衢州常山縣應(yīng)急備用水源方案分析及建議

付 兵

(安徽延慧水利工程咨詢有限公司，安徽 滁州 239000)

水是民生之本，用水安全事關(guān)百姓健康。當(dāng)遭遇水污染事故時(shí)，單一水源供水城市供水安全將受到極大威脅，為解決此類問(wèn)題，在2017年12月，水利部出臺(tái)《關(guān)于加強(qiáng)城市應(yīng)急備用水源建設(shè)的指導(dǎo)意見(jiàn)》[1],要求扎實(shí)做好城市應(yīng)急備用水源建設(shè)工作，進(jìn)一步提升城市供水安全保障能力。在此背景下，常山縣于2018年初籌劃新建縣城應(yīng)急備用水廠工程。

1 常山縣城區(qū)供水現(xiàn)狀及城市應(yīng)急備用水源建設(shè)意義

1.1 常山縣城區(qū)供水現(xiàn)狀

常山縣位于浙江省西部，錢塘江干流衢州上游，全縣總面積1 099 km2，人口33.0萬(wàn)人，其中縣城人口達(dá)20.0萬(wàn)人。常山縣地處亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，多年平均降水量1 845 mm，最大年降水量2 587 mm，最小年降水量 1 120 mm，降水量主要集中在5—9月，約占年降水量的68%。常山縣主要水系為常山港，主要蓄水工程有芙蓉水庫(kù)、千家排水庫(kù)、獅子口水庫(kù)3座中型水庫(kù)，主要水利工程有長(zhǎng)風(fēng)、天馬水利樞紐工程。

根據(jù)《常山縣城鄉(xiāng)供水一體化工程專項(xiàng)規(guī)劃(2017—2030年)》[2]報(bào)告，常山縣城區(qū)現(xiàn)狀主要由箬嶺水廠和后坊水廠兩座自來(lái)水廠供水。箬嶺水廠取水水源為芙蓉水庫(kù)，箬嶺水廠是目前常山縣城鄉(xiāng)供水一體化的主要水廠，設(shè)計(jì)日均供水量5×104m3/d，供水范圍為常山縣縣城及周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)，總供水人口14.0萬(wàn)人。目前最高日供水量達(dá)6.9×104m3/d，已達(dá)到水廠最大供水能力。后坊水廠供水能力為3×104m3/d，取水水源為常山港，取水口位于常山港枧頭段，水源水質(zhì)易受到上游輝埠工業(yè)區(qū)和周邊居住區(qū)的影響，且后坊水廠現(xiàn)狀無(wú)擴(kuò)建預(yù)留空間，目前僅作為城區(qū)供水臨時(shí)短期應(yīng)急備用水廠。

1.2 城市應(yīng)急備用水源建設(shè)意義

常山縣城現(xiàn)狀供水水廠和水源均較為單一，從安全供水角度分析，單水源供水對(duì)整個(gè)城市的供水安全保障不夠，一旦出現(xiàn)事故，城市在短時(shí)間內(nèi)無(wú)法保證正常供水。《常山縣城鄉(xiāng)供水一體化工程專項(xiàng)規(guī)劃(2017—2030年)》[2]要求：“應(yīng)強(qiáng)化飲用水水源保護(hù)區(qū)環(huán)境應(yīng)急管理，積極推進(jìn)城市應(yīng)急備用飲用水水源地建設(shè)。”因此，新建應(yīng)急備用水廠是應(yīng)對(duì)常規(guī)水源發(fā)生突發(fā)水污染事故，保障供水安全的有效途徑。

2 應(yīng)急備用水源合理取水量的確定

急備用水源工程取用水量主要滿足應(yīng)急等特殊情況下用水的需求，和常規(guī)水源取用水量計(jì)算方法不同，根據(jù)常山縣城區(qū)供水情況，確定合理的取水量方法。

2.1 應(yīng)急備用水源水量確定的原則

應(yīng)根據(jù)《城市供水應(yīng)急和備用水源工程技術(shù)規(guī)范》[3]，應(yīng)急水源用于滿足風(fēng)險(xiǎn)期的生活和生產(chǎn)用水需要，其水量應(yīng)根據(jù)城市規(guī)模、性質(zhì)、面臨的供水風(fēng)險(xiǎn)及用水特征，依據(jù)供水優(yōu)先次序，根據(jù)各地實(shí)際情況確定風(fēng)險(xiǎn)期的供水壓縮比例來(lái)確定，并應(yīng)能滿足風(fēng)險(xiǎn)期應(yīng)急水量的要求，具有一定的富余量[4]。

