長春市城市應(yīng)急備用水源規(guī)劃方案探討

付艷平，于洪波

(1.長春市水利勘測設(shè)計研究院，吉林 長春 130062；2.長春市新立城水庫管理局，吉林 長春 130062)

水是生命之源，保障飲水安全是維持人類生存和生命健康的基本條件。2017年12月，水利部印發(fā)《加強(qiáng)城市應(yīng)急備用水源建設(shè)的指導(dǎo)意見》，對應(yīng)急備用水源建設(shè)進(jìn)行了詳細(xì)部署，明確了建設(shè)城市應(yīng)急備用水源的指導(dǎo)思想、基本原則、總體目標(biāo)、總體建設(shè)方案和體制機(jī)制等內(nèi)容。目前，長春市城市常規(guī)供水水源地主要為石頭口門水庫和新立城水庫，均為湖庫型地表水。同時，兩座水庫分別對應(yīng)不同水廠，屬于單一供水格局，供水安全保障程度低，一旦某一水源地或者供水管線出現(xiàn)突發(fā)事件，城市供水將受到極大威脅。為確保長春市在突發(fā)性和極端性氣候事件狀態(tài)下的應(yīng)急供水能力，保障人民群眾生命安全，維護(hù)社會穩(wěn)定，開展應(yīng)急水源規(guī)劃和建設(shè)工作，具有重要的現(xiàn)實意義和長遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義。

1 長春市供水現(xiàn)狀

目前，長春市城市供水水源為石頭口門水庫、新立城水庫、“引松入長”工程。

1.1 水源地現(xiàn)狀

1.1.1新立城水源地現(xiàn)狀

新立城水庫位于伊通河中上游，壩址以上河長114.8km，控制流域面積1970km2，總庫容5.506×108m3，興利庫容3.23×108m3，設(shè)計年向長春市供水0.88×108m3。新立城水庫從1960年開始向長春市供水，截至2016年底，累計供給城市用水48.00×108m3，保證了長春市百萬居民的生活用水和數(shù)百個廠礦企業(yè)的生產(chǎn)用水。現(xiàn)年均向城市和企業(yè)實際供水0.92×108m3。

1.1.2石頭口門水源地現(xiàn)狀

石頭口門水庫位于九臺區(qū)西營城子街道石頭口門村西南500m處，松花江支流飲馬河中游，水庫控制流域面積4944km2，總庫容12.77×108m3，興利庫容3.86×108m3，設(shè)計年向長春市供水1.68×108m3，近20年平均年供水2.04×108m3，其中，2012年向長春市供水2.57×108m3，超設(shè)計供水0.89×108m3，日平均向長春市供水70.41×104m3。

1.1.3“引松入長”供水工程現(xiàn)狀

長春市“引松入長”供水工程水源為第二松花江水，取水頭部位于吉林市豐滿區(qū)第二松花江馬家江段。引松入長引水工程部分包括1座取水戽頭、1座取水泵站、1座加壓泵站、3段輸水管線、1段輸水隧洞。設(shè)計年引水量為3.08×108m3。

1.2 城市凈水廠現(xiàn)狀

長春市水務(wù)集團(tuán)現(xiàn)有五座凈水廠，日供水能力132萬t，現(xiàn)實際日均供水95萬t左右。第一、二、三、四、五凈水廠設(shè)計日供水能力分別為25、30、22、25、30萬m3/d。

1.3 水源地與水廠之間連接現(xiàn)狀

目前，長春市石頭口門水源地向通過放牛溝加壓泵站向第一、第二、第四及第五提供原水；新立城水庫水源地向第三凈水廠提供原水。

現(xiàn)狀五座凈水廠除第一、第三凈水廠有管道連接外，其他三座凈水廠均無管線連接。

2 供水安全性分析

長春市現(xiàn)狀年均城市用水3.8億m3，常規(guī)供水主要水源為石頭口門水庫和新立城水庫(含“引松入長”和中部城市引水)，其中，石頭口門水庫年供水量3億m3，新立城水庫年供水量8800萬m3。常規(guī)供水主要存在以下安全隱患：

