保定市城區(qū)供水安全保障方案分析

□張兢浩 朱宏鵬 倪雪麗 劉渤涵

2014 年底南水北調(diào)中線通水運(yùn)行，沿線受水區(qū)城鎮(zhèn)供水逐步完成切換使用江水，南水北調(diào)引江水成為生產(chǎn)生活主水源，為推動(dòng)沿線城鎮(zhèn)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，原供水水源大部分改為應(yīng)急備用水源。供水安全保障應(yīng)對突發(fā)狀況的適用性需結(jié)合城鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)行研究分析。保定市城區(qū)由主城區(qū)（競秀區(qū)、蓮池區(qū)）、滿城區(qū)、清苑區(qū)、徐水區(qū)組成，城區(qū)現(xiàn)狀供水水源主要為南水北調(diào)引江水，當(dāng)南水北調(diào)主水源不能保證正常供水時(shí)，啟動(dòng)應(yīng)急備用水源，徐水區(qū)為獨(dú)立供水單元，應(yīng)急期啟用本區(qū)內(nèi)地下水源應(yīng)急生產(chǎn)生活之需。結(jié)合區(qū)域供水及發(fā)展情況對保定市主城區(qū)、滿城城區(qū)、清苑城區(qū)日常及應(yīng)急期供水保障配置方案進(jìn)行統(tǒng)籌分析研究。

1.需水量預(yù)測

1.1 需水量預(yù)測

1.1.1 生活需水量預(yù)測

主城區(qū)（競秀區(qū)、蓮池區(qū)）生活需水量預(yù)測。

人口預(yù)測。隨著城市建設(shè)的發(fā)展、雄安新區(qū)的設(shè)立和人們居住觀念的改變，保定市主城區(qū)近3 年常住人口有較大的增長。本次采用綜合增長率法預(yù)測主城區(qū)人口規(guī)模，依據(jù)近3 年主城區(qū)常住人口平均綜合增長率10.18‰為規(guī)劃年2025 年—2030 年人口增長趨勢，預(yù)測到2025 年、2030 年保定市主城區(qū)常住人口分別為146.2 萬人、209.6 萬人。

居民生活需水量預(yù)測。采用定額法對主城區(qū)進(jìn)行生活需水量預(yù)測，參照河北省《生活與服務(wù)業(yè)用水定額》（DB13/T 5450.1-2021），規(guī)劃2025 年、2030 年保定市城鎮(zhèn)居民生活人均用水量118L/人·d、122L/人·d。根據(jù)定額計(jì)算2025 年、2030 年保定市主城區(qū)居民生活平均日凈需水量為17.25 萬m3/d、25.57 萬m3/d。

公共用水量預(yù)測。根據(jù)保定市中心城區(qū)用水現(xiàn)狀，公共用水量在城區(qū)綜合生活用水中所占比例平均為35%，根據(jù)預(yù)測保定市主城區(qū)居民生活日需水量，確定2025 年、2030 年保定市主城區(qū)公共生活平均日凈需水量為9.29 萬m3/d、13.77 萬m3/d。

管網(wǎng)漏失水量。根據(jù)近3 年供水公司供水量、售水量統(tǒng)計(jì)，供水管網(wǎng)綜合漏損率為10%，預(yù)測2025 年、2030 年城市綜合生活用水管網(wǎng)漏失水量分別為2.65 萬m3/d、3.93 萬m3/d。

綜上，預(yù)測2025 年、2030 年保定市主城區(qū)生活需水量為29.19 萬m3/d、43.27 萬m3/d。

同理，利用相同的方法對滿城城區(qū)、清苑城區(qū)生活需水量進(jìn)行預(yù)測。其中，滿城城區(qū)生活需水量：預(yù)測到2025年、2030 年 常住人口13.3 萬人、16.4 萬人;規(guī)劃2025 年、2030 年生活需水量為2.16 萬m3/d、2.75 萬m3/d。清苑城區(qū)生活需水量：預(yù)測到2025 年、2030 年常住人 口9.3 萬 人、12.7 萬 人;規(guī) 劃2025 年、2030 年生活需水量為1.55 萬m3/d、2.19萬m3/d。

