城市供水與給水研究

王洪娜 廖敏杰 王文仲

1.福建省溪源水庫管理處 福建福州 350001；2.福州市倉山區鄉村振興發展中心 福建福州 350007；3.南京市長江河道管理處 江蘇南京 210011

一、問題的提出

水是生命之源、生產之要、生態之基。隨著我國城市化進程的加快，城市建筑規模不斷擴大，人口不斷從農村涌入城市，城市人口的急劇擴張，對水的需求逐步增大，水資源成為制約城市發展的重要因素，充分合理利用水資源變得日益重要。城市用水涉及水利部門的城市供水與城建部門的城市給水，城市供水與給水就至關重要，是我國實現民族復興的根本需要。

2021年5月21日，習近平總書記主持召開推進南水北調后續工程高質量發展座談會并發表重要講話，強調南水北調工程事關戰略全局、事關長遠發展、事關人民福祉。此次會議為我們做好“十四五”時期水利工作指明了前進方向、提供了根本遵循，充分保障城市供水安全，重點落實“節水優先”方針。“十四五”時期，我國城鎮居民人口的增長，導致城市用水增大，城市供水系統是否能滿足日益增長的用水需求？期間新建及升級改造的供水工程和給水工程也會增長，城市供水和給水的跨部門協作也越來越多，由于學科不同，側重點也不同，有一些常見的，如城市給水管網存在不同程度的滲漏、水資源短缺且水源污染、凈水設施未普及凈水工藝不完善、水源地保護力度不夠等都在城市供水和給水過程中發現的問題，這次筆者不探討這些，主要是筆者在做水利項目過程中遇到幾點引起探討研究的問題，主要有以下幾點：

(1)同一個工程供水量與給水用水保證程度是否一致？

(2)用水保證程度是多少？

(3)水資源系統如何運行調度？

這些問題是筆者在做城市供水和城市給水項目時發現的，筆者此次從兩者異同點著手，研究兩者之間的關系，對上述問題進行了探討。

二、城市供水概述

城市供水主要包括引調水工程、水庫工程、湖庫連通工程等建設，為自來水廠提供原水水源，例如，南水北調工程、三峽大壩工程、東深引水工程。

城市供水一般由水利部門承擔，按主要任務分為水源工程、輸水工程、其他工程等。水源工程分為地表水水源工程和地下水水源工程；地表水水源工程分“蓄引提調”四類，蓄水工程含水庫、塘壩、護坡、雨水集蓄工程等；引水工程含渠道引水、隧洞引水；提水工程含抽水泵站、水輪泵等；調水工程為跨流域或跨海調水。地下水水源工程分為淺層地下水和深層承壓水工程。輸水工程是輸送原水，有渠道輸水、隧洞輸水加壓泵站等。其他供水工程分為海水利用工程、污水回收工程等。

城市供水分為取水、輸水、水處理和配水四個部分，要求供水保證率高，且在水量、水質和水壓三方面均有要求。在我國目前的城市供水運行中，為優化供水系統，實現水資源最優供給，一是加大投資成本，完善城市供水系統的運行管理，提升供水效率。另外還需積極引進先進技術和先進工藝，能使供水效率得到有效提升。二是健全完善供水管理制度。在城市供水系統中應制定合理有效的管理規范制度，明確指導原則、理論依據和管理責任制，同時還應建立考核獎懲制度，從而全面調動管理人員的工作積極性，為供水系統的運行管理打下堅實的制度基礎。三是加強城市供水水質管理，防止供水水質二次污染，我國大多數供水系統管網為混凝土管，建立第三方單位全過程監制混凝土管道銜接處重要配件機制，防止污染水質。四是提升運行管理人員綜合素質。定期對供水系統管理人員進行理論和實操培訓，及時掌握新技術和新理念，也應當積極引進相關技術骨干和高端管理人才，進一步壯大管理人才隊伍，有效促進城市供水系統全面發展。五是完善城市供水法制。針對城市供水方面的法規僅有《城市供水條例》，且已出臺二十余年，一些新的問題、新的狀況仍然得不到有效解決，因此城市供水法規的建立迫在眉睫，任重道遠。

城市供水規模確定有多種方法：

(1)分類用水定額法，是根據不同行業的用水定額來計算各行業的用水量，如福建省出臺的地方標準《行業用水定額(DB35/T772-2018)》，除生活用水定額、工業用水定額外，還分有農業用水定額。

