李?lèi)?ài)花,酈建強(qiáng),張海濱,回曉瑩,徐翔宇
(1.水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)總院,100120,北京;2.中國(guó)水利水電科學(xué)研究院,100038,北京;3.中水北方勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司,300222,天津)
城市應(yīng)急備用水源工程概念及建設(shè)思路
李?lèi)?ài)花1,酈建強(qiáng)1,張海濱2,回曉瑩3,徐翔宇1
(1.水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)總院,100120,北京;2.中國(guó)水利水電科學(xué)研究院,100038,北京;3.中水北方勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司,300222,天津)
城市應(yīng)急備用水源是城市供水安全保障系統(tǒng)的重要組成部分,從城市供水水源體系構(gòu)成的角度,辨析城市供水水源的有關(guān)概念,梳理分析城市應(yīng)急備用水源概念與內(nèi)涵,分析城市應(yīng)急備用水源工程的建設(shè)類(lèi)型和思路。城市應(yīng)急備用水源建設(shè)和運(yùn)行需結(jié)合常規(guī)供水水源,在獨(dú)立水源、水源間、城市內(nèi)部區(qū)域間、城鄉(xiāng)間、城市間、區(qū)域間乃至流域間等不同空間尺度上,進(jìn)行統(tǒng)籌安排和協(xié)同運(yùn)作。
城市;應(yīng)急備用水源;水源工程;系統(tǒng)
隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和城鎮(zhèn)化快速推進(jìn),城市供水安全已上升到水安全保障的重點(diǎn)。據(jù)調(diào)查,截至2010年,我國(guó)650多個(gè)城市當(dāng)中,近半數(shù)城市缺水,40%城市供水水源單一,50%以上城市缺乏應(yīng)急備用水源,部分已建應(yīng)急備用水源的城市因缺水已失去應(yīng)急備用功能,城市供水安全存在嚴(yán)峻風(fēng)險(xiǎn)和挑戰(zhàn)。城市應(yīng)急備用水源作為城市供水安全保障體系重要組成部分,近年受到社會(huì)各界的廣泛關(guān)注,2011年中央1號(hào)文件 《中共中央國(guó)務(wù)院關(guān)于加快水利改革發(fā)展的決定》明確提出“強(qiáng)化飲用水水源應(yīng)急管理”“建設(shè)一批規(guī)模合理、標(biāo)準(zhǔn)適度的抗旱應(yīng)急水源工程,建立應(yīng)對(duì)特大干旱和突發(fā)水安全事件的水源儲(chǔ)備制度”。隨后在相關(guān)文件和規(guī)劃中,如《全國(guó)抗旱規(guī)劃》《國(guó)務(wù)院關(guān)于實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理制度的意見(jiàn)》《國(guó)務(wù)院關(guān)于印發(fā)水污染防治行動(dòng)計(jì)劃的通知》《中共中央國(guó)務(wù)院關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)城市規(guī)劃建設(shè)管理工作的若干意見(jiàn)》以及國(guó)家“十三五”規(guī)劃綱要等,均對(duì)城市應(yīng)急備用水源建設(shè)提出明確要求。為適應(yīng)我國(guó)新型城鎮(zhèn)化的發(fā)展要求,建設(shè)城市應(yīng)急備用水源工程,逐步完善城市供水安全保障體系的建設(shè),成為現(xiàn)階段城市供水工程建設(shè)十分必要和緊迫的工作內(nèi)容。
