畢延齡

　　【摘要】 本文詳細回顧了北京市自來水事業創業90年的歷史，記述了北京市自來水從無到有、由小到大、從落后到現代化的進程。從北京市自來水事業的發展，映射出我院四十五年來給水專業的主要業績。
　　【關健詞】 北京 自來水 歷史 回顧 發展

　　北京的自然、地理條件均很優越，自公元907年遼國建都以來，歷經遼、金、元、明、清各朝，至今已有1093年之久。北京背靠燕山山脈，前有渤海海灣，地形開闊，土地肥沃，氣候良好，交通方便，水利資源豐富。位于永定河與潮白河兩大水系之間，市區北有南北沙河匯流而成的溫榆河，中有長河、通惠河水系，南有蓮花河、涼水河水系，地表水水源豐富，水質良好。地下水也很豐富，到處打井都有水。因此，為人類聚居、長期建都創造了優越的基礎條件。
　　解放前，永定河經常泛濫，對人民的生命財產造成極其嚴重的損失。國民黨時期，在永定河水流出山峽、坡度變緩、河面變寬的地段，為保證北京的安全，曾在河的南堤設有爆破段。在洪水期裝好炸藥，必要時將南堤炸開，將洪水瀉到小清河，流向河北省，以保證北京的安全。據說，此河過去叫無定河，乾隆年間為減少洪水的威脅，皇帝將無定河的名稱改為永定河，以期得到永遠安定。結果仍未實現。到全國解放后，在國內第一個修建的大型水庫，就是官廳水庫（22億立米）。隨后又在官廳上游，修建了一些中小型水庫。所以自解放以來至今，永定河從未發生過一次泛濫。
　　北京的東北面是由潮河、白河匯合而成的潮白河。歷史上也多次發生洪水泛濫，沿河農民均有十年河東十年河西之說。自1958年水利化運動期間修建了密云水庫以來，40多年一直也未出現過洪水，而是把洪水積蓄起來，作為北京城市工農業用水的主要水源。
　　市內的幾條小河在1900年以前，由于沒有現代化的工業，城市人口也少，河水基本沒有受到污染。在市區下游通惠河的出口二閘地段（現高碑店一帶），閘前的水清澈見底。據說在閘旁夏季設有涼棚，每到夏季市內游人常到此游玩，在涼棚內飲茶納涼。當時游客用制錢（銅錢）投入閘前水中，閘旁的童子立即跳入水中取出領賞，以此作樂。說明當時通惠河的河水不象現在，而是清澈見底。
　　在地下水方面，市區正處在永定河沖積扇的中部，全部市區均有豐富良好的地下水。在西部為潛水，埋藏深度很淺，在豐水期甚至溢出地面，如西南部的萬泉寺、西北部的萬泉莊，萬泉河由此而命名。由于水量豐沛在西北部開發了大量稻田，使海淀區西部六郎莊、北塢、蘇州街一帶形成江南景象。西南郊則開發了大面積的菜田。在市中心區，潛水埋深只不過2～3米，到東部逐漸形成承壓水。深層地下水由于水源標高較高，而形成西北郊清河一帶的自流井，和東直門外一帶的滿井和自流井。市區的潛水水質，受長期人類活動的影響，生活污水滲入地下，從而使表層地下水受到污染，水質變硬，水中硫酸鹽、氯化物、鈣鹽、鎂鹽均在提高，總含鹽量上升，形成平時所謂的苦水，而不適于飲用。深層的地下水仍保持良好的狀態，成為平時所謂的甜水，即礦化度較低的水。原來北京宮廷用的是玉泉山的泉水，水質良好，被命名為天下第一泉，每日用水車拉到宮內供皇帝使用。老百姓則以甜水井（深井）的水作為飲用水，以淺水井的水即苦水作為洗滌用水。市區內有許多大、小、深、淺不同的井，為市民提供不同水質的甜水或苦水。在水井處大多建成高臺，以防地面雨水和污水流入井內使井水受到污染。在井上根據取水多少和水位深淺不同，采用不同方式取水，有的用桔槔，有的用扁擔木桶，有的用井繩水桶，大量的是用轆轤取水。大多戶市民是用扁擔水桶自井臺挑水回家，倒在水缸中使用。在富有的人家和沒有勞動力的人家，則由送水的水夫用兩側裝有100升左右木桶的獨輪車推水到用戶，再將兩個大木桶底下的木塞拔開，向小木桶內放水，再用扁擔挑到用戶倒人水缸，這種供水方式一直延續到北京解放。
