馬郁

　　【摘要】 本文結合新實施的《城市給水工程規劃規范》和某城市給水工程的規劃內容，提出了對給水工程規劃的幾點認識。
　　【關鍵詞】 給水工程 規劃 水量 調蓄 工藝

　　《城市給水工程規劃規范》（GB 50282－98）已于1999年2月1日開始實施，此規范適用于城市總體規劃的給水工程規劃。其內容主要包括：預測城市用水量，并進行水資源與城市用水量之間的供需平衡分析；選擇城市給水水源并提出相應的給水系統布局框架；確定給水樞紐工程的位置和用地；提出水資源保護以及開源節流的要求和措施。今年三月初，本人有幸參加了南方的一個城市的給水工程規劃工作。結合此工程對給水規劃的特點有了一些粗淺的認識，下面就以下幾個方面談一些看法。

1 水資源利用

　　凡是可用作城市各種用途的水均為城市水資源。它包括符合和經處理符合各種用水水源水質標準的地表和地下淡水，目前海水利用和污水回用作為城市用水的補充水源也日益受到人們的重視。對于關系到國計民生的水資源的利用和開發，要從城市發展的需要出發，統籌規劃，合理調配。當城市水資源貧乏，需要外域引水時，《水法》第二十一條有如下規定：“興建跨流域引水工程，必須進行全面規劃和科學論證，統籌兼顧引出和引入流域的用水需求，防止對生態的不利影響。”
　　我們所接觸工程的水資源既有地下水、地面水（本地水庫水）、中水及海水利用，又有長距離的境外引水。如何合理地利用這些水資源，并進而進行合理的給水系統布局，我們具體情況具體分析，制定了切實可行的措施。
　　首先本地區的地下水資源比較貧乏。例如某鎮為緩解用水緊張情況，曾打了8口井，但井的產水量很小，每日產水量僅為3000m³左右，還有一些井幾乎是干井。由于地下水的開發受儲量和開發條件的限制，故根據地方特點，地下水不宜作為集中用水水源，只用作零星、分散的、少量的補充用水。
　　其次本地區的現有水源主要來自中、小型水庫自產水，且有相當一部分小型水廠是利用此水源的。本地水資源的取舍，主要取決于水庫枯水流量保證率下的可供水量。根據城市的性質和規模，枯水流量保證率采用97％。另外水庫水的水質也是一個很重要的決定因素，應符合《生活飲用水水源水質標準》（CJ 3020－93），保證水體不受污染。
　　通過對本地區小型以上且與水廠相聯系的水庫，97％保證率下可供水量的分析計算，來確定哪些水庫可以、哪些水庫不宜做為水廠的原水水源。對那些原水水量供應明顯不足的小水廠，建議逐步關停。這樣既能保證供水安全，又能解決水廠布局零散、分布較廣、規模較小的現況。
　　另一方面，為充分利用本地水資源，在有條件的情況下，可采用擴建水庫、加高大壩、水庫聯合調度等措施，減少水資源的浪費。
　　再次，由于本地區境內水源的不足，需興建境外引水工程。長距離的境外引水工程規模大，耗資多，對城市的發展和人民生活的提高有著舉足輕重的作用。境外引水工程設計要合理，施工要嚴把質量關。為減少沿途污染，全線應暗渠化；若需停水檢修，檢修期要盡量縮短，并采取相應措施，保證供水安全。
　　還有污水回用及海水利用是解決水資源短缺、緩解水的供需矛盾的一項重要措施。在規劃和設計城市污水處理廠時，必須同時考慮污水回用。也需要政府有關部門加強污水回用的政策法規建設，建立、健全污水處理和回用的管理機構，并利用經濟杠桿，積極引導用戶使用回用水。使人們不斷提高環保意識和強化水資源短缺的危機感。提高人們的污水回用意識。利用沿海城市的有利條件，在海水水質滿足海水利用要求的前提下，建立、健全海水利用的管理機構，加強海洋環境保護，促進海水利用持續向前發展。海水的利用方式目前主要有兩種，一種是海水直接利用；另一種是海水淡化，做生活飲用水。但海水淡化受技術及經濟的影響，大規模生產較困難，且成本較高。因此海水利用多以第一種方式為主，其應用范圍主要為：工業冷卻用水；生活雜用水（如沖洗廁所等）；市政用水。
　　由于污水回用與海水利用在我國起步較晚，為了促進其發展，還有待于開展這方面的專題研究。