2.1 水源地風(fēng)險源多，易發(fā)生突發(fā)性事故

由于現(xiàn)狀石頭口門水庫和新立城水庫匯水面積大，保護(hù)區(qū)內(nèi)有交通道路穿過，交通運輸?shù)囊兹家妆贰⑹a(chǎn)品、有毒有害危險品等，伴隨交通事故也威脅到水源地的安全；庫區(qū)岸線長且緊鄰庫區(qū)的村屯數(shù)量較多，突發(fā)性事件易導(dǎo)致水源污染事故發(fā)生。由于地表水源污染而引起的突發(fā)性供水危機(jī)是目前長春市供水安全最主要的威脅之一。

2.2 現(xiàn)狀供水結(jié)構(gòu)單一，抵抗風(fēng)險能力較弱

長春市現(xiàn)狀雖然有石頭口門水庫和新立城水庫兩處為常規(guī)水源地，但是，由于兩座水庫分別對應(yīng)不同凈水廠，石口門水庫(含“引松入長”工程)向第一、二、四、五凈水廠提供原水，新立城水庫向第三凈水廠提供原水。每座水廠對應(yīng)單一供水水源，水廠之間尚未連通。一旦某一水庫(水源地)出現(xiàn)突發(fā)事件，另一座水庫將無法對出事水庫覆蓋區(qū)域供水。同時“引松入長”工程也必須通過石頭口門水庫為長春市供水，一旦輸水管網(wǎng)或者水庫水質(zhì)出現(xiàn)問題，對城市供水影響很大。

2.3 地下水管理有待完善

尚未建立全市地下水監(jiān)控平臺，對地下水水量、水位監(jiān)測不到位。自來水管網(wǎng)覆蓋區(qū)內(nèi)仍有存在采地下水情況，未進(jìn)行有效壓采，現(xiàn)狀沒有并網(wǎng)。

2.4 應(yīng)急保障體系不健全

尚未建立應(yīng)急備用水源和應(yīng)急供水保障體系，城市供水安全保障能力低，存在極大安全隱患。

3 應(yīng)急備用水源規(guī)劃方案研究

由于石口門水庫(含“引松入長”工程)為第一、二、四、五水廠供原水，新立城水庫為第三水廠供應(yīng)原水。五座現(xiàn)有的凈水廠為單一水庫獨立供水格局，供水布局存在很大的不平衡性，水資源利用率不高，尤其是水源應(yīng)急保障能力存在嚴(yán)重問題，一旦石頭口門水庫或者新立城水庫出現(xiàn)污染、供水設(shè)施嚴(yán)重故障等突發(fā)事件，長春市主城區(qū)供水安全將受到嚴(yán)重威脅。針對以上問題，本文提出三種規(guī)劃方案。

3.1 某一座水庫出現(xiàn)突發(fā)事件

3.1.1應(yīng)急事故分析

新立城水庫飲用水水源地發(fā)生特大事故、突發(fā)性污染事故時將導(dǎo)致第三水廠及擬建第六凈水廠水源供水中斷。新立城水源突發(fā)事件不可用情況下缺水量72萬m3/d。

石頭口門水庫飲用水水源地發(fā)生特大事故、突發(fā)性污染事故時將導(dǎo)致長春市第一、二、四、五凈水廠供水中斷。石頭口門水源突發(fā)事件不可用情況下缺水量110萬m3/d。

3.1.2應(yīng)急措施

其中一座水庫發(fā)生突發(fā)事故解決方案。通過工程措施實現(xiàn)各凈水廠雙水源供水方案。

在應(yīng)急期，石頭口門水源不可用情況下：新立城水庫本身可以向長春市第三凈水廠及規(guī)劃的第六凈水廠提供原水，啟動新立城新建的原水管線及加壓泵站，通過新建的加壓泵站及供水管線向長春市第一、二、四、五凈水廠供水；新立城水源不可用的情況下，利用石頭口門水庫現(xiàn)狀管線及加壓泵站向長春市第一、二、四、五凈水廠正常供水，并通過新建加壓泵站及新建原水管線向第三凈水廠及規(guī)劃第六凈水廠供水。通過以上工程措施，實現(xiàn)了長春市現(xiàn)有石頭口門水庫和新立城水庫兩座常規(guī)水源地向長春市現(xiàn)有供水區(qū)域供水全覆蓋。