　　在清朝末年戊戌維新后，開明的民族資本家提出、經滿清政府批準，在民辦官助的條件下，向國外招商建立了北京最早的自來水公司，叫作京師自來水公司，于1910年開始供水。最初只向宮廷和王公貴族、使館、洋行、政府機關、行政要員住宅和富有人家供水，后來逐步擴大到市區百姓，取代水井，改用自來水。
　　當時自來水的水源，是在東直門外東北方向約15公里處孫河鎮的溫榆河上取水，溫榆河的水源是由北京西郊山前的泉水，與沿河的地下水溢出而形成的南沙河和北沙河，在沙河鎮東匯合而形成的。溫榆河流經孫河鎮，在孫河橋下游的河灘地建有取水泵房和鍋爐房，內裝2臺蒸汽活塞水泵，將河水抽升到孫河鎮東側的凈水廠。在水廠中，經過自然沉淀和慢濾池過濾處理后流進清水池，再經裝有兩臺蒸汽活塞泵的第二泵站，將處理過的水通過2條DN400鋼管送到東直門水廠（即現水源一廠）。
　　孫河水廠的水進入東直門水廠的來水亭，在來水亭的水池中加漂粉，進行消毒后流入清水池、配水井。在水廠中設有鍋爐房和汽機房。在機房裝有2臺300HP的雙活塞往復式活塞泵。汽機轉速較慢，中間有一大型鑄鐵飛輪，在飛輪兩側各由曲軸驅動一往復式雙活塞水泵，每個活塞兩側均設有進出水閥，閥門上有空氣室以減少水錘壓力。泵出水后又經一氣罐，緩沖活塞的沖擊壓力，再通過一丁字管與一鋼制水塔相聯，然后送人市區管網。水塔高約54米，容積約750立米。全部均為鋼結構，并鑲有鋼制龍形飾物，風鈴等，甚為壯觀。全部供水設備能力約為每日25000立米。
　　到1930年左右，由于凈水能力不足，在孫河水廠增加混凝沉淀池及快濾池。隨后進口美國W＆T加氯機，改用液氯代替漂粉進行清毒。再后又改用電機離心水泵代換蒸汽往復泵。自通縣城南電車公司發電廠架設35KV輸電線路40公里，經東直門到孫河。購買了德國AEG電機和KSB水泵，由孫河向東直門輸水。在東直門電機房購買美國西屋公司的電機水泵，代替原有的汽機向市內供水。
到1937年日軍侵華占領北京，自來水公司被日軍接管。日本軍管后，首先對北京進行水文地質勘察，開始在孫河向東直門水廠輸水管道西南段，沿管道鑿井。使用木制井架電機驅動的沖擊式鑿井機，用泥漿護壁，沖擊式鉆頭鑿井，活塞洗井。在東直門水廠的修鑄廠內研制成鑄鐵井管，作到DN350，井深100多米。開始井中水位較高，能自流甚至噴到地面上1米多，初期沿輸水管鑿井13口。在NO.5和N0.8號井處設集水井，各井用自身壓力自流到集水井，再經泵提升壓人孫河至東直門水廠的輸水管道，送到東直門水廠。在使用一階段以后，由于開采量加大，地下水水位下降，自流水量減小。又將自流集中抽水方式，改為在各井建地下式井室，將臥式離心電泵裝于地下，以適應地下水位下降的要求。后又在東直門水廠廠內鑿井5口用臥式泵抽水，最后在廠北鑿井4口，吸取廠東井的教訓，改用日本制造的立軸深井泵抽水，以適應地下水位下降的需要。在此同時，為解決管網中局部壓力不足，在市區管網中的宣武門、水月庵、刑部街、甘石橋、祿米倉、馬匹廠等6處各鑿補壓井1口。