付 兵

(安徽延慧水利工程咨询有限公司，安徽 滁州 239000)

水是民生之本，用水安全事关百姓健康。当遭遇水污染事故时，单一水源供水城市供水安全将受到极大威胁，为解决此类问题，在2017年12月，水利部出台《关于加强城市应急备用水源建设的指导意见》[1],要求扎实做好城市应急备用水源建设工作，进一步提升城市供水安全保障能力。在此背景下，常山县于2018年初筹划新建县城应急备用水厂工程。

1 常山县城区供水现状及城市应急备用水源建设意义

1.1 常山县城区供水现状

常山县位于浙江省西部，钱塘江干流衢州上游，全县总面积1 099 km2，人口33.0万人，其中县城人口达20.0万人。常山县地处亚热带季风气候区，多年平均降水量1 845 mm，最大年降水量2 587 mm，最小年降水量 1 120 mm，降水量主要集中在5—9月，约占年降水量的68%。常山县主要水系为常山港，主要蓄水工程有芙蓉水库、千家排水库、狮子口水库3座中型水库，主要水利工程有长风、天马水利枢纽工程。

根据《常山县城乡供水一体化工程专项规划(2017—2030年)》[2]报告，常山县城区现状主要由箬岭水厂和后坊水厂两座自来水厂供水。箬岭水厂取水水源为芙蓉水库，箬岭水厂是目前常山县城乡供水一体化的主要水厂，设计日均供水量5×104m3/d，供水范围为常山县县城及周边乡镇，总供水人口14.0万人。目前最高日供水量达6.9×104m3/d，已达到水厂最大供水能力。后坊水厂供水能力为3×104m3/d，取水水源为常山港，取水口位于常山港枧头段，水源水质易受到上游辉埠工业区和周边居住区的影响，且后坊水厂现状无扩建预留空间，目前仅作为城区供水临时短期应急备用水厂。

1.2 城市应急备用水源建设意义

常山县城现状供水水厂和水源均较为单一，从安全供水角度分析，单水源供水对整个城市的供水安全保障不够，一旦出现事故，城市在短时间内无法保证正常供水。《常山县城乡供水一体化工程专项规划(2017—2030年)》[2]要求：“应强化饮用水水源保护区环境应急管理，积极推进城市应急备用饮用水水源地建设。”因此，新建应急备用水厂是应对常规水源发生突发水污染事故，保障供水安全的有效途径。

2 应急备用水源合理取水量的确定

急备用水源工程取用水量主要满足应急等特殊情况下用水的需求，和常规水源取用水量计算方法不同，根据常山县城区供水情况，确定合理的取水量方法。

2.1 应急备用水源水量确定的原则

应根据《城市供水应急和备用水源工程技术规范》[3]，应急水源用于满足风险期的生活和生产用水需要，其水量应根据城市规模、性质、面临的供水风险及用水特征，依据供水优先次序，根据各地实际情况确定风险期的供水压缩比例来确定，并应能满足风险期应急水量的要求，具有一定的富余量[4]。

2.2 计算公式

对于单一供水水源城市，应急水量按下式确定：

Q=q×(1-k)×t

其中：Q—应急水量，m3；

q—城市平均日用水量，m3/d；

k—风险期用水压缩比例，%；

t—持续时间，d。

城市日均用水量，宜结合城市现状和城市总体规划，按城市单位人口综合用水量指标或城市单位建设用地综合用水量指标确定。

2.3 风险期用水压缩比例

风险期用水压缩比例k根据城市的地理位置，水资源状况，城市性质和规模，产业结构、国民经济发展和居民生活水平，工业回用水率等因素确定。各类用水的风险期用水压缩比例应根据用水性质分别确定。

2.4 风险持续时间

风险持续时间t应根据不同城市水源特点及面临的水质风险类型的不同，选择风险持续最长的时间来作为应急水量所需要的风险持续时间。

2.5 计算成果

鉴于常山县城区供水现状为单一水源，应急水量按单一水源水量公式Q=q×(1-k)×t计算，由于计算用水指标时已考虑了用水量的部分压缩，在原有120～130 L/人·d的基础上，k取值定为100 L/人·d。参考目前同类应急备用水源已建工程，其风险压缩比一般为0.30～0.80，考虑常山县水资源条件较为丰富的现状，计算时再适当压缩，风险期用水压缩比例k取值0.10。持续时间t应考虑以下三个方面：

(1)常规水源发生突发水污染事故，修复时间按10 d考虑；

(2)常规水源供水设施突发故障，短期1～2 d内无法修复的，其恢复至正常供水时间按5 d考虑；

(3)枯水期现状常规水源供水能力不足，需应急补充的，常规水源芙蓉水库供水保证率95%，计算时，非常规水源枯水期补充按5%保证率考虑，则持续时间为18～20 d，按20 d计算。

因此，持续时间t=10+5+20=35 d，即应急情况下总供水天数为35 d。

根据分析，常山县应急备用水源供水规模预测(见表1)。

表1 县城应急备用水源供水规模预测成果

续表

根据上述分析计算，常山县应急备用水源日均需水规模计算成果如下：

近期2020年为4×104m3/d；中期水平年2025年，考虑一定的富余，为8.0×104m3/d。

经计算，应急水源需水量：

近期：Q=q×(1-k)×t= 4.0×(1-0.1)×35=126×104m3。

中期：Q=q×(1-k)×t= 8.0×(1-0.1)×35=252×104m3。

应急备用水源需水量计算成果(见表2)。

表2 应急备用水源需水量成果计算表

3 取水水源方案比选

确定了应急备用水源需水量后，应对取水水源进行分析比选，经调查分析，常山县城目前可供选择的应急备用供水水源有3处。

3.1 千家排水库

千家排水库距常山县城31 km，水库总库容2.079×107m3，流域面积27.0 km2，多年平均年径流量3.316×107m3。水库目前承担向川镇和白石镇的供水任务，年供水量2.60×106m3；另外，还通过千红总干渠引水到钱塘江水系的红旗岗水库冲库，多年平均引水量1.3644×107m3，在此情况下，90%可供水量也仅为1.0×104m3/d，水源水量远不能满足用水需水。

