長春市供水中存在的問題及對策

管延海

(吉林省水文水資源局長春分局，吉林長春 130022)

長春市是一個水資源比較貧乏的城市［1］，水資源一直是困擾該市社會經濟發展的主要問題。城市供水水源是否科學合理、是否存在水源危機、能否保證供水安全，是民生十分關注的問題［2-3］。筆者研究長春市城區供水水源優化配置與調度方案，從保證長春市正常供水及應對城市供水水源遭受突發性污染和遭遇特枯水期兩種情形，提出解決城區供水與蓄水矛盾的辦法和水源應急配置預案，旨在為解決長春市供水問題提供借鑒。

1 長春市社會經濟及水資源概況

1.1 社會經濟狀況

長春市位于吉林省中部，地處松遼平原的東部邊緣。地理位置為東經 124°18'～ 127°02'，北緯43°05'～ 45°15'。長春市市區面積 3 126 km2(不含雙陽區)，由朝陽區、綠園區、寬城區、二道區、南關區5個城區及長春經濟技術開發區、長春高新技術產業開發區、長春凈月潭旅游經濟開發區和長春汽車產業開發區組成。

1.2 水資源狀況及供水現狀

長春市多年平均水資源總量為27.46億m3。其中，地表水資源量為13.26億m3，地下水水資源量為16.36億m3，地表水與地下水重復計算水量為2.16億m3。長春市多年平均入境水量為148.0億m3，多年平均出境水量158.1億m3。根據長春市節水型社會建設規劃成果，2015年長春市總需水量為4.00 億 m3，2020 年總需水量將達到 5.40 億 m3［4］。目前長春市共有大型水庫3座，中型水庫16座，總庫容為25.38億m3，興利庫容8.91億m3。長春市城市供水水源有常規水源和非常規水源兩類，常規水源為石頭口門水庫、新立城水庫、“引松入長”工程及地下水水源;非常規水源為污水處理再利用工程。長春市現有城市供水廠4座，設計總供水能力102萬t/d，實際供水能力89萬t/d。

2 長春市供水存在的問題

2.1 工程性缺水

目前，長春市常規地表水供水水源主要有石頭口門水庫、新立城水庫和“引松入長”工程。石頭口門水庫后汛期限制水位為188 m，對應庫容為3.29億m3，而主汛期7至8月份石頭口門水庫多年平均入庫水量為4.25億m3。但由于防洪庫容的限制，水庫平均每年被迫棄水量達1.75億m3，導致長春市在一定程度上存在工程性缺水現象。

2.2 供水缺乏合理規劃與統一調配

長春市現有4座凈水廠，其中，第一凈水廠日供水能力18萬m3，供水范圍為市中心區域，主要包括南關區、朝陽區;第二凈水廠日供水能力26萬m3，供水范圍為鐵北區域，主要在寬城區、綠園區部分;第三、四凈水廠日供水能力分別為18萬m3和24萬m3，第三凈水廠供水范圍為汽車廠、綠園區、高新區，第四凈水廠供水范圍為二道區、凈月、朝陽區自由大路附近、人民廣場附近。這4座凈水廠已處于滿負荷運行狀態，并且在這種多水源供水與水源供水管線供水能力有限的情況下，缺少合理規劃與統一調度，出現一些水源過度供水，另外一些水源過多存水的情況，從而增加供水費用。例如，石頭口門水庫蓄水過少時需要啟動“引松入長”工程，而新立城水庫水位超過防洪限制水位時，為了防洪安全，在主汛期到來之前又必須棄掉一部分水量，這樣就增加了供水費用，嚴重情況下還會對下游行洪區造成淹沒損失。

2.3 城市供水系統的脆弱性不斷凸顯

隨著長春市城市規模的擴大，極端天氣現象的頻繁發生，城市供水系統的脆弱性不斷凸顯。如果發生歷史上罕見的連續干旱，或者某一水源地出現突發性水質問題時，長春市供水壓力將突增，不少地區無水可用，只能靠送水車、消防車送水。如2000—2001年連續2年干旱，長春地區降雨量分別為426.7 mm和396.3 mm，較多年平均降雨量550 mm分別減少22%和27.9%，導致長春市區供水能力不足50萬t/d，洗浴及洗車等第三產業停水，居民生活用水被迫定時分區供應。