有關(guān)城市應(yīng)急備用水源的概念一直處于較為混亂的狀態(tài),學(xué)術(shù)界尚未形成統(tǒng)一的看法,衍生出的應(yīng)急水源、備用水源、應(yīng)急和備用水源、應(yīng)急或備用水源等概念更是梳理不清,如郄燕秋等認(rèn)為城市備用水源是以提高城市供水保證率為目標(biāo),重點(diǎn)解決城市水資源相對(duì)短缺和單一水源供水安全問(wèn)題,且備用水源與應(yīng)急水源在應(yīng)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)、開(kāi)采強(qiáng)度、開(kāi)采周期和供水水量方面有所區(qū)別;史正濤等認(rèn)為城市應(yīng)急水源地是在連續(xù)干旱或發(fā)生水安全突發(fā)事件情況下的非常規(guī)臨時(shí)供水水源地,具有“應(yīng)急”“備用”“水質(zhì)要求高”三層含義;方星等將應(yīng)急供水水源地分為突發(fā)性應(yīng)急供水和一般應(yīng)急供水水源地;戴長(zhǎng)雷等將城市應(yīng)急水源地分為突發(fā)性應(yīng)急供水水源地和后備水源地;劉臣輝等將備用水源地分為發(fā)展預(yù)留水源地和應(yīng)急水源地,等。因此有必要對(duì)各種概念進(jìn)行系統(tǒng)的梳理和分析。從城市供水系統(tǒng)角度考慮,城市應(yīng)急備用水源是城市供水水源體系的重要組成部分,要梳理清楚城市應(yīng)急備用水源的有關(guān)概念,不能脫離城市供水水源體系。
總體上來(lái)說(shuō),城市供水情形可分為常規(guī)供水和應(yīng)急供水兩種情形。相應(yīng)地,城市供水水源體系由常規(guī)供水水源和應(yīng)急水源構(gòu)成。按供水情形分析,城市應(yīng)急水源可以認(rèn)為是在連續(xù)干旱年、特殊干旱年(95%來(lái)水頻率以上)、突發(fā)水污染事故以及緊急狀態(tài)等非常規(guī)情形下具備保障城市用水的供水水源。應(yīng)急水源來(lái)源可以通過(guò)工程措施或非工程措施獲得的多種類(lèi)型,包括啟用備用水源、動(dòng)用深層地下水、動(dòng)用水庫(kù)死庫(kù)容、通過(guò)聯(lián)合調(diào)度等措施挖掘現(xiàn)有常規(guī)供水水源和通過(guò)轉(zhuǎn)換水利工程功能(如水庫(kù)發(fā)電、供農(nóng)用等用水轉(zhuǎn)換為應(yīng)急城市供水)的應(yīng)急供水潛力、增加海水淡化、再生水供水量、應(yīng)急調(diào)水等各種水源。
城市備用水源是城市應(yīng)急水源的重要組成,是城市應(yīng)急進(jìn)行水源儲(chǔ)備的供水水源。與其他應(yīng)急水源相比,備用水源一般需要專(zhuān)門(mén)規(guī)劃和建設(shè),比常規(guī)涵養(yǎng)和維護(hù)的要求也更高,在應(yīng)急情形下的保障程度也更高。對(duì)有條件的城市,應(yīng)優(yōu)先建立城市備用水源。在實(shí)際操作中,城市應(yīng)急水源和備用水源難以清晰界定和區(qū)分,往往統(tǒng)稱(chēng)為城市應(yīng)急備用水源。
城市供水水源體系及各水源關(guān)系如圖1所示。需要明確的是現(xiàn)狀應(yīng)急水源很大程度需要依靠常規(guī)供水水源挖潛提供應(yīng)急水量。因此常規(guī)供水水源與應(yīng)急水源存在交集,不能截然分開(kāi)。
考慮城市未來(lái)發(fā)展新增用水需求而預(yù)先儲(chǔ)備的供水水源,即發(fā)展預(yù)留水源地。部分學(xué)者將其納入備用水源的范疇,溯其根源,主要是《江蘇省人民代表大會(huì)常務(wù)委員會(huì)關(guān)于加強(qiáng)飲用水源地保護(hù)的決定》要求:“有條件的地區(qū)應(yīng)當(dāng)建設(shè)兩個(gè)以上相對(duì)獨(dú)立控制取水的飲用水水源地,且可將水質(zhì)良好、水量穩(wěn)定的大中型水庫(kù)、重要河道、湖泊作為發(fā)展預(yù)留飲用水水源地并加以保護(hù)”,從城市供水水源體系構(gòu)成的角度,近期可作為應(yīng)急備用水源,一旦預(yù)留水源成常規(guī)供水時(shí),就不具備應(yīng)急備用功能。因此,該類(lèi)水源在規(guī)劃時(shí)應(yīng)屬于常規(guī)供水水源,不應(yīng)納入應(yīng)急備用水源范疇。
