·d）的人口综合用水量进行预测，2030年总需水量为60.0万m³/d；根据《城市给水工程规划规范》（GB50282-2016）中各类用地用水量指标对主城区需水量进行预测，2030年总需水量为61.67万m³/d。两种方法计算成果基本一致，综合取主城区2030年需水量为60.5万m³/d。根据已批复的其他片区供水规划，2030年该城市纳入主城区供水系统内的其他片区需水量为24.3万m³/d。则主城区供水系统的2030年总需水量为85万m³/d。

根据该市供水水资源配置规划，该城市第二水源还需要保障西溪上游两个县城2030年各10万m³/d的用水需求。因此，供水范围内2030年总需水量为85+10+10=105万m³/d。

六、第二水源供水规模分析

1.水库设计供水规模

某水库位于主城区西北面，所在流域为船场溪。坝址以上流域面积约为522km2，正常蓄水位303.5m，汛限水位296.5m，设计死水位275m，总库容1.566亿m3，兴利库容1.137亿 m3。近年来水库在每年主汛期（6月1日~10月1日）水位控制在296.5m以下运行。

通过计算，在水库目前有汛限水位工况下，满足规范规定的设计保证率达到90%~97%要求的最大可供水量为80万m3/d，其对应的设计保证率为93.22%。如供水量加大到90万m3/d、100万m3/d，其设计保证率仅能达到89.69%、86.58%，不满足规范规定的最低90%的要求。因此综合考虑，水库的设计供水规模为80万m3/d。在来水量充足的年份，可以加大供水量，尽量多替换从北溪提水的第二和第三水厂向城区的供水量，节约提水费用和能源消耗。

2.引水管道规模

（1）设计工况

第二水源工程设计工况供水规模为80万m3/d。第二水源工程作为市区的第二水源，建议从两个层次利用。层次一：本工程作为替换西溪水源地（主要为工业园区水厂、远期第一水厂关闭）、西溪上游两个县城的常用水源。由于西溪水源的水质变化较大，可考虑采用该水库水源。因此，本工程的远期日常运行水量应包括为工业园区水厂（10万m3/d）、两个县城（20万m3/d）、规划高新区水厂（20万m3/d）和其他园区水厂（10万m3/d），合计60万m3/d。层次二：北溪水源发生污染时，第二水源工程作为城区应急备用水源，应急情况下，满足居民生活用水。根据应急水源的概念，当第一水源发生污染的情况下，城市供水应通过合理调度，在短时期内应保证居民的日常生活用水，工业用水应根据行业性质，部分关停或者轮流用水。解决现状水资源分布不均、水源单一化的问题，规划将北部水库作为第二自来水厂、第三自来水厂应急水源，河流西溪作为高新区水厂、其他水厂应急备用水源。

（2）校核工况

在水库改为饮用水水源地后，随着环境保护的不断加强，水库水质会越来越优良，考虑未来水库水质优良，并且在雨季，水库水资源丰富的情况下，可以考虑供100万m3/d水量。层次一：建议第二水源工程作为替换西溪水源地（主要为其他水厂、远期第一水厂关闭）、高新区水厂、北部水厂、县城的常用水源，总供水量60万m3/d。层次二：第二水源工程40万m3/d作为北溪水源水厂备用原水。水库引水至市区是重力流输水，从北溪取水是典型的泵房取水，因此，从节约能源的角度考虑，在水库水质优良，并且在雨季时，水库水资源丰富的情况下，一方面满足西溪水源地水厂水量（60万m3/d）的需求，另一方面，尽量多的向北溪水源水厂输送原水。因此，考虑40万m3/d作为北溪水源水厂备用原水。因此，综合两层次用水的思路，校核工况下第二水源工程引水管道总规模为100万m3/d

七、结语

某城市要想彻底解决水量不足、水质不好等问题，就要在该城市第二水源供水的设计规划上多下功夫，争取在根本层次上提高第二水源的供水规模，达到安全使用的标准。