南方某市水資源優化規劃設計要點及工程實踐

黃 曉

（佛山市禪城區城市規劃研究所，廣東 佛山 528000）

長期以來，我國很多省市雖然都制定有供水規劃，但受制于經濟發展水平及歷史原因等，還存在相當一部分以分散供水為主的方式。很多地區區區設廠、鎮鎮產水的局面一直沒有被打破。而隨著城市的不斷發展，水資源也被逐漸開發利用，有些水廠取水口附近已是內河涌的排污出口，對飲用水的水源水質存在安全隱患。目前分散供水導致的水廠和飲用水源地眾多、分散的現狀，不僅限制著城市發展，也增加了環保執法的難度。

為此，各地紛紛出臺水源保護區調整的水資源規劃及方案。由之而來的相關安全保障問題越來越受到人們的重視。在水源污染頻發的當今形勢下，飲用水安全保障規劃設計也被提上了議事日程。文章通過對F市水資源規劃及飲用水水源保護區的調整相關及其安全影響因素進行分類分析，并對其規劃設計要點給出實用、有效的意見及建議，為同類項目提供參考。

1 F市水資源規劃及水源保護區調整

南方某地市F市規劃部門組織編制的《F市供水系統專項規劃修編（2014—2020年）》對該市供水事業的發展起到了較好的指導作用，對加快推進區域供水建設，科學合理地利用水資源，改善區域投資環境，保障人民群眾健康，促進區域工業化、城市化進程都具有重要意義。規劃到2020年全市共13個飲用水源保護區（不含外市的水源保護區，下同），計劃共取消水源保護區10個，調整力度空前。

飲用水水源保護區的優化調整，通常是通過遷移取水口、合并水源保護區以及備用水源引水等工程建設，以保障本地區的飲用水安全。通過統一、全面、前瞻的規劃，把水廠取水口遷移到更適合的水源保護區，或者撤銷不再適宜取水的水源保護區，把水廠關停后易地重建。易地重建按照新建水廠的相關要求執行。下文以水源保護區優化調整為主討論水資源優化的規劃設計要點。

2 水資源規劃設計的基本原則

水資源規劃設計，尤其是飲用水源保護區的調整，其必須滿足以下基本原則[1]。

2.1 取水口遷移或合并前先進行目標取水口的水資源勘察

對目標取水口，即遷移后的水源保護區進行水資源勘察是取水口遷移的前提條件。經過詳細的調研、勘察和評價，取得確切的水文地質資料，可以確保水源水質、水量、水文等條件滿足，避免造成工程失誤。

2.2 目標取水口水源應符合水體功能區劃要求

取水水源、取水口選址及取水量等，應符合相關標準、規范的規定及相關城市規劃，且應向有關部門審批。應考慮與工業、農業及水利綜合利用，避免水資源缺乏或污染的矛盾。

2.3 水源水量滿足設計流量需求

以地表水為供水水源，設計枯水流量的年保證率宜采用90%～97%。

2.4 通過經濟技術比較后確定取水口遷移或合并方案

取水口的選擇，除考慮取水口遷移工程的基建投資以外，還應充分考慮安全性及日后運行成本，通過經濟技術比較后綜合考慮確定。此外，還需具備施工和運輸交通等條件。

3 水源保護區調整的安全性分析

地表水源飲用水源保護區調整的安全性，關系到水廠能否正常生產、供水水質能否達標、運行成本是否經濟。對其安全影響因素進行分析，主要分為以下方面。

3.1 水源水質異常情況

對目標取水口的水質進行安全性分析，對歷史上該流域上的水質異常事件，尤其是突發性污染事件的篩查、整理及分析，評價該取水口水質方面的風險。

一般地表水源水質污染源按污染特征包括工業源、農業源、移動源、居民生活源、自然災害源等五大類。除對目標取水口的污染源進行分析以外，還可對易發、典型或潛在的高風險污染物進行分析，通過分析研究其污染發生頻次、污染濃度、物理化學性質、毒性影響、去除方法等，為工程論證提供數據支撐及依據。

3.2 長距離管道輸水形式

長距離輸水的安全問題是水源保護區調整項目中必然要考慮的問題[2]。通常長距離輸水采用兩種形式：管道輸水、明渠或暗渠輸水。其中，管道輸水具有安全性更好、水質受周圍環境影響少、滲漏損失少、占地面積少、不受地形條件限制等優點，得到更廣泛的應用。但管道輸水也具有需要水泵加壓、耗費電能、投資及運行成本較大等缺點。應通過經濟技術比較，綜合考慮后確定采用何種形式。值得注意的是，水源保護區調整的輸水管道所在區域的規劃變化也會可能造成該管道需要更改走向。在進行輸水管道走向的設計方案的綜合比較時，應充分考慮所經地塊近期及遠期的發展規劃。

3.3 設備安全性

水源保護區調整后，原水通過取水泵站提升（或利用地勢重力自流）及長距離輸水管道后，進入水廠生產工藝流程進行處理。無論是泵站水泵機組、水質監測儀器，還是通信、控制設備，水廠設備的安全性在取水口遷移及水的凈化處理過程中都起到至關重要的作用。