自井中抽出水后直接壓人管網，以補足局部管網壓力不足。當時全部水源井共有28口。由于井水水源能力增長，溫榆河徑流減少，以及北京郊區八路軍游擊隊活動加強，日本人不得不放棄孫河水廠水源，改用地下水代替河水水源。隨后又在安定門外建設安定門水廠。沿黃寺路鑿井9口，在中軸線附近建設水廠。全部采取戰備型式，泵站、變電站、水源井等均為半地下式外加土圍墻。一直到1945年日本戰敗投降，也未能建成投產。此階段供水對象仍只限于機關單位和少數住宅，普及率較低。雖然當時北京為100多萬人口的大城市，但供水量僅為每日3萬多立米。
　　1945年日本投降，國民黨政府接收，成立了北平市自來水公司管理處。后又于1947年改為民營，直到1949年解放。這4年間基本維持原狀，在水源方面僅作了安定門水廠供水的準備工作，一直未能供水。在管網方面僅用自孫河拆回的DN400 輸水鋼管，修了一條自安定門到騾馬市的配水干管。配水量增加到每日4.4萬立米。同時招收了一些技術人員，后來成為公司的技術骨干。
　　1949年春北京解放，由于地下黨組織工人護廠，在解放過程中公司未受到任何損失。人民政府接管了北平自來水公司以后，消除了國民黨在公司中的殘余勢力，成立了軍管的北京市自來水公司，當時有職工400余人。由于戰爭的影響，城市居民減少，市場未能全部恢復，日供水量由每日3.8萬立米降為每日3萬立米。當時東直門水廠水源地由于地下水開采量減少，地下水水位由原已降到地下6～7米的深處迅速回升了3～4米，于是封閉了10口井（原有廠內5口、廠東13口、廠北4口、市內6口補壓井，共28口井）。同時改變服務方向，向廣大勞動人民供水，大力提高供水普及率。在大街小巷設立公用水站，很快使廣大勞動人民均能喝上清潔衛生的自來水。雖然供水設施標準較低，但能在短時間內將供水普及率提高到城區91.54％，郊區67.17％，取得領導和群眾的滿意。
隨著3年經濟恢復和北京又定為首都，城市政治、經濟、文化均得到迅速的發展，用水量也隨著工農業發展和人口增加而又突破解放前的每日4萬立米。到1955年每日供水量全市為19.87萬立米（市區18.93立米）。于是又把封閉的井打開，把未完工的安定門水廠補充完善開始供水。后又接收了西郊新市區的自來水，長辛店的自來水，和通縣的自來水。在人代會的提案推動下，建設了門頭溝礦區的城子水廠和梁橋、鱷魚溝水源，以及南口水廠，進一步擴大供水范圍。
　　在第一個五年計劃時期內，由蘇聯專家協助制定了五年經濟發展計劃和首都城市發展規劃，開始了有計劃按比例大規模經濟建設和城市建設。首先使安定門水廠供水，繼之擴建東直門水廠和安定門水廠。東直門水廠由22口井擴大到25口井，安定門水廠由9口井擴大到20口井。隨后根據當時水源均在東、北方向和管網較長，開始在對置位置城市西南方尋覓新水源。發現市西南郊蓮花池、馬連道一帶地下水豐富、水位較高，當即以探采結合的方式，在灣子處鑿井4口，并以補壓井方式供水。通過4口井的施工和使用，說明該處地下水資源確實豐富，水質良好，適合建造水廠。于是繼續擴大開采，鑿井12口，建立解放后全國第一座自行設計自行施工、全部使用國產設備的大型地下水水廠，命名為水源四廠。共有水源井12口（當時西郊的3口補壓井叫三廠），供水能力為每日10萬立米。該廠開始使用了水源井遙控技術，解決了水源井分散、數量多、用人過多的缺點。