3.2 狮子口水库

狮子口水库位于常山县天马镇，距常山县城3 km。水库总库容1.496×107m3，流域面积87.5 km2，多年平均年径流量7.884×107m3。水库承担向天马镇、大桥头乡和阁底乡三集镇供农业灌溉用水。由于狮子口水库定位以养殖功能为主，其水质变化不确定性因素较多，且水源水量不能满足应急备用水厂用水需求，因此，不宜作为城市生活饮用水水源。

3.3 常山港

常山港是浙江省最大河流——钱塘江南源的主源，流域面积3 385.0 km2，是流经常山县域的主要河流。根据历年水文资料分析，常山港最大年径流量4.40×109m3，最小年径流量1.12×109m3，水源水量充足，水质常年维持在II类水质标准。

经分析比选，常山港地表水具有水量充沛、水质符合生活用水标准的特点，确定以常山港地表水为常山县应急备用水源。在应急备用水源增加后，常山县供水布局示意图见图1。

图1 常山县供水布局示意图

4 水源水量可靠性分析

取水水源确定后，应采用水资源论证的方法，对水源水量可靠性、水质可靠性进行进一步分析论证。常山港属于季节性河流，汛期来水量大，非汛期来水量较小，来水量集中，除发电用水外，尾水弃水量多，应主要考虑枯水期的供需平衡，因此，计算采用典型年法分析取水水源可靠性。[5-6]根据《常山县应急备用水厂建设工程水资源论证报告书》[3]，计算出水源水量保证率。

4.1 水文资料的选取

水文分析计算采用拟建取水口上游6.5 km处的长风水电站水文资料，并根据相关技术规范，对其进行插补展延，得出1958—2018年径流量系列资料。

4.2 来水量计算

根据常山港1958—2018年径流量资料系列统计分析[3]，取水口断面以上多年平均年径流量为2.47×109m3，50%、75%和95%保证率年径流量分别为2.43×109m3、1.99×109m3和1.39×109m3。

4.3 典型年的选取

根据水文资料系列分析，95%保证率来水量为13.9×108m3，1979年年径流量为13.9×108m3，与典型年径流量较为相似，且1979年10—12月降雨天数极少，从工程偏安全角度考虑，选取1979年为典型年。

4.4 供需平衡分析

根据1979年典型年水文资料分析，95%保证率枯水期取水口断面处流量为1.90 m3/s，论证区间现状年取水流量为1.11 m3/s，规划水平2025年用水总量1.58 m3/s，水源水量能够满足用水需求见表3。

表3 95%保证率枯水期供需平衡分析计算成果表 单位：m3/s

4.5 供水保证程度分析

现状年取水规模4.0×104m3/d (水厂取水流量0.463 m3/s)，95%保证率枯水期，按最小月平均流量进行频率分析，取水口断面来水量为1.90 m3/s，水厂取水流量0.463 m3/s，论证区间总用水量为1.11 m3/s，水源水量能够满足用水需求。

规划水平至2025年取水规模为8.0×104m3/d (取水流量0.926 m3/s)，95%保证率枯水期，按最小月平均流量进行频率分析，取水口断面来水量为1.90 m3/s，项目取水量0.926 m3/s，论证区间总用水量为1.58 m3/s，水源水量能够满足用水需求。

5 水源水质可靠性分析

5.1 水功能区划情况

根据《浙江省水功能区、水环境功能区划分方案》(2015版)[7]，项目取水口涉及水功能区为常山港常山农业用水区I，现状水质为Ⅱ类，水质控制目标为Ⅲ类水质标准。

5.2 现状水质情况

常山港主要监测断面有4个，其中富足山断面为省控断面，枧头断面为饮用水源地，溪东断面和招贤断面(位于取水口下游较远处)为国控断面。取水口河道现状省控、国控水质断面情况见图2。

图2 常山港水质省控、国控监测断面示意图

根据监测结果表明，常山港取水口上游1 000 m断面、取水口下游1 000 m断面现状水质类别均为II类，能达到《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)[8]中的III类功能区标准，常山港原水水质检测结果见表4。

表4 常山港原水水质检测结果

6 取用水方案

综上所述，经分析论证，常山县应急备用水源以常山港地表水为水源，水量可靠、水质符合要求，其取水方案确定如下：取水口位于长风水电站大坝下游约6.5 km处，常山县应急备用水厂厂址西北侧，净水厂选址于绿色产业集聚区常山片区纬八路东侧，经一路南侧，其取水方案示意图见图3。

图3 常山县应急备用水厂取水方案

7 结论与建议

本文以常山县应急备用水源建设工程为例，提出并分析应急备用水源建设工程方案，得出以下结论与建议：(1)新建应急备用水厂工程意义重大，将形成双水源或多水源供水格局，对提高城市供水安全具有明显的积极正效益。(2)新建应急备用水源建设工程，应确定应急备用水源合理取水量。其需水量应考虑全部供水范围的供水人口，需水量计算方法可参考《城市供水应急和备用水源工程技术标准》，相关参数取值可根据地域情况、节水相关规定综合确定。(3)以河道为取水水源的应急备用水源建设工程，在工程运行供水前，应划定饮用水源保护范围。饮用水源保护范围划定应根据《饮用水水源保护区划分技术规范》(HJ 338—2018)要求，再结合区域实际情况综合确定。