另外,從城市供水系統(tǒng)的角度考慮,城市的單一水源、多水源和應(yīng)急備用水源不具備相應(yīng)的映射關(guān)系,單一水源和多水源通常是指常規(guī)供水水源。在應(yīng)急備用水源方面,單一水源城市可能有應(yīng)急備用水源,如圖2。傍河城市常規(guī)供水水源為河中引水,并建有應(yīng)急水源儲(chǔ)備水庫(kù),在常規(guī)情況下按照一定的規(guī)模和標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備相應(yīng)應(yīng)急水量,待應(yīng)急情況切斷與取水口聯(lián)系,由水庫(kù)實(shí)施應(yīng)急供水,則該城市為單一水源供水,但具備應(yīng)急備用水源。同理,多水源城市不一定具備備用水源。但在實(shí)際操作中,單一水源往往保障率低,應(yīng)對(duì)供水風(fēng)險(xiǎn)能力差,有必要加快建設(shè)應(yīng)急備用水源。

圖1 城市供水水源體系示意圖

圖2 單一水源城市的應(yīng)急備用水源的可能情況示意圖
在實(shí)踐中,城市應(yīng)急備用水源工程包含多種情形,要對(duì)應(yīng)急備用水源工程類(lèi)型進(jìn)行梳理,必須明確區(qū)分兩個(gè)要素,即應(yīng)急備用水源及其工程。
1.應(yīng)急備用水源
城市應(yīng)急備用水源包括地表水、地下水和其他水源,應(yīng)急備用水來(lái)源通常有以下幾種方式:
①通過(guò)備用水源儲(chǔ)備應(yīng)急供水量,進(jìn)行應(yīng)急供給。包括儲(chǔ)備的地表水源、地下水源,其中儲(chǔ)備地表水源,進(jìn)一步可分為常規(guī)備而不用、應(yīng)急啟用的專(zhuān)備水源,常規(guī)供農(nóng)業(yè)等其他對(duì)象、可應(yīng)急轉(zhuǎn)換為城市供水水源的兼?zhèn)渌矗约八氮?dú)立的地表水源間、毗鄰城市水源間連通聯(lián)調(diào)、互備應(yīng)急水量的互備水源。
②通過(guò)現(xiàn)有水源和水利工程挖潛提供應(yīng)急供水量。包括動(dòng)用湖泊水庫(kù)死庫(kù)容、對(duì)有應(yīng)急供水條件的水源和水利工程實(shí)行應(yīng)急管理,江河、湖泊、水庫(kù)等發(fā)電、航運(yùn)、旅游等功能服從并服務(wù)于應(yīng)急供水需要,以及利用非常規(guī)水源如污水回用、微咸水利用、海水淡化等形成應(yīng)急供水量。
③通過(guò)流域和區(qū)域水資源配置工程的聯(lián)合調(diào)度和水量統(tǒng)一調(diào)度,特別是加強(qiáng)流域骨干水資源配置工程在左右岸、干支流、上下游之間的水量聯(lián)合調(diào)度,進(jìn)一步使得工程供水在合理、優(yōu)化、統(tǒng)一和精細(xì)調(diào)度情況下,最大限度增加應(yīng)急供水量。
④動(dòng)用區(qū)域深層地下水。
⑤從外區(qū)域、外流域應(yīng)急調(diào)水。
⑥組織動(dòng)員社會(huì)力量,為受影響區(qū)域應(yīng)急打井、機(jī)動(dòng)拉水送水以及實(shí)施人工增雨等,提供應(yīng)急供水量。
可以看出,城市應(yīng)急備用水源涉及一定時(shí)段內(nèi),不同空間尺度的水源及供水系統(tǒng)的統(tǒng)籌安排和協(xié)同運(yùn)作,包括獨(dú)立水源、水源間、城市內(nèi)部區(qū)域間、城鄉(xiāng)間、城市間、區(qū)域間乃至流域間等不同尺度,涉及各空間尺度常規(guī)供水及應(yīng)急供水即水安全保障系統(tǒng)的構(gòu)建與完善。因此,城市應(yīng)急備用水源可來(lái)自工程措施和非工程措施,并不必然與工程掛鉤,比如流域和區(qū)域水資源配置工程聯(lián)合調(diào)度和水量統(tǒng)一調(diào)度等不屬于工程措施,但屬于應(yīng)急備用水源供給的有效措施和重要手段,如2011年長(zhǎng)江中下游大旱,三峽水庫(kù)水量實(shí)行統(tǒng)一調(diào)度,對(duì)中下游地區(qū)進(jìn)行補(bǔ)水,實(shí)現(xiàn)了湖北、湖南、江西、安徽的應(yīng)急供水。