在配水泵站中開始使用液壓閘閥，解決了開停水泵時的繁重體力勞動。為了滿足用水量不斷發展的需要，第四水廠投產后，又在市區西偏北扳井村一帶打試驗性生產井。結果單井出水量比四廠還大，達到每小時600立米以上。于是繼續設計一大型水廠定名為水源三廠，設計能力為每日16.4萬立米，共有水源井12口，在1958年建成投產。該廠當時使用了DN600的管井，是國內最大的管井，每井安裝當時國內最大的16JD型深井泵，單臺出水每小時600立米。配水泵站在國內首先建設成與泵房隔開的控制室，全面直接控制水源井和配水泵，改變了長期在泵站內值班噪聲的干擾。后來對第三水廠又進行鑿井擴建，擴建后水源井增加到52口，能力擴大到每日50萬立米。在此時期于管網中安裝了國內最大的DN1200鑄鐵管的阜四干線和南城干線，在管道接口方面學習蘇聯先進經驗，使用了石棉水泥油麻接口和石棉水泥膠圈接口，代替了昂貴的青鉛油麻接口，節約了大量資金，簡化了操作，并提高了管道接口柔性。在此階段把一些水廠中原有的、自安裝以來從未得到過應有檢修的設備和管道進行了全面徹底地檢修，并建立了按計劃定期檢修的制度。在運行上建立了三班倒班的經濟安全運行制度、各種設備的操作規程、安全規程、生產管理和獎勵制度以及以公司為中心的全面經濟運行的合理調度制度，保證了首都用水的不斷增長的需要和安全、高質量、經濟運行，保證了首都政治經濟文化的高速發展。當時的工程建設最初是以自營為主，冬季進行設計和冬訓，夏季進行施工。開辦培訓班和接受市內自行培養的中專生，組成自己的技術隊伍，通過幾年工程實踐的鍛煉，培養了一批工人干部、技術干部和技術工人，再加上當時切實地實行新民主主義按勞分配政策，調動了一切可以調動的積極因素，使工程達到了多快好省的要求。這階段的供水工作，已由普及而轉向提高，開始把設在街道上的公用水站逐漸轉入戶內，以免除了用戶每日辛勤挑水的繁重體力勞動，使用水量由每人一天幾升提高到二、三十升。另一方面在新建的住宅樓中，均設有完整給排水設施，一但從平房內搬進新建的樓房，用水標準立即提高到每日百升左右，衛生條件取得明顯改善。市區用水量由解放初期的每日3萬立米增長到1955年每日6萬立米左右。
　　自1955年開始，為了進行大規模經濟建設，首先成立專業隊伍把基本建設與生產管理分開，把市政各單位的設計人員集中成立市政設計院，把市政各單位的施工人員集中到市政工程局，成立了幾個專業市政公司。從自來水公司中調出了大量技術人員和技術工人。
　　自1956年公私合營、整風反右、農村合作化以后，1958年成立了人民公社，緊接著大躍進，大煉鋼鐵，大刮共產風，在工農業建設上盲目地追求高指標，破壞了有計劃按比例的建設方針。由于市政設施不能直接增長產值而得不到應有的重視，形成比例失調，連年出現供水不足，只得以少量投資作些應急措施，結果是越應越急。在此時期市區的永定河沖積扇的地下水，由于大量開采，開采總量已超過年6億立米的補給量，而形成地下水位連年下降、水質連年惡化、地面不斷下沉的嚴重現象，但又不得不繼續擴大開采。這些年的工程，如在管網中分散打補壓井直接供水的百井工程，在地下水貧乏的東北部粉細砂地區打井的第五水廠工程和在水質惡化的污灌區打井的第七水廠工程，效果均不理想。為了解決東部工業區用水建設簡易的第六水廠，由于建設標準過低，出水水質低劣，不能滿足用戶的要求，不得不在1963年和1998年兩次改建，反倒造成浪費。
