南方某市水资源优化规划设计要点及工程实践

黄 晓

（佛山市禅城区城市规划研究所，广东 佛山 528000）

长期以来，我国很多省市虽然都制定有供水规划，但受制于经济发展水平及历史原因等，还存在相当一部分以分散供水为主的方式。很多地区区区设厂、镇镇产水的局面一直没有被打破。而随着城市的不断发展，水资源也被逐渐开发利用，有些水厂取水口附近已是内河涌的排污出口，对饮用水的水源水质存在安全隐患。目前分散供水导致的水厂和饮用水源地众多、分散的现状，不仅限制着城市发展，也增加了环保执法的难度。

为此，各地纷纷出台水源保护区调整的水资源规划及方案。由之而来的相关安全保障问题越来越受到人们的重视。在水源污染频发的当今形势下，饮用水安全保障规划设计也被提上了议事日程。文章通过对F市水资源规划及饮用水水源保护区的调整相关及其安全影响因素进行分类分析，并对其规划设计要点给出实用、有效的意见及建议，为同类项目提供参考。

1 F市水资源规划及水源保护区调整

南方某地市F市规划部门组织编制的《F市供水系统专项规划修编（2014—2020年）》对该市供水事业的发展起到了较好的指导作用，对加快推进区域供水建设，科学合理地利用水资源，改善区域投资环境，保障人民群众健康，促进区域工业化、城市化进程都具有重要意义。规划到2020年全市共13个饮用水源保护区（不含外市的水源保护区，下同），计划共取消水源保护区10个，调整力度空前。

饮用水水源保护区的优化调整，通常是通过迁移取水口、合并水源保护区以及备用水源引水等工程建设，以保障本地区的饮用水安全。通过统一、全面、前瞻的规划，把水厂取水口迁移到更适合的水源保护区，或者撤销不再适宜取水的水源保护区，把水厂关停后易地重建。易地重建按照新建水厂的相关要求执行。下文以水源保护区优化调整为主讨论水资源优化的规划设计要点。

2 水资源规划设计的基本原则

水资源规划设计，尤其是饮用水源保护区的调整，其必须满足以下基本原则[1]。

2.1 取水口迁移或合并前先进行目标取水口的水资源勘察

对目标取水口，即迁移后的水源保护区进行水资源勘察是取水口迁移的前提条件。经过详细的调研、勘察和评价，取得确切的水文地质资料，可以确保水源水质、水量、水文等条件满足，避免造成工程失误。

2.2 目标取水口水源应符合水体功能区划要求

取水水源、取水口选址及取水量等，应符合相关标准、规范的规定及相关城市规划，且应向有关部门审批。应考虑与工业、农业及水利综合利用，避免水资源缺乏或污染的矛盾。

2.3 水源水量满足设计流量需求

以地表水为供水水源，设计枯水流量的年保证率宜采用90%～97%。

2.4 通过经济技术比较后确定取水口迁移或合并方案

取水口的选择，除考虑取水口迁移工程的基建投资以外，还应充分考虑安全性及日后运行成本，通过经济技术比较后综合考虑确定。此外，还需具备施工和运输交通等条件。

3 水源保护区调整的安全性分析

地表水源饮用水源保护区调整的安全性，关系到水厂能否正常生产、供水水质能否达标、运行成本是否经济。对其安全影响因素进行分析，主要分为以下方面。

3.1 水源水质异常情况

对目标取水口的水质进行安全性分析，对历史上该流域上的水质异常事件，尤其是突发性污染事件的筛查、整理及分析，评价该取水口水质方面的风险。

一般地表水源水质污染源按污染特征包括工业源、农业源、移动源、居民生活源、自然灾害源等五大类。除对目标取水口的污染源进行分析以外，还可对易发、典型或潜在的高风险污染物进行分析，通过分析研究其污染发生频次、污染浓度、物理化学性质、毒性影响、去除方法等，为工程论证提供数据支撑及依据。

3.2 长距离管道输水形式

长距离输水的安全问题是水源保护区调整项目中必然要考虑的问题[2]。通常长距离输水采用两种形式：管道输水、明渠或暗渠输水。其中，管道输水具有安全性更好、水质受周围环境影响少、渗漏损失少、占地面积少、不受地形条件限制等优点，得到更广泛的应用。但管道输水也具有需要水泵加压、耗费电能、投资及运行成本较大等缺点。应通过经济技术比较，综合考虑后确定采用何种形式。值得注意的是，水源保护区调整的输水管道所在区域的规划变化也会可能造成该管道需要更改走向。在进行输水管道走向的设计方案的综合比较时，应充分考虑所经地块近期及远期的发展规划。

3.3 设备安全性

水源保护区调整后，原水通过取水泵站提升（或利用地势重力自流）及长距离输水管道后，进入水厂生产工艺流程进行处理。无论是泵站水泵机组、水质监测仪器，还是通信、控制设备，水厂设备的安全性在取水口迁移及水的净化处理过程中都起到至关重要的作用。

