对给水工程规划的几点认识

马郁

　　【摘要】 本文结合新实施的《城市给水工程规划规范》和某城市给水工程的规划内容，提出了对给水工程规划的几点认识。
　　【关键词】 给水工程 规划 水量 调蓄 工艺

　　《城市给水工程规划规范》（GB 50282－98）已于1999年2月1日开始实施，此规范适用于城市总体规划的给水工程规划。其内容主要包括：预测城市用水量，并进行水资源与城市用水量之间的供需平衡分析；选择城市给水水源并提出相应的给水系统布局框架；确定给水枢纽工程的位置和用地；提出水资源保护以及开源节流的要求和措施。今年三月初，本人有幸参加了南方的一个城市的给水工程规划工作。结合此工程对给水规划的特点有了一些粗浅的认识，下面就以下几个方面谈一些看法。

1 水资源利用

　　凡是可用作城市各种用途的水均为城市水资源。它包括符合和经处理符合各种用水水源水质标准的地表和地下淡水，目前海水利用和污水回用作为城市用水的补充水源也日益受到人们的重视。对于关系到国计民生的水资源的利用和开发，要从城市发展的需要出发，统筹规划，合理调配。当城市水资源贫乏，需要外域引水时，《水法》第二十一条有如下规定：“兴建跨流域引水工程，必须进行全面规划和科学论证，统筹兼顾引出和引入流域的用水需求，防止对生态的不利影响。”
　　我们所接触工程的水资源既有地下水、地面水（本地水库水）、中水及海水利用，又有长距离的境外引水。如何合理地利用这些水资源，并进而进行合理的给水系统布局，我们具体情况具体分析，制定了切实可行的措施。
　　首先本地区的地下水资源比较贫乏。例如某镇为缓解用水紧张情况，曾打了8口井，但井的产水量很小，每日产水量仅为3000m³左右，还有一些井几乎是干井。由于地下水的开发受储量和开发条件的限制，故根据地方特点，地下水不宜作为集中用水水源，只用作零星、分散的、少量的补充用水。
　　其次本地区的现有水源主要来自中、小型水库自产水，且有相当一部分小型水厂是利用此水源的。本地水资源的取舍，主要取决于水库枯水流量保证率下的可供水量。根据城市的性质和规模，枯水流量保证率采用97％。另外水库水的水质也是一个很重要的决定因素，应符合《生活饮用水水源水质标准》（CJ 3020－93），保证水体不受污染。
　　通过对本地区小型以上且与水厂相联系的水库，97％保证率下可供水量的分析计算，来确定哪些水库可以、哪些水库不宜做为水厂的原水水源。对那些原水水量供应明显不足的小水厂，建议逐步关停。这样既能保证供水安全，又能解决水厂布局零散、分布较广、规模较小的现况。
　　另一方面，为充分利用本地水资源，在有条件的情况下，可采用扩建水库、加高大坝、水库联合调度等措施，减少水资源的浪费。
　　再次，由于本地区境内水源的不足，需兴建境外引水工程。长距离的境外引水工程规模大，耗资多，对城市的发展和人民生活的提高有着举足轻重的作用。境外引水工程设计要合理，施工要严把质量关。为减少沿途污染，全线应暗渠化；若需停水检修，检修期要尽量缩短，并采取相应措施，保证供水安全。
　　还有污水回用及海水利用是解决水资源短缺、缓解水的供需矛盾的一项重要措施。在规划和设计城市污水处理厂时，必须同时考虑污水回用。也需要政府有关部门加强污水回用的政策法规建设，建立、健全污水处理和回用的管理机构，并利用经济杠杆，积极引导用户使用回用水。使人们不断提高环保意识和强化水资源短缺的危机感。提高人们的污水回用意识。利用沿海城市的有利条件，在海水水质满足海水利用要求的前提下，建立、健全海水利用的管理机构，加强海洋环境保护，促进海水利用持续向前发展。海水的利用方式目前主要有两种，一种是海水直接利用；另一种是海水淡化，做生活饮用水。但海水淡化受技术及经济的影响，大规模生产较困难，且成本较高。因此海水利用多以第一种方式为主，其应用范围主要为：工业冷却用水；生活杂用水（如冲洗厕所等）；市政用水。
　　由于污水回用与海水利用在我国起步较晚，为了促进其发展，还有待于开展这方面的专题研究。

