多水源联合调配在西北干旱半干旱地区的探究

赵 萌，李 婷

（宁夏水文水资源监测预警中心,宁夏 银川 750011）

0 引言

水是生命之源、生产之要、生态之基,饮水安全事关国计民生,做好饮用水水源地安全保障工作,确保人民群众饮用水安全,是全面落实“水利工程补短板,水利行业强监管”的重要体现,也是新时期深入推进黄河流域生态保护和高质量发展的必然要求。在水资源不足或分布不均的地区,城市单一的供水水源,增加了城市供水的脆弱性,为应对水资源短缺问题,统筹协调区域用水需求,优化水资源配置,通过水资源的合理高效利用,实现区域间多水源联合调配供水,构成多水源联合供水格局[1],是水量保障的有效途径,也是经济社会可持续发展的有效措施之一。本文结合西北干旱半干旱地区水资源短缺、供需矛盾日益突出的基本特点,以固原市为例,在系统分析区域各水源情况的基础上,建立了多水源联合调配供水模式,为区域城乡居民饮水安全提供技术依据。

1 水源概况

1.1 水源地

固原市位于宁夏南部山区,总面积1.13 万km2,下辖一区四县,分别为原州区、西吉县、隆德县、泾源县、彭阳县,根据《关于印发全区县级以上水源地名录的通知》宁环水体发〔2018〕74 号文件通知,固原市现有县级以上城市饮用水水源地11 个,其中地下水水源地3 个,地表水水源地8 个,基本情况见表1。

1.2 供水工程

按照国家关于推进城市多水源保障体系建设和超采区治理要求,宁夏积极推动新时期城乡用水方式转变,科学谋划实施了黄河水替代水源工程,固原市主要供水工程基本情况,见表2。

表2 固原市主要供水工程基本情况表

2 多水源联合调配方案

2.1 调配方法

多水源联合调配方法整体思路为：区域水源分析—多水源优化配置—确定可调水量—构建多水源联合调配方案。联合调配供水方案由区域内联合调配单元组成[2],调配单元根据县（区）等来划分,多水源调配方案将对每一个独立的子系统进行水资源调配,最大限度地优化供水效益,通过多水源空间优化配置[3-4],以实现对流域或区域经济社会用水需求的均衡供水保障。

2.2 多水源联合调配供水标准

水源联调情形分为突发性水源污染和极端干旱取水量不足两种情形：

（1）极端干旱期风险：将极端干旱应急备用供水风险期按60 天规划。

（2）突发水源污染事件风险期：根据《城市供水应急和备用水源工程技术标准》（CJJT 282-2019）,突发性水源污染事件的风险期为5 天～10 天。地级市、一般县（区）应急备用供水风险期分别按照10 天、7 天考虑。

2.2.1 水量标准

水源风险期供水压缩比应根据气候条件、水源条件、城市性质和规模、产业结构、居民生活水平等因素确定,水量按下式计算：

式中：Q为应急水量,m3；q为城市平均日用水量,m3/d；k为风险期用水压缩比例,%；t为持续时间,d。

水源风险期供水量不同类别用水的供水压缩比见表3。

表3 宁夏应急备用供水情况下不同类别用水的供水压缩比

2.2.2 水质标准

应急联调水源为地表水时,水质应满足《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002）中Ⅲ类及以上标准限值要求。联调水源为地下水时,水质应满足《地下水质量标准》（GB/T 14848-2017）中Ⅲ类及以上标准限值要求。由于地下水水质稳定,结合宁夏地下水水质实际情况,多水源应急联调水源为地下水时,水质类别放宽至Ⅳ类。

2.3 多水源联合调配方案

2.3.1 固原市原州区多水源联合调配方案

主水源：泾河水源,中庄水库；应急备用水源：清水河源头水源,贺家湾水库、海子峡水库；地下水源,彭堡水源地；应急联调水源：黄河水源,清水河流域城乡供水工程。多水源联合保障示意图,见图1。

图1 原州区城市多水源联合保障示意图

2.3.2 西吉县多水源联合调配方案如下

主水源：泾河水源,中庄水库；应急备用水源：地下水源,沙岗子水源地；应急联调水源：黄河水源,清水河流域城乡供水工程。多水源联合保障示意图,见图2。

图2 西吉县城市多水源联合保障示意图

2.3.3 彭阳县多水源联合调配方案

主水源：泾河水源,中庄水库；应急备用水源：地下水源,彭阳县城水源地；应急联调水源：黄河水源,清水河流域城乡供水工程。多水源联合保障示意图,见图3。

图3 彭阳县城市多水源联合保障示意图

2.3.4 隆德县多水源联合调配方案

主水源：渝河支流水源,清凉水库、黄家峡水库、直峡水库；应急备用水源：渝河支流水源,张士水库；应急联调水源：泾河水源,隆德县抗旱应急调水工程。多水源联合保障示意图,见图4。