2.應(yīng)急備用水源工程類(lèi)型
城市應(yīng)急備用水源的啟用具有臨時(shí)性,這一特點(diǎn)決定了備用水源長(zhǎng)期需具備相應(yīng)的取水、輸水、供水等基礎(chǔ)設(shè)施,以保障應(yīng)急備用水源工程處于可快速啟用的狀態(tài)。其應(yīng)急功能只是水源的一部分,相應(yīng)的工程往往是對(duì)現(xiàn)有、在建和規(guī)劃的水源及水利工程建設(shè)應(yīng)急輸水及配套設(shè)施,主要工程類(lèi)型則包括:
①輸水工程及配套。包括對(duì)已有的輸水工程及配套設(shè)施的維修改造,對(duì)已有、在建和規(guī)劃的水源及水利工程,新建應(yīng)急輸水工程及配套設(shè)施。如對(duì)以灌溉為主的水庫(kù)進(jìn)行城市應(yīng)急備用輸水工程及配套建設(shè)。
②水源聯(lián)網(wǎng)工程。包括河湖連通、水系聯(lián)網(wǎng)、多庫(kù)串聯(lián)、地表水與地下水、外調(diào)水與當(dāng)?shù)厮?lián)調(diào)等工程,在應(yīng)急期間對(duì)不同水源進(jìn)行水量調(diào)劑,增加應(yīng)急供水量。
③供水系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)工程。對(duì)相互獨(dú)立的供水系統(tǒng)實(shí)施應(yīng)急備用配套聯(lián)網(wǎng)工程,如城市不同區(qū)域的供水系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)、城市與周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)的供水系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)、與毗鄰城市的供水系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)等。
④地下水工程。包括新建地下水井等并進(jìn)行應(yīng)急備用輸水及配套建設(shè)。
城市應(yīng)急備用水源工程建設(shè)要因地制宜,根據(jù)城市自然條件和經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展?fàn)顩r,以應(yīng)急備用水源與常規(guī)供水水源相對(duì)獨(dú)立、沒(méi)有相關(guān)性,即水質(zhì)和水量基本不受同一風(fēng)險(xiǎn)源影響,常規(guī)供水水源受缺水或污染影響情況下應(yīng)急備用水源可啟用為根本原則,合理選擇和確定工程類(lèi)型、規(guī)模和標(biāo)準(zhǔn)。
現(xiàn)階段城市應(yīng)急備用水源工程建設(shè)廣泛存在可選范圍窄、建設(shè)難度大,甚至無(wú)水源地可選的問(wèn)題,對(duì)水源工程的建設(shè),應(yīng)按照“先挖潛、再新建”的思路,優(yōu)先挖掘現(xiàn)有供水水源和水利工程的應(yīng)急備用潛力。在現(xiàn)有供水水源和水利工程挖潛無(wú)法解決應(yīng)急備用水源需求時(shí),應(yīng)結(jié)合城市缺水狀況以及現(xiàn)有水源特點(diǎn),合理確定新建應(yīng)急備用水源工程,實(shí)現(xiàn)《國(guó)務(wù)院關(guān)于印發(fā)水污染防治行動(dòng)計(jì)劃的通知》(國(guó)發(fā) 〔2015〕17號(hào))“單一水源供水的地級(jí)及以上城市應(yīng)于2020年底前基本完成備用水源或應(yīng)急水源建設(shè),有條件的地方可以適當(dāng)提前”的目標(biāo),保障城市供水安全。