2.2 計(jì)算公式

對(duì)于單一供水水源城市，應(yīng)急水量按下式確定：

Q=q×(1-k)×t

其中：Q—應(yīng)急水量，m3；

q—城市平均日用水量，m3/d；

k—風(fēng)險(xiǎn)期用水壓縮比例，%；

t—持續(xù)時(shí)間，d。

城市日均用水量，宜結(jié)合城市現(xiàn)狀和城市總體規(guī)劃，按城市單位人口綜合用水量指標(biāo)或城市單位建設(shè)用地綜合用水量指標(biāo)確定。

2.3 風(fēng)險(xiǎn)期用水壓縮比例

風(fēng)險(xiǎn)期用水壓縮比例k根據(jù)城市的地理位置，水資源狀況，城市性質(zhì)和規(guī)模，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和居民生活水平，工業(yè)回用水率等因素確定。各類用水的風(fēng)險(xiǎn)期用水壓縮比例應(yīng)根據(jù)用水性質(zhì)分別確定。

2.4 風(fēng)險(xiǎn)持續(xù)時(shí)間

風(fēng)險(xiǎn)持續(xù)時(shí)間t應(yīng)根據(jù)不同城市水源特點(diǎn)及面臨的水質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)類型的不同，選擇風(fēng)險(xiǎn)持續(xù)最長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)作為應(yīng)急水量所需要的風(fēng)險(xiǎn)持續(xù)時(shí)間。

2.5 計(jì)算成果

鑒于常山縣城區(qū)供水現(xiàn)狀為單一水源，應(yīng)急水量按單一水源水量公式Q=q×(1-k)×t計(jì)算，由于計(jì)算用水指標(biāo)時(shí)已考慮了用水量的部分壓縮，在原有120～130 L/人·d的基礎(chǔ)上，k取值定為100 L/人·d。參考目前同類應(yīng)急備用水源已建工程，其風(fēng)險(xiǎn)壓縮比一般為0.30～0.80，考慮常山縣水資源條件較為豐富的現(xiàn)狀，計(jì)算時(shí)再適當(dāng)壓縮，風(fēng)險(xiǎn)期用水壓縮比例k取值0.10。持續(xù)時(shí)間t應(yīng)考慮以下三個(gè)方面：

(1)常規(guī)水源發(fā)生突發(fā)水污染事故，修復(fù)時(shí)間按10 d考慮；

(2)常規(guī)水源供水設(shè)施突發(fā)故障，短期1～2 d內(nèi)無(wú)法修復(fù)的，其恢復(fù)至正常供水時(shí)間按5 d考慮；

(3)枯水期現(xiàn)狀常規(guī)水源供水能力不足，需應(yīng)急補(bǔ)充的，常規(guī)水源芙蓉水庫(kù)供水保證率95%，計(jì)算時(shí)，非常規(guī)水源枯水期補(bǔ)充按5%保證率考慮，則持續(xù)時(shí)間為18～20 d，按20 d計(jì)算。

因此，持續(xù)時(shí)間t=10+5+20=35 d，即應(yīng)急情況下總供水天數(shù)為35 d。

根據(jù)分析，常山縣應(yīng)急備用水源供水規(guī)模預(yù)測(cè)(見(jiàn)表1)。

表1 縣城應(yīng)急備用水源供水規(guī)模預(yù)測(cè)成果

續(xù)表

根據(jù)上述分析計(jì)算，常山縣應(yīng)急備用水源日均需水規(guī)模計(jì)算成果如下：

近期2020年為4×104m3/d；中期水平年2025年，考慮一定的富余，為8.0×104m3/d。

經(jīng)計(jì)算，應(yīng)急水源需水量：

近期：Q=q×(1-k)×t= 4.0×(1-0.1)×35=126×104m3。

中期：Q=q×(1-k)×t= 8.0×(1-0.1)×35=252×104m3。

應(yīng)急備用水源需水量計(jì)算成果(見(jiàn)表2)。

表2 應(yīng)急備用水源需水量成果計(jì)算表

3 取水水源方案比選

確定了應(yīng)急備用水源需水量后，應(yīng)對(duì)取水水源進(jìn)行分析比選，經(jīng)調(diào)查分析，常山縣城目前可供選擇的應(yīng)急備用供水水源有3處。