1.1.2 工業(yè)需水量預(yù)測

結(jié)合近幾年實(shí)際工業(yè)用水情況及產(chǎn)業(yè)布局規(guī)劃，對工業(yè)需水量進(jìn)行預(yù)測,同時(shí)供水管網(wǎng)損失率為10%。預(yù)測保定市主城區(qū)2025 年、2030 年工業(yè)用水總量為4.29 萬m3/d、4.72 萬m3/d;滿城城區(qū)2025 年、2030 年工業(yè)用水總量為0.25 萬m3/d、0.30 萬m3/d;清苑城區(qū)2025年、2030 年工業(yè)用水總量為0.80 萬m3/d、0.88 萬m3/d。保定市主城區(qū)、滿城城區(qū)、清苑城區(qū)2025 年、2030 年工業(yè)用總量合計(jì)為5.34 萬m3/d、5.90 萬m3/d。

1.1.3 需水總量

綜上，保定市主城區(qū)、滿城區(qū)、清苑區(qū)2025 年、2030 年需水總量分別為33.48 萬m3/d、47.99 萬m3/d;2.41 萬m3/d、3.05 萬m3/d;2.35 萬m3/d、3.07 萬m3/d。

1.2 應(yīng)急需水量預(yù)測

根據(jù)《河北省城鎮(zhèn)應(yīng)急備用水源工程建設(shè)與管理指南》、《城市供水應(yīng)急和備用水源工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（CJJ/T 282-2019），應(yīng)急供水情況下不同類別用水的供水壓縮比選用拘謹(jǐn)型類型，確定保定市主城區(qū)、滿城城區(qū)、清苑城區(qū)居民生活和公共生活應(yīng)急用水壓縮比例為30%、工業(yè)供水壓縮比例為50%。

經(jīng)計(jì)算，保定市主城區(qū)、滿城城區(qū)、清苑城區(qū)2025 年、2030 年應(yīng)急需水量分別為22.58 萬m3/d、32.65 萬m3/d;1.64萬m3/d、2.08 萬m3/d;1.49 萬m3/d、1.97 萬m3/d。

1.3 保定市城區(qū)需水量預(yù)測

綜上，保定市主城區(qū)、滿城區(qū)城區(qū)、清苑區(qū)城區(qū)需水量及應(yīng)急期需水量情況見表1。

表1 保定市主城區(qū)、滿城區(qū)城區(qū)、清苑區(qū)城區(qū)日常及應(yīng)急期需水量預(yù)測表 單位：萬m3/d

2.主水源供水能力分析

2.1 供水現(xiàn)狀及供水方案配置

南水北調(diào)中線干線多年平均分水指標(biāo)保定市主城區(qū)為20475 萬m3，滿城區(qū) 為1800 萬m3，清 苑 區(qū) 為2100 萬m3。現(xiàn)狀保定市主城區(qū)和清苑區(qū)城區(qū)由南水北調(diào)配套水廠—保定市第一表水廠供水，滿城城區(qū)由滿城區(qū)南水北調(diào)地表水廠供水。

2.2 正常運(yùn)行供需分析

保定市第一地表水廠，設(shè)計(jì)供水能力為26 萬m3/d;新建成的保定市第二地表水廠，設(shè)計(jì)供水能力為30 萬m3/d;滿城水廠，設(shè)計(jì)供水能力6.4 萬m3/d;水廠供水總能力62.4 萬m3/d。

由表1 可得，保定市主城區(qū)和清苑區(qū)城區(qū)2025 年、2030 年日常需水量分別 為35.83 萬m3/d、51.06 萬m3/d；滿 城城區(qū)2025 年、2030 年日常需水量分別為2.41 萬m3/d、3.05 萬m3/d。