先挖潛。包括充分利用現(xiàn)有水源和水利工程,有條件地實(shí)施水源連通工程,加強(qiáng)流域、區(qū)域水源和水利工程的聯(lián)合調(diào)度、聯(lián)網(wǎng)供水、水量統(tǒng)一調(diào)度,以進(jìn)一步拓展和挖掘現(xiàn)有水源和水利工程的應(yīng)急備用功能與應(yīng)急供水潛力,最大限度增加應(yīng)急供水能力。其中也包括結(jié)合城市已有及規(guī)劃的水源地調(diào)整方案,加強(qiáng)對(duì)已關(guān)停或規(guī)劃關(guān)停水源地的修復(fù)、保護(hù)和維護(hù),結(jié)合流域與區(qū)域水污染治理、水生態(tài)修復(fù)等,逐步恢復(fù)水源地的供水功能,利用原有的取水工程和供水管網(wǎng),把關(guān)停水源地作為應(yīng)急備用水源地。
再新建。是對(duì)通過(guò)挖潛措施仍然難以滿(mǎn)足應(yīng)急情形下城市基本生活、生產(chǎn)和生態(tài)用水需求的城市,應(yīng)規(guī)劃新建應(yīng)急備用水源,儲(chǔ)備和預(yù)留應(yīng)急供水量,保障城市供水安全。對(duì)地下水為主要常規(guī)供水水源的城市,城市應(yīng)急備用水源工程建設(shè)應(yīng)以保護(hù)地下水源為前提,通過(guò)挖潛現(xiàn)有地表水源、開(kāi)辟新水源或外調(diào)水作為常規(guī)水源,壓減不合理的地下水供水,對(duì)部分地下水取水井采取封而不填措施,作為應(yīng)急備用水源,在非常規(guī)情形下有計(jì)劃地開(kāi)采,增加應(yīng)急供水量。對(duì)現(xiàn)狀常規(guī)供水已存在缺水狀況,或現(xiàn)狀暫時(shí)還能滿(mǎn)足用水需要,但無(wú)法滿(mǎn)足未來(lái)發(fā)展新增用水需求的城市,應(yīng)在新建或改擴(kuò)建常規(guī)供水水源工程和實(shí)現(xiàn)多水源聯(lián)合供水的同時(shí),盡量考慮城市應(yīng)急備用水源建設(shè)內(nèi)容,在常規(guī)供水水源工程建設(shè)中,儲(chǔ)備和預(yù)留應(yīng)急供水能力和供水量。對(duì)有持續(xù)供水能力的應(yīng)急備用水源的城市,可考慮應(yīng)急備用與現(xiàn)有水源地結(jié)合,進(jìn)行水源合理調(diào)配和聯(lián)合供水,實(shí)現(xiàn)多水源互補(bǔ)和互為備用,提高城市供水的可靠性和安全性。
應(yīng)急備用水源建設(shè)規(guī)模和標(biāo)準(zhǔn)的確定,需與城市常規(guī)供水系統(tǒng)相結(jié)合,通過(guò)分析常規(guī)供水水源的供水范圍、供水人口、供水規(guī)模、聯(lián)網(wǎng)調(diào)配以及系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)源、風(fēng)險(xiǎn)狀況等,進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)決策和水量平衡。規(guī)模和標(biāo)準(zhǔn)的確定,需以保障城鎮(zhèn)居民基本生活用水、重點(diǎn)工業(yè)企業(yè)最基本用水需求和最基本生態(tài)用水為底線(xiàn),依據(jù)《全國(guó)抗旱規(guī)劃》和有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,原則上城市應(yīng)急備用水源規(guī)模應(yīng)按每人每天應(yīng)急供水30~40 L的最低要求來(lái)確定,或應(yīng)急供水量達(dá)到常規(guī)供水量的20%以上,以保障居民最基本生活用水需求。各地可根據(jù)本地實(shí)際確定相應(yīng)規(guī)模與標(biāo)準(zhǔn)