(2)實測供水增長率法，也叫預測增長率法，根據以往系列年份的用水量增長率分析預測計算年段的用水量。

(3)單位面積用水估算法，主要用于建筑用地、綠化用地等大面積類的用水量計算。

(4)綜合人均用水定額法，根據人均用水指標來計算城鎮及農村人口的用水量。

(5)項目需水預測法，如農業灌溉需水預測、城鎮人口需水預測、水廠需水預測以及河道生態基流、生態補水預測等。

城市供水工程還需根據確定的供水保證率進行水源方案比較、配置方案比較、可供水量分析、來用水量平衡等。

三、城市給水概述

城市給水主要包括取水工程、輸水管工程、水處理工程、調節及增壓工程、配水管網工程，將原水經加工處理后按需要把制成水供到各用戶的一系列工程的組合。

城市給水一般由城建部門承擔，按主要任務分為凈水工程、輸水工程、中水利用工程、污水排放工程等。凈水工程有自來水廠、凈水池、凈水機等相關環節工作；輸水工程有上水管道、中水管道、下水管道或渠道、加壓泵站等相關環節工作；中水利用工程有收集污水工程、污水處理廠、深度水處理設施、中水利用管道等相關環節工作；污水排放工程有污水處理廠達標排放污水工作。

城市給水主要是持續不斷地向城市供應水質有保障且水量充足的水源，以滿足城鎮居民、企業、交通運輸、商業以及消防等部門用水，并且也對水量、水質、水壓有要求。隨著我國城市化的不斷發展，城市給水體量的需求也不斷增大，對城市給水系統的管理要求也逐步提高。為優化城市給水系統規劃，一是科學布設城市給水系統網絡節點，堅持可持續發展戰略，以人民為中心，引進先進設計理念和先進理論實踐，優化城市給水系統網絡布局。二是抓好給水系統管網施工管理，嚴格把控管網材料質量關以及規范施工作業方法，減少管網滲漏問題。三是建立有效的檢漏隊伍，建立嚴密的管理制度經濟責任制，加強日常管網系統的巡檢和稽查力度，對檢漏干部隊伍定期開展培訓，引進先進的檢測設備和檢測技術，有效控制管網滲漏率。四是建立城市給水系統的應急與預警機制。建立健全的城市供水調度系統，編制應急預案，實現全過程水量、水質監控，出現異常及時發出預警預報，作出響應及處置。四是加強給水企業的營業管理。組織人員定期宣傳相關法律法規和政策，定期對區域給水系統存在的問題進行分析總結，加強給水管網問題研究，補短板、強理論、減滲漏，逐步摸索先進的技術和方法，有效促進我國給水系統的穩定發展。五是完善城市給水法制。目前我國還沒有出臺針對城市給水的相關法規，因此建立城市給水管理政策是必然的，也是城市發展的需要，對未來我國城市水管理水平的提高都有著現實意義。

城市給水工程規模確定一般采用：(1)單位用地綜合用水量指標法，對于處于規劃階段的開發區等，僅有紅線范圍和面積，可根據單位用地綜合用水指標來確定其給水量。(2)用水定額法，用水定額只是一個平均值，還應考慮日變化系數或者時變化系數等。根據各行業定額標準來計算具體的給水量。主要依據給排水手冊、《城市給水工程規劃規范(GB50282-2016)》《室外給水設計規范(GB50013-2018》和地方標準，如《福建省城市用水量標準》(福建省城鄉規劃設計研究院主編)。

四、城市供水與給水關系分析

城市供水與給水是城市建設發展的一項重要的基礎性工作，兩者密不可分，互相銜接將原水走向用水戶。城市供水由水利部門承建，將源頭水輸送至凈水廠，城市給水由城建部門承建，將凈化后的水輸送至各個用水戶。水源的選擇、種類、水質條件及距離給水區的遠近都將影響著城市給水系統。由于城市供水和城市給水是兩個部門不同專業的研究對象，行業標準和學科側重點也不同，使以下幾個問題引起爭議和探討，現研究分析如下：

(一)同一個工程供水量與給水用水保證程度是否一致

供水工程與給水工程的銜接工程主要為水廠，那么從水廠角度出發，水廠主要給水對象為城鎮居民生活用水、工農業用水等，那么供水和給水保證率是否一致呢？

關于城市供水和給水的保證率選取有以下基本規范：

(1)根據《城市給水工程規劃規范(GB50282-2016)》規定：選用地表水位城市給水水源，城市給水水源的枯水流量保證率應根據城市性質和規模確定，可采用90%～97%。

(2)根據《調水工程設計導則(SL430-2008)》規定：應根據調水工程的任務及用戶的重要程度結合水資源分布及可利用情況，合理確定供水保證率，城鄉生活供水保證率為95%～97%，農業和生態環境供水保證率為50%～90%。