(1)新建石頭口門水庫與第三凈水廠及規(guī)劃第六凈水廠的原水管線，新立城水庫水源不可用情況下，供水量可以保證長春市現(xiàn)有五座凈水廠及規(guī)劃第六凈水廠正常需水要求。在石頭口門水庫蓄水量不足的情況下，啟動“引松入長”工程，保證應(yīng)急期正常供水量。即從石頭口門取水口沿長石公路、放牛溝加壓泵站、東吉林大路、英俊大街、京哈高速公路至東濱路加壓泵站鋪設(shè)一條原水管線，在東濱河路加壓泵站處提升后沿伊通河右岸東濱河路右岸、南四環(huán)右岸鋪設(shè)一條原水管線至第三凈水廠；在東濱河路加壓泵站沿伊通河南南段右岸東濱河路鋪設(shè)一條原水管至第規(guī)劃第六凈水廠。從而實現(xiàn)石頭口門水庫向城市現(xiàn)有五座凈水廠及規(guī)劃第六凈水廠供水管網(wǎng)全覆蓋。

(2)新建新立城水庫與第一、二、四、五凈水廠之間的原水管線，保證在石頭口門水源不可用情況下，供水量可以保證長春市現(xiàn)有五座凈水廠及規(guī)劃第六凈水廠正常需水要求。在新立城水庫蓄水量不足的情況下，啟動引松中部城市引水工程，保證應(yīng)急期正常供水量。

在伊通河?xùn)|岸與繞城高速交匯處中間建設(shè)一座供水加壓泵站。自新立城水庫取水口沿正在修建的東濱河路鋪設(shè)原水輸水管線至新建的供水加壓泵站。從新建的供水加壓泵站向第四凈水廠、第五凈水廠鋪設(shè)原水輸水管線，同時從第四凈水廠向第二凈水廠鋪設(shè)原水管線；從東濱河路加壓泵站供水加壓泵站向第一凈水廠鋪設(shè)原水管線。從而實現(xiàn)新立城水庫向城市現(xiàn)有五座凈水廠及規(guī)劃第六凈水廠供水管網(wǎng)全覆蓋。

3.2 兩座水庫同時出現(xiàn)突發(fā)事件

3.2.1應(yīng)急事故分析

新立城水庫與石頭口門飲用水水源地同時發(fā)生特大事故、突發(fā)性污染事故時將導(dǎo)致長春市第一、二、三、四、五凈水廠供水中斷。長春市五座凈水廠設(shè)計能力132萬m3/d，規(guī)劃第六凈水廠設(shè)計能力50萬m3/d。兩座水庫同時出現(xiàn)污染，影響整個長春市的的供水中斷，缺水量182萬m3/d。

3.2.2應(yīng)急措施

措施1：直接將引松調(diào)水工程出水口與加壓泵站通過管道連接方案。

新建引松入長工程(岔路河取水口)與放牛溝加壓泵站的輸水管線，保證松花江水源可以直接向長春市第一、二、四、五凈水廠供水。新建中部引水工程(伊丹河取水口)與長春第三凈加壓泵站之間的輸水管線，保證松花江水源可以直接向長春市第三凈水廠供水。由此實現(xiàn)在長春市兩大水庫水源不可用情況下，利用新建的松花江與原有加壓泵站直接向長春市五座水廠提供原水。

新建伊丹河取水口與第三凈水廠加壓泵站聯(lián)通的輸水管線，從而實現(xiàn)中部引水工程與長春第三凈水廠之間連通；新建岔路河取水口與放牛溝加壓泵站之間的輸水管線，從而實現(xiàn)引松工程與長春市放牛溝加壓泵站之間的連通。在長春市兩座水庫同時發(fā)生污染情況下，利用新建的輸水管道、第三水廠取水泵站及放牛溝加壓泵站將松花江水源輸送至長春現(xiàn)有五座凈水廠。

從石頭口門上游岔路河鋪設(shè)一條直徑DN2500供水管道至放牛溝加壓泵站，管線總長度39.87km，為長春市第一、二、四、五凈水廠提供原水110萬m3/d。沿線高程范圍187.56m～269.38m，平均比降1/650。管線沿石頭口門右側(cè)岔路河花家村起，環(huán)長春經(jīng)濟(jì)圈公路右側(cè)官廳村、暖泉子村、清水泉子村、東孔家窩堡，長春-石頭口門公路右側(cè)錦繡村十社、錦繡村六社、魏家屯，西山頭、波泥河鎮(zhèn)牧業(yè)園區(qū)、小燒鍋村、荊家溝、甘家?guī)X村至放牛溝加壓泵站。通過新敷設(shè)的輸水管線，實現(xiàn)“引松入長”工程可為長春市第一、二、四、五凈水廠提供原水。