3.4 调度运行模式

因水源保护区调整涉及长距离输水，水厂的调度运行模式显得尤为重要。调度运行模式不仅直接关乎水厂的运行电耗等成本，还会影响水厂能否稳定、安全、连续运行。尤其是长距离输水导致从取水泵站到生产构筑物间的反馈时间过长，如果调度人员实践经验不足、沟通传达不畅或信息交流存在异议，就有可能使原水量不足而导致停产的生产事故。

4 水资源优化规划设计要点分析

4.1 加强水源水质监测

在水源保护区迁移整合后，集中取水的水源水质的监测显得尤为重要。通过人工监测、在线监测等手段对水源水质进行检测分析，有条件的地区可以在水源的水质监测基础上，建立起水源水质预警系统，即通过对一定时间内的水源水质历史数据进行分析和评价，推测其未来的变化趋势，根据实际情况及设定的阈值，从而预报警情。

4.2 输水管道安全强化

（1）设置排气装置。设计在管道的最高点及每隔一段距离设置排气装置，排除积存在管道内的空气或其他气体，以防止气阻造成运行失常。

（2）做好管道防腐。为防止土壤的侵蚀，埋地金属管道表面应涂防腐漆，或用浸渍沥青的玻璃布和麻布等包覆。埋在腐蚀性较强的低电阻土壤中的管道须设置阴极保护装置。地面上的金属管道为防止大气腐蚀，也应在表面上涂覆各种防锈漆。

（3）做好管道标识。当管道种类较多时，为了便于操作和维修，在管道表面上涂以规定颜色的油漆，以资识别。室外管线需做好安全标识，并喷涂上权属单位及爆漏应急抢修电话。

（4）配置辅助设备。为防止水泵停电或关机时水的倒流，水泵出口需设置止回阀，以防止回水倒灌。在输水管道上开闭动作频繁的阀门，优先采用电动或液压阀门，以便操作。

（5）做好管道监控。对长距离输水管道的压力、流量等参数进行实时、连续的监控，及时发现爆管事故，以便迅速作出反应。

（6）开展管道巡查。定期对输水管道进行巡查，检查排气装置、阀门、压力流量监控设备等是否正常，排查管道有无出现跑冒渗漏现象，并查看水文地质条件的变化、管道所经区域有无违法施工等，及时排除管道安全隐患。尤其是在暴雨、台风、洪灾等极端天气时，需要加强巡查。

4.3 水厂设备安全强化

（1）选用高性能低维护的设备。设计时尽可能选用行业内比较成熟、高性能、稳定、安全、自动化程度高、维修率低的设备，对更换率高的零件、配件需准备充足备品备件。

（2）水厂设备升级改造。对泵站水泵机组、投加设备、电气系统、自控系统等进行升级改造，提高设备自动化程度，有条件的水厂可实现水泵机组节能降耗、输电线路双回路供电、综合保护系统升级、PLC远程自动控制、数据联网通信等改造目标。

4.4 取供水调度模式优化

由于水源保护区调整长距离输水的滞后性，为避免调度运行失误造成停产事故，对调度模式进行优化调整。

（1）水厂泵站联动调度。对水厂的一级泵站、二级泵站进行联动调度。水厂中控室工作人员密切关注清水池水位及用户管网压力变化，对两个泵站的水泵机组进行联动调度，通过合理调度，控制合适的清水池水位。

（2）片区联网供水调度。对于多水厂联网供水的片区，负责总调度任务的调度中心可以通过水力建模、试算、压力试验等，探索最优的组合联网调度方式。由于长距离输水使取水口迁移水厂的取水泵站电耗大大增加，调度中心需综合考虑各水厂整体的运行电耗水平、操作强度及可行性，从而确定片区联网调度方案。

（3）旧取水口应急备用规划。在旧取水口水源水质达标、不影响相关单位及个人、不触犯相关法律法规的前提下，进行旧取水口作为应急备用水源的规划设计。如果在新取水口水量、水质发生异常或设备故障时，将旧取水口作为应急取水的备用水源，提高供水安全保障性。

5 工程案例

该市分别于2009年、2018年完成了第二水源项目首期第一阶段工程及后续工程建设，包括100万m3/d规模的取水泵站、40万m3/d供水规模的水厂、35万t/d规模的加压泵站以及超过50km配套输水管网，总投资超过12亿元。建成后标志着一市三区西江、北江“双水源”供水格局的基本形成，更好地保障饮用水供水安全（见图1）。在该工程完成后，关停此管网覆盖的供水区域内的设施老旧、规模较小、水质难以保证的小水厂，取消小水厂的水源保护区，释放大水厂产能，实现水资源的优化整合规划目的。

图1 F市第二水源项目示意图

6 结束语

在对饮用水水源保护区调整并进行水资源优化规划的时候，应遵循相应水资源勘察等的基本原则，并从水源水质、输水管道、水厂设备及调度模式等方面进行强化设计，以保障饮用水安全。