3 解決長春市供水問題的對策

3.1 設定供水調度原則

城市供水的特點是，水量大而集中，供水保證率要高，對水質的要求也高。筆者認為，長春市城區供水調度應遵循以下原則［5-6］:①安全性原則。供水調度必須遵循“安全第一”的原則，對各種水利工程的操作運用都必須控制在設計或規定的安全范圍之內。②防洪優先原則。水庫必須保證設計的防洪庫容可用于防洪，汛期水庫的蓄水位不得高于防洪汛限水位，汛后逐漸抬高水位蓄水興利。③調水先地表、后地下的原則。

3.2 明晰不同年份水資源優化配置思路

水資源優化配置是多目標優化問題，其目標不是追求某一方面的效益最好，而是追求經濟、社會、環境的綜合效益最大，并力圖保持系統的良性發展，即水資源優化配置不僅要適應經濟發展和人民生活的需要，還應盡可能地滿足人類所依賴的生態環境對水資源的需求，以及未來社會對水資源的基本需求［7-10］。新立城水庫為多年調節水庫，調節庫容與石頭口門水庫基本相同，但是新立城水庫入庫水量約為石頭口門水庫同期的1/3，調節系數為0.77;石頭口門水庫為年調節水庫，上游來水相對豐富，且有“引松入長”工程保障，因此可由石頭口門水庫盡量多承擔供水任務。新立城水庫和石頭口門水庫的總供水任務是城市供水、農業供水和其他用水戶的供水量之和。按照多水源優化調度的原則，以月為水源調度方案時段，按兩座水庫實際庫容判斷本地水資源最大供水能力，在總供水任務小于總供水能力時，不啟動“引松入長”工程，供水任務在兩座水庫的供水能力下調劑解決;在總供水任務大于總供水能力時，啟動“引松入長”工程，引水量以供水任務與供水能力的差為標準。筆者認為，長春市水資源配置的基本思路是，安全第一，統一調度，降低成本，保護環境。豐水年和平水年，長春市應充分利用本地水，減少外調水，加大生態用水，補足景觀用水，并做好水庫的汛末蓄水儲備;偏枯年，長春市應適當調水，盡量滿足農業用水需求;而在特枯年，則應加大調水，減少農業用水和生態用水量，適當超采地下水，盡量利用回用水，以保證城市供水。

3.3 制定不同情況下的水資源優化調度方案

3.3.1 正常情況下

由于長春市城區2015年前正常情況下供水可滿足長春市用水需求，因此本方案主要是盡量減小供水成本。筆者認為，要減小供水成本，要對以下幾個指標加以控制。

a.水庫水量指標。根據水庫的來水情況、供水能力和調度運行規則，在供水緊張時，首先保證長春市城區用水，保證農業灌溉保證率達75%(但2020年“中部城市引松”工程通水后，擠占的農業用水和生態用水都要退還)。

b.“引松入長”工程指標。按照一期工程為常規水源，二期工程為備用水源進行調度。在本地水資源能夠滿足供水時不啟動“引松入長”工程，而且啟動時間根據汛前、汛后的時間段以及天氣狀況等因素綜合決定，理論啟動時間為石頭口門水庫庫容小于2.4億m3時。

c.地下水指標。在石頭口門水庫具有90%以上供水能力時，在本單元地下水可開采量范圍內保留20%的余地，年取地下水2100萬m3;90%以下供水能力時，按地下水可開采量開采，年取地下水2720萬m3;75%以下供水能力時，超采地下水可開采量的20%，年取地下水3264萬m3。

d.中水利用指標。中水主要用于熱電廠冷卻循環用水和生態環境用水。長春市節水型社會建設中，應明確哪些行業必須使用中水，并有相應的約束機制。如，目前長春市第一、二、三熱電廠已經與長春市水務集團簽訂了中水利用協議書，近期2015年前利用中水5280萬m3/a，2020年利用中水1.056億m3/a。