(3)根據《水利工程水利計算規范》(SL104-2015)規定：城鄉供水工程設計保證率根據供水對象所屬行業、區域的有關規定，取值范圍可為95%～97%。

(4)《室外給水設計規范(GB50013-2019)》規定城市地表水水源供水保證率為90%～97%。

(5)《村鎮供水工程技術規范(SL310-2019)》要求嚴重缺水地區涉及保證率不低于90%，其他地區不低于95%。

根據規范可知城市供水和給水保證率相差不大，整體在90%～97%之間，可根據地區的實際情況選取，基本上供水和給水保證率選取都是95%～97%，如福建沿海淡水資源較為缺乏地區可選取90%，但城鄉供水一體化工程供水保證率不應低于95%。因此在給排水專業人員在做城市給水工程時應與水文專業人員做城市供水項目時確定的供水保證率一致，防止出現工程前后的保證率不一致，導致供水量的不同存在誤差。

(二)用水保證程度是多少

當水廠給水對象包括城鎮居民生活用水和農業灌溉用水時，在供水水量平衡分析中供水保證率選取應選取多少，農業灌溉用水最高保證率為90%，當供水保證率超過90%時，農業灌溉用水該如何折減？

關于農業灌溉用水保證率的規范規定如下：根據《灌溉與排水工程設計規范》(GB50288-99)規定，以福建省為例，福建省屬于濕潤地區，位于濕潤地區以種植水稻為主的地區灌溉設計保證率取80%～95%。下面以福建省松溪縣茶洲水庫至文秀湖、花巖溪水系連通工程為例(如下表所示)。在該項目可研報告送審稿審查時就有專家提出來，該工程供水保證率為97%，那么此時是否要考慮灌溉用水呢？經過查閱規范，《水利工程水利計算規范》(SL104-2015)規定，水庫供水不足時，優先考慮滿足居民生活用水，減少其他用水戶用水，供水量一般不小于設計供水量的70%～80%，因此可知本工程茶洲水庫實際興利庫容，在保證下游生態基流、水廠等用水的情況下，灌溉用水考慮原需水量的70%。當然也有其他個例，如福建省湄洲灣南北岸供水工程，在=95%特枯干旱年份保證生活工業用水情況下，對農業灌溉采用以供定需方法，實施計劃供水。所以根據各用水戶擔負的功能任務來水，保證居民生活用水是第一位，第二是工業用水，第三是農業灌溉用水，第四是其他用水，如果是水庫調配水庫應留足一定的生態流量，所以農業灌溉用水應根據實際情況來具體權衡該削減至多少。

茶洲水庫調出區水量平衡表 單位：萬m3

(三)水資源系統如何運行調度

水資源系統運行調度是在保證系統內水利工程安全的前提下，依據水利工程運用規則，以盡可能滿足用水需求為目標，制定水利工程對各用水戶的供水策略的一種控制運用技術。例如，松溪縣茶洲水庫至文秀湖、花巖溪水系連通工程，現有茶洲水庫、塹上水庫、文秀湖水庫和花巖水庫作為整體的水資源系統，通過對水庫群統一管理，聯合調度，進行庫容補給，水量補給，建立完善的水資源運行調度模型，可有效提高水資源利用率，減少水量損失，實現水資源的合理利用。

結語

研究城市供水與給水是一項跨部門、專業的課題，能解決這一課題，將給排水及水文專業密切聯系起來，為日后城市供水和城市給水工程的建設都有著重要意義，筆者在研究這一課題后，對做好城市供水和城市給水工作提出以下幾點看法：

(1)供水保證率在基本現行規范中都有規定，筆者認為具有交叉的城市供給水工程，城市供水保證率與城市給水保證率應前后一致。

(2)對于城鄉結合或跨境、跨流域供水工程，供水保證率的確定應偏不利，就高不就低。

(3)對于超過農業灌溉用水保證率情況下，規范中應明確指定不同類型工程，農業灌溉用水應如何折減。

(4)城市供水涉及水利部門水文專業，城市給水涉及城建部門給排水專業，今后各地相應銜接工程應加強兩專業之間的交流協作，研究當地供水及給水的規律。

(5)建立完善的節水潛力制度并根據“十四五”規劃制定相應的五年節水規劃，實現水資源的有效利用，減少水量損失。

(6)加強城市用水部門用水量的實時監控，做好資料收集工作，日后在城市用水方案實現數字化、智能化，對遠期水平年的用水水平提供依據。

(本文特別感謝陳斌教授級高級工程師的指導)