3.4 調度運行模式

因水源保護區調整涉及長距離輸水，水廠的調度運行模式顯得尤為重要。調度運行模式不僅直接關乎水廠的運行電耗等成本，還會影響水廠能否穩定、安全、連續運行。尤其是長距離輸水導致從取水泵站到生產構筑物間的反饋時間過長，如果調度人員實踐經驗不足、溝通傳達不暢或信息交流存在異議，就有可能使原水量不足而導致停產的生產事故。

4 水資源優化規劃設計要點分析

4.1 加強水源水質監測

在水源保護區遷移整合后，集中取水的水源水質的監測顯得尤為重要。通過人工監測、在線監測等手段對水源水質進行檢測分析，有條件的地區可以在水源的水質監測基礎上，建立起水源水質預警系統，即通過對一定時間內的水源水質歷史數據進行分析和評價，推測其未來的變化趨勢，根據實際情況及設定的閾值，從而預報警情。

4.2 輸水管道安全強化

（1）設置排氣裝置。設計在管道的最高點及每隔一段距離設置排氣裝置，排除積存在管道內的空氣或其他氣體，以防止氣阻造成運行失常。

（2）做好管道防腐。為防止土壤的侵蝕，埋地金屬管道表面應涂防腐漆，或用浸漬瀝青的玻璃布和麻布等包覆。埋在腐蝕性較強的低電阻土壤中的管道須設置陰極保護裝置。地面上的金屬管道為防止大氣腐蝕，也應在表面上涂覆各種防銹漆。

（3）做好管道標識。當管道種類較多時，為了便于操作和維修，在管道表面上涂以規定顏色的油漆，以資識別。室外管線需做好安全標識，并噴涂上權屬單位及爆漏應急搶修電話。

（4）配置輔助設備。為防止水泵停電或關機時水的倒流，水泵出口需設置止回閥，以防止回水倒灌。在輸水管道上開閉動作頻繁的閥門，優先采用電動或液壓閥門，以便操作。

（5）做好管道監控。對長距離輸水管道的壓力、流量等參數進行實時、連續的監控，及時發現爆管事故，以便迅速作出反應。

（6）開展管道巡查。定期對輸水管道進行巡查，檢查排氣裝置、閥門、壓力流量監控設備等是否正常，排查管道有無出現跑冒滲漏現象，并查看水文地質條件的變化、管道所經區域有無違法施工等，及時排除管道安全隱患。尤其是在暴雨、臺風、洪災等極端天氣時，需要加強巡查。

4.3 水廠設備安全強化

（1）選用高性能低維護的設備。設計時盡可能選用行業內比較成熟、高性能、穩定、安全、自動化程度高、維修率低的設備，對更換率高的零件、配件需準備充足備品備件。

（2）水廠設備升級改造。對泵站水泵機組、投加設備、電氣系統、自控系統等進行升級改造，提高設備自動化程度，有條件的水廠可實現水泵機組節能降耗、輸電線路雙回路供電、綜合保護系統升級、PLC遠程自動控制、數據聯網通信等改造目標。

4.4 取供水調度模式優化

由于水源保護區調整長距離輸水的滯后性，為避免調度運行失誤造成停產事故，對調度模式進行優化調整。

（1）水廠泵站聯動調度。對水廠的一級泵站、二級泵站進行聯動調度。水廠中控室工作人員密切關注清水池水位及用戶管網壓力變化，對兩個泵站的水泵機組進行聯動調度，通過合理調度，控制合適的清水池水位。

（2）片區聯網供水調度。對于多水廠聯網供水的片區，負責總調度任務的調度中心可以通過水力建模、試算、壓力試驗等，探索最優的組合聯網調度方式。由于長距離輸水使取水口遷移水廠的取水泵站電耗大大增加，調度中心需綜合考慮各水廠整體的運行電耗水平、操作強度及可行性，從而確定片區聯網調度方案。

（3）舊取水口應急備用規劃。在舊取水口水源水質達標、不影響相關單位及個人、不觸犯相關法律法規的前提下，進行舊取水口作為應急備用水源的規劃設計。如果在新取水口水量、水質發生異常或設備故障時，將舊取水口作為應急取水的備用水源，提高供水安全保障性。

5 工程案例

該市分別于2009年、2018年完成了第二水源項目首期第一階段工程及后續工程建設，包括100萬m3/d規模的取水泵站、40萬m3/d供水規模的水廠、35萬t/d規模的加壓泵站以及超過50km配套輸水管網，總投資超過12億元。建成后標志著一市三區西江、北江“雙水源”供水格局的基本形成，更好地保障飲用水供水安全（見圖1）。在該工程完成后，關停此管網覆蓋的供水區域內的設施老舊、規模較小、水質難以保證的小水廠，取消小水廠的水源保護區，釋放大水廠產能，實現水資源的優化整合規劃目的。

圖1 F市第二水源項目示意圖

6 結束語

在對飲用水水源保護區調整并進行水資源優化規劃的時候，應遵循相應水資源勘察等的基本原則，并從水源水質、輸水管道、水廠設備及調度模式等方面進行強化設計，以保障飲用水安全。