由表2 分析，保定市第一地表水廠、第二地表水廠、滿城水廠現(xiàn)狀供水能力均大于保定市主城區(qū)和清苑城區(qū)、滿城城區(qū)2025 年、2030 年日常生活所需要水量。因此，供水系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)的供水方案能夠滿足保定市城區(qū)2025年、2030 年日常需水量。

表2 供水系統(tǒng)正常運(yùn)行情況供需水量表 單位：萬m3/d

3.應(yīng)急水源供水能力分析

當(dāng)南水北調(diào)遇突發(fā)狀況不能保障正常供水時(shí)，需啟動(dòng)應(yīng)急備用供水方案。為提高應(yīng)急備用水源的保障程度，擬對保定市主城區(qū)、清苑城區(qū)、滿城城區(qū)3 個(gè)區(qū)域統(tǒng)籌優(yōu)化分析。

3.1 備用水源地現(xiàn)狀及供水方案配置

第一備用水源采用西大洋、王快水庫聯(lián)合調(diào)度，王快至西大洋水庫連通輸水設(shè)計(jì)流量10m3/s，西大洋水庫至保定市第一水廠的引水管線管道全長64.8km，設(shè)計(jì)引水流量為3.4m3/s。第二備用水源采用保定市一畝泉水源地地下水，現(xiàn)有38 眼取水井，供水能力為13.6 萬m3/d。

統(tǒng)籌保定市城區(qū)應(yīng)急期需水量、應(yīng)急備用水源地布置及供水管網(wǎng)現(xiàn)狀等綜合因素，確定保定市城區(qū)應(yīng)急備用供水保障方案：保定市主城區(qū)和清苑區(qū)城區(qū)應(yīng)急備用水源一是王快—西大洋水庫水源，二是一畝泉地下水水源地；滿城區(qū)城區(qū)應(yīng)急備用水源為一畝泉地下水源地。

3.2 應(yīng)急期供水能力分析

根據(jù)《城市供水應(yīng)急和備用水源工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(CJJ/T 282-2019)，為加強(qiáng)城市應(yīng)急備用水源地建設(shè)，統(tǒng)籌考慮本地水與外地調(diào)水、地下水與地表水,鑒于突發(fā)性水源污染風(fēng)險(xiǎn)期時(shí)間跨度較小,按最不利影響考慮,以滿足城市供水保證率為目標(biāo)，確定應(yīng)急期供水方案的應(yīng)急風(fēng)險(xiǎn)期為10 天。因此確定應(yīng)急期需水量如下。

應(yīng)急期供水能力。保定市主城區(qū)、清苑城區(qū)2025 年、2030 年應(yīng)急期需水規(guī) 模24.07 萬m3/d、34.62 萬m3/d；滿 城城區(qū)2025 年、2030 年應(yīng)急期需水規(guī)模1.64 萬m3/d、2.08 萬m3/d。

應(yīng)急供水量。王快—西大洋水庫供水能力為25.9 萬m3/d,應(yīng)急期可供水量為259 萬m3；一畝泉水源地管網(wǎng)日供水能力為13.6 萬m3/d,應(yīng)急期可供水量為136 萬m3；王快—西大洋水庫、一畝泉水源地應(yīng)急期供水總量為395 萬m3，系統(tǒng)不能正常運(yùn)行情況供需水量表見表3。

表3 應(yīng)急情況供需水量表 單位：萬m3/d

3.2.1 工況一 南水北調(diào)水源不能保障正常供水情況

當(dāng)南水北調(diào)遇突發(fā)狀況不能保障正常供水時(shí)，保定市主城區(qū)、清苑城區(qū)啟用第一備用水源王快—西大洋水庫為應(yīng)急水源，滿城城區(qū)啟用一畝泉水源地為應(yīng)急水源，風(fēng)險(xiǎn)期為10 天。