3.3.2 特枯干旱年情況下

在特枯干旱年或連續枯水年，在節約用水的前提下，應優先保證生活用水，其次是保證重要工業用水，減少農業灌溉用水，適當超采地下水，以補充城市供水量的不足。在連續干旱年應啟動各種可以利用的水源，限制高耗水服務業的用水，以保證基本的生活和生產用水［11］。為此，應采取的工程措施和非工程措施有:

a.工程措施。①盡最大可能加大外調水的供水量，加強輸水調度管理，確保調水量最大化、水資源使用高效化，并適當超采地下水。②多渠道開源，加大污水利用的力度。③外調水量不夠時，啟動備用水源。

b.非工程措施。①制訂用水計劃，錯時段定量供水。供水緊張時，定時限量向住宅供水，限制或禁止洗車業、游泳場館、洗浴業及耗水量大、效益低的工業企業用水，按照淺寬式破壞的規則合理安排生產用水。②壓縮農業用水，保證城鎮供水。適當減少灌溉面積，減少灌溉用水量。③采用經濟杠桿，促進節約用水。采用梯級水價，通過用水超額加價的辦法來限制用水，最終達到節約用水的目的。④向缺水嚴重的地區提供緊急援助措施，包括用消防車送水等。

3.4 編制水資源應急調度預案

長春市極端天氣現象頻繁發生，而且若發生歷史上罕見的連續干旱，或者某一水源地出現突發性水質狀況時，供水壓力將更大，城市供水系統的脆弱性更加凸顯。筆者認為，應提早考慮，提出相應的對策，編制針對各種意外事故的城市供水應急預案，以提高長春市供水系統應對突發事件的能力，減輕災害造成的損失，維護社會的穩定。

3.4.1 現狀工程條件下的應急預案

如因某一水源地水質污染造成供水嚴重不足時，首先應關閉被污染的供水水源，及時啟用備用水源，并查找污染源、污染途徑、污染范圍和污染程度等，及時采取治理措施，力爭在最短時間內恢復供水。按照出現污染的水源地不同和供水受影響區域的大小，適當啟用特殊干旱年的非工程措施。針對以下兩種情況制定現狀工程條件下的應急預案。

a.第一種情況。當新立城水庫出現水質問題時，直接影響第三凈水廠供水區域。筆者認為，解決措施是:①增加第一凈水廠供水量，利用10.5 km管線，每天向第三凈水廠轉供成品水9萬t。②利用第二凈水廠向西部調水3.5萬t，第四凈水廠替代第二凈水廠每天向二道地區送水1.5萬t。③啟動長新街加壓泵站，利用3.5 km北環城路DN1200供水管線應急工程每天向西部調水2萬t。以上措施，可為缺水地區運送水14.5萬t。但由于管網限制，仍有近3萬人無水可用，只能靠消防車向無水區送水。

b.第二種情況。當石頭口門水庫突發水質問題，“引松入長”工程也無法發揮功能時，將直接影響長春市3/4左右區域的供水。應急措施是:①加大新立城水庫的供水量，第三凈水廠向西部區域送水3萬t。②啟用凈月潭水庫，每天為第一凈水廠供水15萬t，而新立城水庫利用明渠為凈月潭補充水源。③超采地下水，盡量維持缺水地區群眾的日常生活。通過以上措施，仍有近一半居民處于嚴重缺水的狀況，只能靠送水車送水。

由此可見，在某一水源地突發水質狀況時，因工程原因限制，無論如何調度，也無法解決短時期內的缺水狀況。如果兩個水源地同時出現水質狀況，后果更不堪設想。為此，筆者提出建設幾種應急供水工程的對策。

3.4.2 建設新工程的應急供水對策

a.建設“引松入長”與凈水廠對接工程。目前“引松入長”工程是將第二松花江的水通過管線引至石頭口門水庫，但是，如果石頭口門水庫出現水質狀況，引松工程將無法供水。因此，可將“引松入長”源水管線繞過石頭口門水庫到達放牛溝泵站，直接向凈水廠供水。

b.建立應急備用水源地水井與管網配套工程。長春市應急備用水源地設計布井275眼，可連續開采用水90 d，但是水源井與配套管網的建設至少要45 d，不能保證應急供水，因此要提前建成。

c.建設“三水廠引石”工程。筆者認為，可將石頭口門水庫原水引至第三凈水廠。目前石頭口門水庫輸水管線已到達第一凈水廠，只需在第一凈水廠與第三凈水廠之間鋪設10.5 km管線即可。

d.建設“一水廠引新”工程。即將新立城水庫原水引至第一凈水廠。新立城水庫與第一凈水廠之間有明渠，但由于區間有排污已無法使用，因此需沿明渠鋪設一條管線使水自流入廠。

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