3.1 千家排水庫(kù)

千家排水庫(kù)距常山縣城31 km，水庫(kù)總庫(kù)容2.079×107m3，流域面積27.0 km2，多年平均年徑流量3.316×107m3。水庫(kù)目前承擔(dān)向川鎮(zhèn)和白石鎮(zhèn)的供水任務(wù)，年供水量2.60×106m3；另外，還通過(guò)千紅總干渠引水到錢塘江水系的紅旗崗水庫(kù)沖庫(kù)，多年平均引水量1.3644×107m3，在此情況下，90%可供水量也僅為1.0×104m3/d，水源水量遠(yuǎn)不能滿足用水需水。

3.2 獅子口水庫(kù)

獅子口水庫(kù)位于常山縣天馬鎮(zhèn)，距常山縣城3 km。水庫(kù)總庫(kù)容1.496×107m3，流域面積87.5 km2，多年平均年徑流量7.884×107m3。水庫(kù)承擔(dān)向天馬鎮(zhèn)、大橋頭鄉(xiāng)和閣底鄉(xiāng)三集鎮(zhèn)供農(nóng)業(yè)灌溉用水。由于獅子口水庫(kù)定位以養(yǎng)殖功能為主，其水質(zhì)變化不確定性因素較多，且水源水量不能滿足應(yīng)急備用水廠用水需求，因此，不宜作為城市生活飲用水水源。

3.3 常山港

常山港是浙江省最大河流——錢塘江南源的主源，流域面積3 385.0 km2，是流經(jīng)常山縣域的主要河流。根據(jù)歷年水文資料分析，常山港最大年徑流量4.40×109m3，最小年徑流量1.12×109m3，水源水量充足，水質(zhì)常年維持在II類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

經(jīng)分析比選，常山港地表水具有水量充沛、水質(zhì)符合生活用水標(biāo)準(zhǔn)的特點(diǎn)，確定以常山港地表水為常山縣應(yīng)急備用水源。在應(yīng)急備用水源增加后，常山縣供水布局示意圖見(jiàn)圖1。

圖1 常山縣供水布局示意圖

4 水源水量可靠性分析

取水水源確定后，應(yīng)采用水資源論證的方法，對(duì)水源水量可靠性、水質(zhì)可靠性進(jìn)行進(jìn)一步分析論證。常山港屬于季節(jié)性河流，汛期來(lái)水量大，非汛期來(lái)水量較小，來(lái)水量集中，除發(fā)電用水外，尾水棄水量多，應(yīng)主要考慮枯水期的供需平衡，因此，計(jì)算采用典型年法分析取水水源可靠性。[5-6]根據(jù)《常山縣應(yīng)急備用水廠建設(shè)工程水資源論證報(bào)告書(shū)》[3]，計(jì)算出水源水量保證率。

4.1 水文資料的選取

水文分析計(jì)算采用擬建取水口上游6.5 km處的長(zhǎng)風(fēng)水電站水文資料，并根據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)范，對(duì)其進(jìn)行插補(bǔ)展延，得出1958—2018年徑流量系列資料。

4.2 來(lái)水量計(jì)算

根據(jù)常山港1958—2018年徑流量資料系列統(tǒng)計(jì)分析[3]，取水口斷面以上多年平均年徑流量為2.47×109m3，50%、75%和95%保證率年徑流量分別為2.43×109m3、1.99×109m3和1.39×109m3。

4.3 典型年的選取

根據(jù)水文資料系列分析，95%保證率來(lái)水量為13.9×108m3，1979年年徑流量為13.9×108m3，與典型年徑流量較為相似，且1979年10—12月降雨天數(shù)極少，從工程偏安全角度考慮，選取1979年為典型年。