2 需水量預測

　　需水量預測是一個比較復雜的問題，它牽扯的因素多，應結合城市的性質、規模、產業結構、國民經濟發展和居民生活水平等相關因素加以考慮。另外，城市的流動和暫住人口對城市用水量也有一定影響。在需水量預測中，應充分深入調查，盡量使需水量切合實際。需水量的預測方法有很多，下面介紹的是兩種比較簡便的方法。
　　城市需水量預測可采用人均綜合用水量（包括生活、公共設施、綠化、市政、商業及服務業等），即生活用水指標來預測生活用水量；采用萬元產值耗水量來預測工業用水量。城市規劃人口、生活用水指標、萬元產值耗水量指標等是根據城市總體規劃確定的。需水量計算公式如下：
　　生活用水量＝生活用水指標（升／人·日）×規劃人口數
　　工業用水量＝萬元產值耗水量（m³／萬元）×萬元產值
　　滲漏及不可預見水量＝（工業用水量＋生活用水量）×10～18％
　　總需水量＝生活用水量＋工業用水量＋滲漏及不可預見水量
　　另一種方法是根據詳細規劃用水標準預測用水量。詳細規劃用水標準包括：生活用水標準（升／人·日），商業服務用水標準（升／m²·日），行政辦公用水標準（升／人·日），賓館、酒店用水標準（升／床·日），澆灑綠地用水標準（升／m²·日），標準工業廠房用水標準（升／m²·日）等。
　　總需水量＝生活用水量＋工業廠房用水量＋商業服務用水量＋行政辦公用水量＋賓館、酒店用水量＋澆灑綠地用水量＋其他用水量
　　其他用水量＝（生活用水量＋工業廠房用水量＋商業服務用水量＋行政辦公用水量＋賓館、酒店用水量＋澆灑綠地用水量）×15％
　　采用分類指標計算用水量要求各分區詳細規劃較為完善，各用地功能、人口與占地劃分較為細致，實際調查資料較為充分。

3 調蓄系統

　　如上所述，本工程所在城市因本地水資源不足，境外引水就成為其主要水源。境外引水工程一般需要定期檢修，檢修期為每年20～31天，其它時間按平均日供水。但城市用水量是逐日逐月變化的，各水廠及供水支渠均按高日水量設計，水源按平均日送水，其水量滿足不了高日水量的要求，低日又有富裕。如何解決這個問題，同時又能保證在境外引水工程檢修期間，水廠能正常運行？那么就必須設置調蓄系統。即調蓄系統的兩大作用是：一是在水源停水檢修期間，調蓄系統要保證各水廠的原水供應；二是要彌補高日水量的不足，同時又要接納低日的富裕水量。下面就本工程的一些情況，作一個簡單介紹。
3.1 調蓄水量的計算
3.1.1 月分配系數
　　月分配系數是根據各水廠或供水公司逐日、逐月供水量的實際統計資料分析計算得來的，資料、數據必須可靠、準確。
　　經實際用水量調查統計計算，得出年用水量的月分配系數如下表所示。

各月用水量占全年用水總量的百分比 全年 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 十一 十二 平均 7.35 6.42 7.70 7.75 8.41 8.72 9.22 9.40 9.27 8.90 8.34 8.52 100.00