图4 隆德县城市多水源联合保障示意图

2.3.5 泾源县

泾源县多水源联合调配方案如下：主水源：香水河水源,西峡水库；联调水源：泾河水源,泾源县抗旱应急调水工程。多水源联合保障示意图,见图5。

图5 泾源县城市多水源联合保障示意图

3 联合调配保障能力分析

根据预测,2025 年全市城镇生活和工业正常总需水量为12.54 万m3/d,应急联调总需水量为8.91 万m3/d,各县区应急联调需水量,见表4。

表4 城市应急联调需水量 单位：万m3/d

3.1 原州区不同情境下应急联调能力保障性分析

3.1.1 极端干旱天气下泾河来水量不足及中庄水库突发水污染

极端干旱、泾河来水量不足及中庄水库突发水污染突情况下,停止中庄水库供水,启用应急备用水源彭堡水源地、贺家湾水库水源地、海子峡水库水源地,总供水量4.12 万m3/d,可满足应急备用需水量3.79 万m3/d 的需求。由于地表水源存在水源不足风险,可通过清水河流域城乡饮水安全工程进行水源联调,保障原州区供水安全,可供水量5.30 万m3/d,满足用水需求,同时也满足60 天应急备用需水量需求。

3.1.2 泾河突发污染事故

泾河突发污染时,立即停止中南部城乡饮水安全工程供水取水,中庄水库正常供水,供水量2.35 万m3/d,清水河流域城乡饮水安全工程联通水源,供水量5.30 万m3/d,满足应急备用需水量3.79 万m3/d 的需求,同时也满足7 天应急备用需水量需求。

3.2 西吉县不同情境下应急联调能力保障性分析

3.2.1 极端干旱天气下泾河来水量不足

启用应急备用水源沙岗子水源地,总供水量5.1 万m3/d,满足应急备用需水量2.61 万m3/d 的需求。极端干旱天气下沙岗子水源地地下水超采使用,同时也满足60 天应急备用需水量需求。

3.2.2 中庄水库突发污染事故

启用应急备用水源沙岗子水源地,可供水量3.23 万m3/d,满足2.61 万m3/d 应急备用需水量要求,同时也满足7 天应急备用需水量需求。

3.2.3 泾河突发污染事故

停止中南部城乡饮水安全工程取水,中庄水库正常供水,中庄水库调蓄库容为2300 万m3,西吉县4.36 万m3/d,满足应急备用需水量2.61 万m3/d 要求,同时也满足7 天应急备用需水量需求。

3.3 隆德县不同情境下应急联调能力保障性分析

3.3.1 极端干旱天气下水量不足

可依托地湾水库作为调蓄水库,可实现隆德县片区内部水量联调联控。此外,中南部城乡供水工程可作为抗旱应急水源,实现1.0 万m3/d 联合调控供水,满足应急备用期0.68 万m3/d 需求,同时也满足7 天应急备用需水量需求。

3.3.2 葫芦河水系渝河、庄浪河、甘渭河或地湾水库发生突发水污染

可启用隆德县抗旱应急调水工程联调供水,可保障水量1.0 万m3/d,满足应急备用期0.68 万m3/d 需求,同时也满足7 天应急备用需水量需求。

3.4 泾源县不同情境下应急联调能力保障性分析

可启用泾源县抗旱应急调水工程水源, 可保障水量0.6 万m3/d,满足应急备用期0.55 万m3/d 需求,同时也满足7 天～60 天应急备用需水量需求。

3.5 彭阳县不同情境下应急联调能力保障性分析

3.5.1 泾河或中庄水库突发污染事故

可启用彭阳县城水源地,应急备用水量2.0 万m3/d,满足1.28 万m3/d 应急备用需水量要求,同时也满足7 天应急备用需水量需求。

3.5.2 极端干旱天气下泾河来水量不足

可通过清水河流域城乡饮水安全工程进行水源联调,可满足西吉县应急备用期1.28 万m3/d 需水量要求,同时也满足7 天～60 天应急备用需水量需求。

4 结语

本文结合新时期宁夏“北引黄河水、南调泾河水、用好当地水”的城乡供水新格局,充分考虑水资源、水环境承载能力,通过分析水源风险期时长和水质条件,计算水源风险期供水量,科学合理的提出了多水源优化调度联合供水策略[5-6],构建了多源互补、互为备用、集约高效的城市供水水源体系,为固原市抵御突发性污染事件、应对干旱等极端天气提供了有效方案,也为当前城市水源优化调度,统筹配置管理提供了可行的研究思路和技术路径。