4.4 供需平衡分析

根據(jù)1979年典型年水文資料分析，95%保證率枯水期取水口斷面處流量為1.90 m3/s，論證區(qū)間現(xiàn)狀年取水流量為1.11 m3/s，規(guī)劃水平2025年用水總量1.58 m3/s，水源水量能夠滿足用水需求見(jiàn)表3。

表3 95%保證率枯水期供需平衡分析計(jì)算成果表 單位：m3/s

4.5 供水保證程度分析

現(xiàn)狀年取水規(guī)模4.0×104m3/d (水廠取水流量0.463 m3/s)，95%保證率枯水期，按最小月平均流量進(jìn)行頻率分析，取水口斷面來(lái)水量為1.90 m3/s，水廠取水流量0.463 m3/s，論證區(qū)間總用水量為1.11 m3/s，水源水量能夠滿足用水需求。

規(guī)劃水平至2025年取水規(guī)模為8.0×104m3/d (取水流量0.926 m3/s)，95%保證率枯水期，按最小月平均流量進(jìn)行頻率分析，取水口斷面來(lái)水量為1.90 m3/s，項(xiàng)目取水量0.926 m3/s，論證區(qū)間總用水量為1.58 m3/s，水源水量能夠滿足用水需求。

5 水源水質(zhì)可靠性分析

5.1 水功能區(qū)劃情況

根據(jù)《浙江省水功能區(qū)、水環(huán)境功能區(qū)劃分方案》(2015版)[7]，項(xiàng)目取水口涉及水功能區(qū)為常山港常山農(nóng)業(yè)用水區(qū)I，現(xiàn)狀水質(zhì)為Ⅱ類，水質(zhì)控制目標(biāo)為Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

5.2 現(xiàn)狀水質(zhì)情況

常山港主要監(jiān)測(cè)斷面有4個(gè)，其中富足山斷面為省控?cái)嗝?，枧頭斷面為飲用水源地，溪東斷面和招賢斷面(位于取水口下游較遠(yuǎn)處)為國(guó)控?cái)嗝?。取水口河道現(xiàn)狀省控、國(guó)控水質(zhì)斷面情況見(jiàn)圖2。

圖2 常山港水質(zhì)省控、國(guó)控監(jiān)測(cè)斷面示意圖

根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，常山港取水口上游1 000 m斷面、取水口下游1 000 m斷面現(xiàn)狀水質(zhì)類別均為II類，能達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838—2002)[8]中的III類功能區(qū)標(biāo)準(zhǔn)，常山港原水水質(zhì)檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 常山港原水水質(zhì)檢測(cè)結(jié)果

6 取用水方案

綜上所述，經(jīng)分析論證，常山縣應(yīng)急備用水源以常山港地表水為水源，水量可靠、水質(zhì)符合要求，其取水方案確定如下：取水口位于長(zhǎng)風(fēng)水電站大壩下游約6.5 km處，常山縣應(yīng)急備用水廠廠址西北側(cè)，凈水廠選址于綠色產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)常山片區(qū)緯八路東側(cè)，經(jīng)一路南側(cè)，其取水方案示意圖見(jiàn)圖3。

圖3 常山縣應(yīng)急備用水廠取水方案

7 結(jié)論與建議

本文以常山縣應(yīng)急備用水源建設(shè)工程為例，提出并分析應(yīng)急備用水源建設(shè)工程方案，得出以下結(jié)論與建議：(1)新建應(yīng)急備用水廠工程意義重大，將形成雙水源或多水源供水格局，對(duì)提高城市供水安全具有明顯的積極正效益。(2)新建應(yīng)急備用水源建設(shè)工程，應(yīng)確定應(yīng)急備用水源合理取水量。其需水量應(yīng)考慮全部供水范圍的供水人口，需水量計(jì)算方法可參考《城市供水應(yīng)急和備用水源工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》，相關(guān)參數(shù)取值可根據(jù)地域情況、節(jié)水相關(guān)規(guī)定綜合確定。(3)以河道為取水水源的應(yīng)急備用水源建設(shè)工程，在工程運(yùn)行供水前，應(yīng)劃定飲用水源保護(hù)范圍。飲用水源保護(hù)范圍劃定應(yīng)根據(jù)《飲用水水源保護(hù)區(qū)劃分技術(shù)規(guī)范》(HJ 338—2018)要求，再結(jié)合區(qū)域?qū)嶋H情況綜合確定。