3.1.2 調蓄水量計算
　　本工程境外水源有兩個。境外水源1的檢修期為每年12月份，檢修期為一個月；境外水源2的檢修期在每年3月份，檢修期為20天。
　　月需水量＝規劃年全年的需水量×月分配系數
　　境內水源月平均供水量＝境內水源年供水量／12
　　境外水源月平均供水量＝境外水源年供水量／（365－檢修天數）×當月供水天數
　　則月調蓄水量為：
　　月調蓄水量＝境外水源月平均供水量1＋境外水源月平均供水量2＋境內水源月平均供水量－月需水量
　　若按規劃年總需水量為19.4億m³，境內水量按全年平均計算。境外水源1供水量為9.78億m³／年，12月份停水檢修，按334日平均送水，平均每日送水292.8萬m³／d；境外水源2供水量為7.127億m³／年，3月份停水檢修，檢修期為20天，按345日平均送水，平均每日送水206.6萬m³／d。據此，算出每年12月份境外水源1停水檢修時，需要的調蓄水量為8050萬m³。每年3月份境外水源2停水檢修時，各水庫應放出的調蓄水量為1510萬m³。每年七、八、九月份高峰用水季節，為調節高日用水與平均日供水的差額水量，全市各調蓄水庫應放出1932萬m³水量。以上三種調蓄水量之和為11492萬m³。所選調蓄水庫庫容要滿足11492萬m³調蓄水量的要求。調蓄水量計算見表1。

表1 項目 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 十一 十二 總計 需
水
量 月分配系數
(％) 7.35 6.42 7.70 7.75 8.41 8.72 9.22 9.40 9.27 8.90 8.34 8.52 100 月需水量
(萬m³) 14265.5 12460.5 14944.8 15041.8 16322.8 16924.5 17894.9 18244.3 17992.0 17273.8 16186.9 16536.3 194088.1 供
　
水
　
量 境內水量
(萬m³) 2082. 3 2082.3 2082.3 2082.3 2082.3 2082.3 2082.3 2082.3 2082.3 2082.3 2082.3 2082.3 24988.0 境外供水量1
(萬m³) 9080.0 8201.3 9080.0 8787.1 9080.0 8787.1 9080.0 9080.0 8787.1　 9080.0 8787.1 0.0 97830.0 境外供水量2
(萬m³) 6404.0 5784.2 2272.4 6197.4 6404.0 6197.4 6404.0 6404.0 6197.4 6404.0 6197.4 6404.0 71270.0 小計
(萬m³) 17566.3 16067.9 13434.7 17066.9 17566.3 17066.9 17566.3 17566.3 17066.9 17566.3 17066.9 8486.3 194088.0 　
調
蓄
水
量 調蓄水量
(萬m³) 3300.9 3607.4 (1510.0) 2025.0 1243.5 142.4 (328.6) (677.9) (925.1) 292.5 879.9 (8050.0) 調蓄水量分段
小計(萬m³) 6908.3 1510.0 3410.9 (1931.7) 1172.4 (8050.0) 11491.7 注：表中括號內數字為供水量小于需水量時的差值，即調蓄系統應放出的調蓄水量值。

　　有兩種方式可以達到此目的，第一是所選調蓄水庫庫容之和大于或等于11492萬m³。第二是所選調蓄水庫滿足大者即8050萬m³。因為從表1可以看出，以上三種調蓄水量不是連續的，有幾個月的間斷時間。第一種方式比較安全，但所需調蓄庫容較大，第二種方式雖然要求的調蓄庫容較小，但要求有在間隔時間內灌滿水庫的措施。
3.2 調蓄系統
　　調蓄系統可采用幾個水庫聯合調蓄的方法，以保證不間斷供水。經調蓄計算，計算出水庫在每年檢修期間可提供的調蓄水量。然后從地域關系及供水能力考慮，確定使用各水庫調蓄水量的優先順序。如果水庫所能提供的調蓄水量小于需要的調蓄水量，則在檢修期間會出現水廠因原水供水量不足而不能滿負荷運行。解決的辦法有兩條途徑：一是增加水庫的調蓄容量，如擴建調蓄水庫或增加調蓄水庫的數量。另一條途徑可以是增加其它水源的來水量。由于調蓄系統隨各種工況和系統分區而相應變化，是一個復雜多變的系統，這里只作簡單介紹，不再詳盡描述。

