浅析南水北调中线工程配套水厂建设与运营管理

2014-11-24张亭

水科学与工程技术 2014年5期

张亭

（江河水务有限公司，北京100070）

1 概况

隆尧县地处冀南平原，隶属河北省邢台市，全县总面积749km2，人口47万，逐渐形成了以东方食品城的食品加工和县城工业园的机械制造为主导的产业格局。隆尧县城现状水源为地下水水源，地下水超采严重。隆尧县规划地表水厂2座，分别为西河地表水厂和东方地表水厂，规模均为3.6万m3/d。南水北调工程分配给西河地表水厂的水量为1224万m3/a，折合3.35万m3/d；分配给东方地表水厂的水量为1234万m3/a，折合3.38万m3/d［1］。

2 水厂建设规模

水厂建设规模直接决定了工程投资大小，如果水厂建设规模太大或过于超前，势必造成投资浪费，加大自来水公司运营负担，特别是还本付息的压力。因此有必要预测城市实际需水量，科学合理地确定水厂建设规模。

2.1 需水量预测

2.1.1 预测方法

当前，在城市供水规划及工程设计中，常采用的城市需水量预测方法主要有：历年用水增长率测算法、综合用水指标测算法及分类用水定额测算法等。

由于县城大量自备井的取水量统计资料缺乏，本工程难以用历年用水增长率测算法进行测算；而东方食品工业园主要为工业用地。因此，本工程对县城采用单位人口综合用水量指标法进行预测，对东方食品工业园采用单位用地综合用水量指标法进行预测。结合实际情况，近期按2015年考虑，远期按2020年考虑。

2.1.2 指标选择

预测指标的选取参照相关规范及同类城市指标，并结合现状用水情况选取。

隆尧县属于Ⅱ区小城市，根据《城市给水工程规划规范》，规划最高日人均综合用水量指标300～600L/（人·d）。根据《室外给水设计规范》，设计最高日人均综合生活用水量指标150～240L/（人·d）。

隆尧县县城以居住为主，工业用水有限，采用最高日人均综合用水量法进水水量预测。东方食品工业园采用单位建设用地综合用水量法进行水量预测。本着节约用水、节能减排、可持续发展的理念，确定县城最高日人均综合用水量指标2015年为150L/（人·d），2020年为220L/（人·d）。东方食品工业园单位建设用地综合用水量指标2015年为0.25m3/（km2·d），2020年为0.20m3/（km2·d）。

2.1.3 水量预测

隆尧县2015年规划人口14万人，2020年规划人口18万人。东方食品工业园区2015年规划建设用地8km2，2020年规划建设用地20.25km2［2］。经计算，最高日需水量如表1。

表1 最高日需水量单位：万m3/d

2.2 水厂建设规模

根据隆尧县城发展空间及发展速度，西河地表水厂及其配套管网按2万m3/d进行设计，地表水厂预留远期用地，配套管网预留管位。东方食品工业园食品工业及其相关产业发展迅猛，东方地表水厂主体构筑物按2万m3/d进行设计，附属建构筑物按4万m3/d，配套管网按4万m3/d进行平差计算。

3 水厂工艺选择

水处理工艺通常可分为常规处理、预处理和深度处理工艺三类。北京市自来水集团2010年在丹江口市建设了中试实验基地，考察北京市供水系统对南水北调水源的适应性，根据试验结果提出：正常丹江口水源水质条件下，常规处理工艺配合预处理工艺可以满足生活饮用水卫生标准。因此，在预处理和常规处理工艺的基础上，预留深度处理工艺用地，进一步提高出水水质。

4 配水管材选择

常用的配水管材有钢管、球墨铸铁管、各种塑料管材及钢塑复合管等。

4.1 优缺点比较

钢管的优点是耐高压、耐振动、重量较轻、单管的长度大和接口方便，缺点是耐腐蚀性差，管壁内外部需有防腐措施，并且价格较高。在供水管网中，通常只在管径大（DN800及以上）和水压高处，以及因地质、地形条件限制或穿越铁路、河谷和地震地区时使用。

球墨铸铁管机械性能很高，抗腐蚀性能远远高于钢管，采用楔式形胶圈柔性接口，施工安装方便。球墨铸铁管的重量较轻，很少发生爆管、渗水和漏水现象，可以减少管网漏损率和管网维修费用，使用年限可达50年。