2 需水量预测

　　需水量预测是一个比较复杂的问题，它牵扯的因素多，应结合城市的性质、规模、产业结构、国民经济发展和居民生活水平等相关因素加以考虑。另外，城市的流动和暂住人口对城市用水量也有一定影响。在需水量预测中，应充分深入调查，尽量使需水量切合实际。需水量的预测方法有很多，下面介绍的是两种比较简便的方法。
　　城市需水量预测可采用人均综合用水量（包括生活、公共设施、绿化、市政、商业及服务业等），即生活用水指标来预测生活用水量；采用万元产值耗水量来预测工业用水量。城市规划人口、生活用水指标、万元产值耗水量指标等是根据城市总体规划确定的。需水量计算公式如下：
　　生活用水量＝生活用水指标（升／人·日）×规划人口数
　　工业用水量＝万元产值耗水量（m³／万元）×万元产值
　　渗漏及不可预见水量＝（工业用水量＋生活用水量）×10～18％
　　总需水量＝生活用水量＋工业用水量＋渗漏及不可预见水量
　　另一种方法是根据详细规划用水标准预测用水量。详细规划用水标准包括：生活用水标准（升／人·日），商业服务用水标准（升／m²·日），行政办公用水标准（升／人·日），宾馆、酒店用水标准（升／床·日），浇洒绿地用水标准（升／m²·日），标准工业厂房用水标准（升／m²·日）等。
　　总需水量＝生活用水量＋工业厂房用水量＋商业服务用水量＋行政办公用水量＋宾馆、酒店用水量＋浇洒绿地用水量＋其他用水量
　　其他用水量＝（生活用水量＋工业厂房用水量＋商业服务用水量＋行政办公用水量＋宾馆、酒店用水量＋浇洒绿地用水量）×15％
　　采用分类指标计算用水量要求各分区详细规划较为完善，各用地功能、人口与占地划分较为细致，实际调查资料较为充分。

3 调蓄系统

　　如上所述，本工程所在城市因本地水资源不足，境外引水就成为其主要水源。境外引水工程一般需要定期检修，检修期为每年20～31天，其它时间按平均日供水。但城市用水量是逐日逐月变化的，各水厂及供水支渠均按高日水量设计，水源按平均日送水，其水量满足不了高日水量的要求，低日又有富裕。如何解决这个问题，同时又能保证在境外引水工程检修期间，水厂能正常运行？那么就必须设置调蓄系统。即调蓄系统的两大作用是：一是在水源停水检修期间，调蓄系统要保证各水厂的原水供应；二是要弥补高日水量的不足，同时又要接纳低日的富裕水量。下面就本工程的一些情况，作一个简单介绍。
3.1 调蓄水量的计算
3.1.1 月分配系数
　　月分配系数是根据各水厂或供水公司逐日、逐月供水量的实际统计资料分析计算得来的，资料、数据必须可靠、准确。
　　经实际用水量调查统计计算，得出年用水量的月分配系数如下表所示。

各月用水量占全年用水总量的百分比 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 调蓄水量计算
　　本工程境外水源有两个。境外水源1的检修期为每年12月份，检修期为一个月；境外水源2的检修期在每年3月份，检修期为20天。
　　月需水量＝规划年全年的需水量×月分配系数
　　境内水源月平均供水量＝境内水源年供水量／12
　　境外水源月平均供水量＝境外水源年供水量／（365－检修天数）×当月供水天数
　　则月调蓄水量为：
　　月调蓄水量＝境外水源月平均供水量1＋境外水源月平均供水量2＋境内水源月平均供水量－月需水量
　　若按规划年总需水量为19.4亿m³，境内水量按全年平均计算。境外水源1供水量为9.78亿m³／年，12月份停水检修，按334日平均送水，平均每日送水292.8万m³／d；境外水源2供水量为7.127亿m³／年，3月份停水检修，检修期为20天，按345日平均送水，平均每日送水206.6万m³／d。据此，算出每年12月份境外水源1停水检修时，需要的调蓄水量为8050万m³。每年3月份境外水源2停水检修时，各水库应放出的调蓄水量为1510万m³。每年七、八、九月份高峰用水季节，为调节高日用水与平均日供水的差额水量，全市各调蓄水库应放出1932万m³水量。以上三种调蓄水量之和为11492万m³。所选调蓄水库库容要满足11492万m³调蓄水量的要求。调蓄水量计算见表1。