　　到70年代初調整時期，用水量有所降低。為了從根本上解決市區用水，水源選擇開始跳出永定河沖積扇的圈子，進入潮白河沖積扇的密、懷、順地段。此時該地段（該地段為密云水庫水的灌溉區）只有少量農灌井開采，基本處于原始狀態，水量豐富，水質良好，但距市區較遠，要建設長達40多公里的大口徑輸水管道才能供水。由于該地區滲透系數特別大，單井出水能力可以到每時2000立米以上。但由于受鑿井能力和國產深井泵能力所限，最大只能鑿到DN800的管井，最大國產深井泵只能到每時900立米。于是因地制宜地設計了以兩口管井為一組的組井，有效地減少了水源井的用地和輸水管道的長度。每組井出水量為每時1800立米，共37口井，有效能力為每日42.9萬立米。輸水管為DN2000長40公里，在輸水管的最低點，孫河鎮附近設加壓泵站再提升到三環東北角的配水廠，以減少管道工作壓力，節省鋼材。當時，鋼材水泥和資金均極度緊張，此工程自1974年開工直到1982年才竣工供水。在輸水管道的管材上，由于材料供應極度困難，采用了鋼管預應力管、離心鋼筋砼管、拉模現澆鋼筋砼管等多種管材，艱苦奮斗了8年才投產供水。由于潮白河水硬度較永定河為低，因此第八水廠的水質在北京各水廠中最為良好。投產后又經挖潛改造能力達到每日50萬立米，是國內規模最大水質最好的地下水水廠。
　　第八水廠投產以后北京市供水能力增加較大，供水情況明顯好轉，但由于過去欠賬過多，到九十年代又出現供水不足，而且市區地下水連年超采，情況進一步嚴重。密、懷、順地區地下水經第八水廠開采后已近于平衡，吸取市區的教訓也不宜再擴大開采。因此新的水源只有面向地表水。北京地表水水源主要是官廳、密云兩大水庫，其中官廳水庫已受到較嚴重的污染，再加以上游修建較多的中小型水庫的截流和庫區多年的淤積，年供水量也在逐年減少。只有密云水庫有43億庫容，上游基本沒有工業，水源基本未受到污染，水質保持在一二類之間，適合作為生活用水水源。但密云水庫距市區遠達80公里，雖有京密引水河道引水到頤和園、八一湖進入市區，但沿河仍有一定污染，且冬季輸水困難。另外北京一直使用地下水，對地表水的建設和管理缺乏經驗，再加上建設長距離輸水大規模地表水廠，投資大、工期長，遠水難解近渴。于是市政府決定，由房山石化經西郊田村山的供水系統代輸原水每日17萬立米，在石化田村水廠東側新建田村山水廠，能力為每日17萬立米，以期達到早期投產和練兵的目的。但由于此水源系統在冬季只能用官廳水庫的水源，且冬季流量較小、稀釋能力差、水質污染更為嚴重，因此不得不采用臭氧和活性炭的深度處理。為解決此問題，申請國家拔給200萬美元外匯，于1983年組團到日本考察、采購臭氧設備，購得5kg／h03發生設備5臺套，在田村山水廠安裝了4臺套（第5臺后來安裝在此水系的長辛店水廠），進行深度處理。1985年6月田村山水廠投產，為國內第一座大型深度處理的水廠，也是第一座使用大型進口設備的水廠。