從新立城上游伊丹河鋪設(shè)一條直徑DN2000供水管道至第三取水口加壓泵站，管線總長度26.69km，為長春市第三、六凈水廠提供原水72萬m3/d。規(guī)劃線路沿線經(jīng)過村屯有：霍家店、后燒鍋、前孤榆樹、勝利屯、腰孤榆樹村、后孤榆樹村、東盛屯、莊家油坊、莫家溝、房家屯、新湖鎮(zhèn)、建工集團(tuán)華福窗業(yè)、大南磚場、西川心店、加宮村、小南溝、新立城壩下。

措施2：直接啟動三處地下水應(yīng)急備用水源。

其中，主城區(qū)第一應(yīng)急備用水源采取送水車送水、附近居民就近自行取水等措施。在第二、第三地下水應(yīng)急備用水源地采取打取水井鋪設(shè)供水管網(wǎng)與現(xiàn)有加壓泵站對接，直接向現(xiàn)有凈水廠提供原水。

當(dāng)兩座水庫地表水源地同時遭到破壞時，首先啟用第一應(yīng)急水源地，并在該水源地內(nèi)部署新的供水井。據(jù)調(diào)查，第一應(yīng)急水源地內(nèi)賈家洼子-興隆山構(gòu)造帶有長春市水務(wù)集團(tuán)、南湖賓館、省賓館、東煤賓館、工業(yè)園區(qū)等企業(yè)自備井共計180眼，開采的為深層承壓水，水質(zhì)較好，可以作為應(yīng)急供水井，同時，該應(yīng)急水源地基本位于主城區(qū)邊緣，建筑物不太密集，便于打井，在利用現(xiàn)有開采井供水的同時，可根據(jù)實際需要沿斷裂帶線狀布井。在第一應(yīng)急水源地供水量不足情況下，啟用第二應(yīng)急水源地：伊通河水源地地下水資源量1.15萬m3，日供水能力18.3萬m3，根據(jù)水源地現(xiàn)狀實際，需布置162眼應(yīng)急水源開采井。在第一、二應(yīng)急水量不足情況下啟用第三應(yīng)急水源地：齊家水源地第四系潛水資源量1.41萬m3，日供水能力27.7萬m3，根據(jù)水源地現(xiàn)狀實際，需布置253眼應(yīng)急水源開采井，齊家水源地第三系承壓水彈性儲存量2335萬m3，日供水能力12.3萬m3，根據(jù)水源地現(xiàn)狀實際，需布置123眼應(yīng)急水源開采井。

4 結(jié)論及建議

本規(guī)劃對長春市兩大水源地(新立城水源地及石頭口門水源地)及各大凈水廠(現(xiàn)狀第一、二、三、四、五凈水廠及規(guī)劃第六凈水廠)在各種工況下提出了不同規(guī)劃方案：各凈水廠雙水源方案、引松調(diào)水工程對接加壓泵站方案、地下水方案等三種方案。

由于豐滿水庫、新立城水庫及石頭口門水庫同時出現(xiàn)污染的幾率很小，因此地下水方案可以暫不考慮實施；松花江水源對接加壓泵站方案(引松調(diào)水工程直接與長春市加壓泵站對接方案)不能解決長春市原水管線爆管問題，且投資較大，暫不考慮；各凈水廠雙水源方案雖然涉及占地及拆遷較多，但可以解決某一水源地出現(xiàn)突發(fā)事件或者原水管線出現(xiàn)爆管產(chǎn)生的問題，同時在常規(guī)情況下還能實現(xiàn)兩大水庫水量調(diào)配，提高本地水資源利用效率。通過對三個方案在不同應(yīng)急情況下的工況進(jìn)行分析，本文認(rèn)為各凈水廠雙水源方案最合理。

綜上所述，本文推薦采取現(xiàn)有凈水廠雙水源供水方案。