城市應(yīng)急備用水源是城市供水系統(tǒng)的重要組成部分,其概念和內(nèi)涵需結(jié)合城市供水水源體系進(jìn)行分析,即結(jié)合常規(guī)供水水源考慮,不能就應(yīng)急備用水源而談應(yīng)急備用水源。在實(shí)際建設(shè)運(yùn)行中,應(yīng)急備用水源更需要在獨(dú)立水源、水源間、城市內(nèi)部區(qū)域間、城鄉(xiāng)間、城市間、區(qū)域間乃至流域間等不同空間尺度上,與常規(guī)供水水源進(jìn)行統(tǒng)籌安排和協(xié)同運(yùn)作。
城市應(yīng)急備用水源建設(shè)是城市供水安全保障的戰(zhàn)略舉措,需要從規(guī)劃層面進(jìn)行統(tǒng)籌考慮和科學(xué)指導(dǎo),從工程技術(shù)層面轉(zhuǎn)變?yōu)閼?zhàn)略決策層面,從單個(gè)城市轉(zhuǎn)變?yōu)閰^(qū)域空間聯(lián)合,從被動(dòng)應(yīng)付轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)應(yīng)對(duì)。
當(dāng)前城市供水安全保障出現(xiàn)的水資源短缺、供水水源結(jié)構(gòu)單一、飲用水水源污染以及突發(fā)性水污染事件頻發(fā)、應(yīng)急備用水源建設(shè)滯后、可選范圍窄、建設(shè)難度大等一系列問(wèn)題,不能簡(jiǎn)單概括為城市的工程型缺水、資源型缺水或水質(zhì)型缺水,而是城市的發(fā)展規(guī)模等超出了區(qū)域水資源承載能力的范疇。因此必須加強(qiáng)城市水資源的承載能力研究,以及城市發(fā)展與區(qū)域水資源承載力的適應(yīng)性論證,切實(shí)涵養(yǎng)保護(hù)好現(xiàn)有水源和遠(yuǎn)景水源,增強(qiáng)城市供水防風(fēng)險(xiǎn)能力。
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責(zé)任編輯 軒 瑋
Alternate sources for emergency water supply in cities:concepts and construction options
//Li Aihua,Li Jianqiang,Zhang Haibin,Hui Xiaoying,Xu Xiangyu
Alternate sources form a critical part of securing emergency water supply in cities.Concept and connotation of alternate sources are systematically studied from the view of formation of sources for urban water supply.Examinations are also made on options of water source projects.It is pointed out that construction and operation of alternate water source schemes should be integrated with conventional ones.Integrated approaches and coordinated operation should be applied to various spatial dimensions,among independent and varied water sources,and within cities and regions as well as river basins.
city;alternate sources for emergency;water source project;system
TV213.4
B
1000-1123(2016)16-0014-04
2016-06-07
李?lèi)?ài)花,工程師,主要從事水資源規(guī)劃與管理研究。
水利部前期研究項(xiàng)目《城市應(yīng)急備用水源工程建設(shè)總體方案》(水規(guī)計(jì)〔2015〕501號(hào))。