　　自1985年田村水山廠投產后即開始籌建第九水廠，經國家批準以密云水庫為水源，自懷柔水庫取水，在清河以南花虎溝建凈配水廠。總體規模為每日100萬立米，一期建設每日50萬立米。此時期已開始改革開放，因此特批準了總投資5％的外匯進口國外技術先進的關鍵設備，以提高國內水廠的技術水平，共用外匯額度724.57萬美元。第九水廠于1986年開工1988年7月1日通水，解決了當時供水緊張情況。在第九水廠建設過程中為保證生命線工程的安全，對一期的單條DN2200、43公里輸水管道采用了鋼制管道，在國內首先大規模使用了水泥砂漿襯里，取得良好的結果。在取水配水泵站中首先采用了1500KW和2500KW變頻調速電機驅動水泵，取得了節約電力、供水壓力平穩、調度方便的成果。在配水泵的出口使用了高質量的轉芯閥，起到了水錘防護功能。加藥采用計量泵，加氯使用了自控的真空加氯機，均取得良好的效果。全部水廠工藝過程采用了儀表自動監控，提高了工作質量和供水可靠性。雖然只用總投資5％的外匯，就使得九廠一期達到80年代世界先進水平。在水的凈化技術上使用了先進、成熟的機械攪拌加速澄清池和大型虹吸濾池以及活性炭濾池，保證了出廠水達到無色、無臭、濁度基本在0.2NTU左右的優良水質，得到國內外的好評。
　　九十年代即開始著手九廠二期工程，該工程使用了日元協理基金貸款。為了供水安全改為自密云水庫的潮河部分取水，以保證在白河大壩處不能出水的情況下還能取水，同時也可免受密懷段明渠和懷柔水庫的污染和事故的影響。采用巖塞爆破的方法直接伸入庫中取水。密云懷柔間的輸水管道采用了日本久保田公司生產的、世界最大口徑的DN2600、K型接口的球墨鑄管。這種鐵管不只強度高，且能適應形變，防腐性能高，再加上有水泥砂漿襯里，壽命可在百年以上。接口為壓塞橡膠圈能適應變形的K型接口，施工時可以單口試水壓，運行效果良好。凈水廠在一期的基礎上改用豎流式波紋板反應池、側向流波形斜板沉淀池和無煙煤均質濾層氣水反沖洗濾池及活性炭吸附工藝，于1995年投產。此期工程由于使用了國外貸款，所以工程中使用了大量進口球墨鑄鐵管，全部設備基本進口，而且還在國內首先建成了大型給水污泥處理設施。投產后出水水質良好，滿足了九十年代用水量繼續增長的需要。
　　在九廠二期投產后即籌備十廠的建設，當時為了用地上和管理上的方便，改變了在東郊建設十廠的規劃，而在九廠的東側繼續擴建，成為九廠三期。規模仍為每日50萬立米，此項工程仍為日元貸款，工藝也基本與二期相同。于1999年7月投產取得與二期同樣的良好結果。
　　在九廠一至三期建設的同時，也在配合城市管網的建設，逐漸建成了以三環路為基礎的DN2000～DN1600的環形干管，形成了以西北為主的多水源供水的大型管網。由于自然條件的形成，在東南方面缺少水源，于是1997～1998年在環網的東南角分鐘寺附近建設了一座日供水能力為8萬立米的補壓泵站，挖掘管網夜間輸水的潛力，夜間將水送到補壓泵站的清水池中儲存，以供次日高峰用水時向管網內補水增壓，調節管網末端的供水不足。
　　在管網建設的同時在管網中布置了30個壓力控制點，設立了遠傳測壓站，隨時將管網壓力傳送到公司中控室，以便據此進行多水源的全面經濟調度，以達到壓力均勻，節約用電的目的和在事故時能作出合理的應急處理。
　　到目前為止北京市自來水公司已供水九十周年。市區共有7座地下水水廠，3座地表水水廠，1座工業用水水廠，1座補壓廠，若干口補壓井，全部生活供水能力為每日310萬立米，工業供水能力每日17萬立米。
　　在全部供水能力每日327萬立米中，除去1955年我院建院前的每日19.87立米（約占全部供水能力的7％）供水能力外，其余占全部供水能力93％的自來水廠和輸配水干管工程均為我院所設計，是我院建院45年以來給水專業為首都建設所完成的主要業績。