4 對微污染水工藝流程的選擇

　　本工程的境外引水均為大型跨流域引水工程，特別是境外引水1全線采用的是明渠輸水，沿途受到嚴重污染。為改善水質在交水點增設了硝化處理工藝，原水水質雖有所改善，但根據自來水公司1999年2月份的原水水質化驗檢測結果，仍有凱氏氮、亞硝酸鹽、B0D₅、礦物油等指標時有超標，屬微污染水源。更何況在交水點上游的大部分水廠，原水未經硝化處理，其污染程度更重，因此，對于這樣的微污染原水，我們采用了以下工藝流程，即在常規處理的基礎上增設臭氧、活性炭深度處理。

　　據有關資料記載：現有自來水廠采用的“預氯化＋傳統處理”的工藝流程，不能有效解決水源水中日益突出的氨氮、藻類等污染問題。出廠水、管網水中氨氮、亞硝酸鹽氮等水質指標經常超標；春末夏初、夏秋之交，自來水廠氯耗出現季節性猛增（2～3倍），并有明顯異味。用“預氯化＋傳統處理”的工藝流程處理微污染的水源水，出廠水中含有多種有毒有害有機物，致突變活性較原水反而增強，并具有明顯的生物不穩定性，從而對居民身體健康構成了潛在的威脅。
國內外有關研究表明：
　　① 預加臭氧能夠改善濾后水水質。與預氯化相比，濾后水濁度更低，濾程更長，單位面積濾池周期產水量增加。
　　② 預加臭氧能夠有效地去除原水中的三氯甲烷母體物，使濾后水再經氯化消毒時的三氯甲烷生成量極微。
　　③ 預加臭氧除嗅作用明顯，與預氯化相比，能夠使過濾出水嗅閾值低一個等級。
　　④ 預加臭氧能夠改變原水中有機物分子結構，使短鏈有機物種類增加，并去除部分有機物，從而使水中有機物總量減少。
　　⑤ 加臭氧處理后，水體的致突變活性得到顯著改善。
　　⑥ 臭氧化和生物活性炭處理技術具有氧化和吸附能力強、能去除多種污染物、無毒害副產物等優點。活性炭對分子量在500～3000的有機物吸附非常有效，尤其對分子量在500～1000的有機物，去除率可達86.7％。
　　實踐證明，臭氧、活性炭深度處理是處理微污染原水和去掉水中色、嗅、味的有效手段。
　　另外，對于跨世紀建設的城市供水工程，在凈化工藝選擇上，不僅要滿足國家現行的《生活飲用水衛生標準》（GB5749－85），還必須按照《城市供水行業2000年技術進步發展規劃》對城市供水水質提出的控制要求，采用較為成熟的深度處理工藝。只有這樣，才能解決不斷惡化的原水水質與不斷提高的出水水質之間的矛盾，才能適應社會經濟的發展和人民生活水平的提高。
　　城市給水工程規劃的目的是充分利用水資源，合理供水布局，提高地區的整體水質和管理水平。給水規劃涉及的范圍廣，牽扯的因素多，尤其是城市用水量的預測、供需平衡分析、供水系統確定等方面，都有很大的難度。以上是我在實際工作中，對給水工程規劃的幾個問題的一些體會和收獲。由于水平有限、時間倉促，文中不當之處，敬請同行批評指正。

參考文獻
　　［1］《城市給水工程規劃規范》 GB 50282－98
　　［2］《深圳市供水水源網絡工程可行性研究報告》（初稿）
　　［3］《水工業學術研討會——香港1999 論文集》