给水塑料管及钢塑复合管种类繁多，但应用最为广泛的是PE管。PE管是由乙烯合成的高分子材料，是一种生态环保的碳氢化合物，无毒、无味、耐腐蚀、重量轻，对小口径管可采用盘管供应，运输、敷设方便。其缺点有：热熔或电熔对接接口无法检查，无损探伤问题未能解决；应力集中处易产生慢速开裂；使用年限较钢管和球墨铸铁管短。

4.2 经济性比较

配水管道管材价格比较如表2所示。

表2 配水管道管材价格比较单位：元/m

由表2可见，DN150～DN300管径范围内，PE管综合造价没有明显优势，但PE管耐久性值得商榷，使用年限小于球墨铸铁管。另外，PE管道的热熔或电熔接口方式不具备无损探伤条件，如果施工质量不过关，管道的密闭性得不到保障，漏损率高。综合考虑管材价格，尤其是使用年限和维护成本，使用球墨铸铁管最为理想。

5 运营风险

5.1 封闭自备井

国务院在2013年明确提出，加快城镇供水设施改造与建设，积极推进城乡统筹区域供水，力争到2015年实现全国城市公共供水普及率95%和水质达标双目标；加强饮用水水源建设与保护，合理利用水资源，限期关闭城市公共供水管网覆盖范围内的自备水井，切实保障城市供水安全［3］。

2014年初，国家明确规定南水北调工程受水区内地下水超采区禁止新增地下水取用水量。具备水源替代条件的地下水超采区，应当划定为地下水禁采区，禁止取用地下水。南水北调工程受水区禁止新增开采深层承压水［4］。

河北省地下水超采问题尤为突出，为此，河北省水利厅编制了《河北省地下水超采综合治理方案》，以黑龙港及运东地区深层地下水超采区为重点，到2017年全部建成引江、引黄等地下水压采替代水源工程，节水能力大幅提升，地下水超采状况得到有效遏制，地下水超采量减少38亿m3以上，压采率达74%。

由此可见，国家、地方已决心大力治理地下水超采，封闭自备井是大势所趋。其关键在落实，地方政府应统一思想，从长远、大局考虑，摒弃短期利益，切实做好自备井封闭与水源的切换。配套水厂方能实现可持续运营，供水量才能实现有效增长。

5.2 水价政策

南水北调工程供水实行由基本水价和计量水价构成的两部制水价。水价改革既要保障水资源的可持续利用，又要兼顾社会各方面的承受能力。积极争取国家政策支持，科学测算配套工程水价，最大限度地降低供水价格。适时提高城市供水价格，使城市综合水价与南水北调水价接轨；在工程通水前先行调整城市供水价格；优化综合水价结构，综合考虑城市居民特别是低收入群体的承受能力，分类合理确定城市供水价格［5］。

对于自来水公司来说，按照现行的会计准则，愿意接收调水工程水源的前提条件是口门水价不高于当地水资源费，否则会直接影响水厂供水利润。目前的差额显然不利于提高自来水厂的积极性。面对这种情况，山东等地有相关官员建议，因南水北调作为国家战略性及公益性工程，所以基本水价应由中央、省、地方共同承担，终端用户只承担计量水价的费用。此外，在调水初期内，应实行水价优惠措施。

因此，下一步国家、受水区各省必须要考虑城市综合水价与南水北调水价的衔接问题与水价补贴问题，既要保证缺水的地区不因调水价高而弃用，又要避免出现定价过低导致浪费的局面。

5.3 管网漏失率

衡量一个自来水公司运营水平的重要指标是产销差率，即（出水总量-售水总量）/出水总量，关键是要控制管网漏失率。过去，自来水公司大都使用PVC管材，使用年限较短，外加管网施工质量把关不严，缺乏供水专项规划设计，普遍管网漏失率较大，最高可达50%。目前，产销差率控制较好（可达10%以下）的自来水公司大都弃用PVC管，而使用球墨铸铁、PE管居多。

对于南水北调配套水厂运营来说，由于南水北调原水费远远高于现行水资源费，控制管网漏失率显得尤为重要。如果管网漏失量较大，势必很大程度上影响自来水公司的运营效益。