2025 年保定市主城區(qū)、清苑城區(qū)應(yīng)急期需水量（240.7 萬m3）小于第一備用水源王快—西大洋水庫2025 年應(yīng)急期供水量（259 萬m3）；2025 年滿城區(qū)應(yīng)急期需水量（16.4 萬m3）小于一畝泉水源地應(yīng)急期供水量（136 萬m3）。所以，應(yīng)急期供水方案可以滿足保定市主城區(qū)、清苑城區(qū)、滿城城區(qū)應(yīng)急期生產(chǎn)生活用水。

2030 年保定市主城區(qū)、清苑城區(qū)應(yīng)急期需水量（346.2 萬m3）大于第一備用水源王快—西大洋水庫應(yīng)急期可供水量（259 萬m3），此時(shí)第一備用水源供水量不能滿足保定市主城區(qū)、清苑城區(qū)應(yīng)急期生產(chǎn)生活,此時(shí)還需87.2 萬m3水量。一畝泉水源地可供水量（136 萬m3）遠(yuǎn)大于2023 年滿城區(qū)應(yīng)急期需水量（20.8 萬m3），一畝泉水源地在滿足滿城區(qū)城區(qū)應(yīng)急期用水需求的同時(shí)，仍有115.2 萬m3的剩余水量可滿足保定市主城區(qū)、清苑城區(qū)不足的87.2 萬m3需水量。所以，啟用第一備用水源王快—西大洋水庫、第二備用水源一畝泉水源地聯(lián)合供水方案，可以滿足2023 年保定市主城區(qū)、清苑城區(qū)及滿城區(qū)應(yīng)急期供水需求。

3.2.2 工況二 南水北調(diào)水、王快—西大洋水庫均不能保障正常供水情況

當(dāng)南水北調(diào)遇突發(fā)狀況不能保障正常供水時(shí)，由于王快—西大洋水庫水源作為地表水具有不確定性，當(dāng)其出現(xiàn)不能正常供水時(shí)，就只能啟用第二備用水源一畝泉水源地作為應(yīng)急期水源為保定市主城區(qū)、清苑城區(qū)及滿城城區(qū)供水。

2025 年保定市主城區(qū)、清苑城區(qū)、滿城城區(qū)應(yīng)急期需水總量為257.1 萬m3，2030 年 保 定 市 主 城 區(qū)、清 苑 區(qū)、滿城區(qū)應(yīng)急期需水總量為367 萬m3，而一畝泉水源地管網(wǎng)日供水能力為13.6 萬m3/d,應(yīng)急期可供水量為136 萬m3。所以，一畝泉水源應(yīng)急供水量均小于2025 年、2030 年保定市主城城區(qū)、清苑城區(qū)、滿城城區(qū)應(yīng)急期需水量。

此種工況下，為確保保定市主城區(qū)、清苑城區(qū)、滿城城區(qū)基本生活，將應(yīng)急供水量全部供給生活用水，壓縮用水定額，按照各區(qū)人口比例配置水量，具體供水方案配置見表4。

表4 一畝泉水源地應(yīng)急期單獨(dú)供水配置表 單位：萬m3

此種情況需要盡快恢復(fù)王快—西大洋水庫供水，確保應(yīng)急期內(nèi)生產(chǎn)生活用水，并避免超采地下水量。

4.結(jié)論

基于保定市城區(qū)日常及應(yīng)急期2025 年和2030 年需水量預(yù)測，結(jié)合供水工程及備用水源現(xiàn)狀，對供水系統(tǒng)正常及不正常運(yùn)行工況下供水方案進(jìn)行研究，進(jìn)一步分析了保定市城區(qū)供水保障方案的合理性，并對不利條件下典型工況運(yùn)行做了優(yōu)化供水配置，以期為類似城市供水安全保障提供借鑒與參考?！?/p>