表1 项目 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 十一 十二 总计 需
水
量 月分配系数
(％) 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
(万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 境内水量
(万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
(万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
(万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 小计
(万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 　
调
蓄
水
量 调蓄水量
(万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) 调蓄水量分段
小计(万m³) 6908.3 1510.0 3410.9 (1931.7) 1172.4 (8050.0) 11491.7 注：表中括号内数字为供水量小于需水量时的差值，即调蓄系统应放出的调蓄水量值。

　　有两种方式可以达到此目的，第一是所选调蓄水库库容之和大于或等于11492万m³。第二是所选调蓄水库满足大者即8050万m³。因为从表1可以看出，以上三种调蓄水量不是连续的，有几个月的间断时间。第一种方式比较安全，但所需调蓄库容较大，第二种方式虽然要求的调蓄库容较小，但要求有在间隔时间内灌满水库的措施。
3.2 调蓄系统
　　调蓄系统可采用几个水库联合调蓄的方法，以保证不间断供水。经调蓄计算，计算出水库在每年检修期间可提供的调蓄水量。然后从地域关系及供水能力考虑，确定使用各水库调蓄水量的优先顺序。如果水库所能提供的调蓄水量小于需要的调蓄水量，则在检修期间会出现水厂因原水供水量不足而不能满负荷运行。解决的办法有两条途径：一是增加水库的调蓄容量，如扩建调蓄水库或增加调蓄水库的数量。另一条途径可以是增加其它水源的来水量。由于调蓄系统随各种工况和系统分区而相应变化，是一个复杂多变的系统，这里只作简单介绍，不再详尽描述。

4 对微污染水工艺流程的选择

　　本工程的境外引水均为大型跨流域引水工程，特别是境外引水1全线采用的是明渠输水，沿途受到严重污染。为改善水质在交水点增设了硝化处理工艺，原水水质虽有所改善，但根据自来水公司1999年2月份的原水水质化验检测结果，仍有凯氏氮、亚硝酸盐、B0D₅、矿物油等指标时有超标，属微污染水源。更何况在交水点上游的大部分水厂，原水未经硝化处理，其污染程度更重，因此，对于这样的微污染原水，我们采用了以下工艺流程，即在常规处理的基础上增设臭氧、活性炭深度处理。

　　据有关资料记载：现有自来水厂采用的“预氯化＋传统处理”的工艺流程，不能有效解决水源水中日益突出的氨氮、藻类等污染问题。出厂水、管网水中氨氮、亚硝酸盐氮等水质指标经常超标；春末夏初、夏秋之交，自来水厂氯耗出现季节性猛增（2～3倍），并有明显异味。用“预氯化＋传统处理”的工艺流程处理微污染的水源水，出厂水中含有多种有毒有害有机物，致突变活性较原水反而增强，并具有明显的生物不稳定性，从而对居民身体健康构成了潜在的威胁。
国内外有关研究表明：
　　① 预加臭氧能够改善滤后水水质。与预氯化相比，滤后水浊度更低，滤程更长，单位面积滤池周期产水量增加。
　　② 预加臭氧能够有效地去除原水中的三氯甲烷母体物，使滤后水再经氯化消毒时的三氯甲烷生成量极微。
　　③ 预加臭氧除嗅作用明显，与预氯化相比，能够使过滤出水嗅阈值低一个等级。
　　④ 预加臭氧能够改变原水中有机物分子结构，使短链有机物种类增加，并去除部分有机物，从而使水中有机物总量减少。
　　⑤ 加臭氧处理后，水体的致突变活性得到显著改善。
　　⑥ 臭氧化和生物活性炭处理技术具有氧化和吸附能力强、能去除多种污染物、无毒害副产物等优点。活性炭对分子量在500～3000的有机物吸附非常有效，尤其对分子量在500～1000的有机物，去除率可达86.7％。
　　实践证明，臭氧、活性炭深度处理是处理微污染原水和去掉水中色、嗅、味的有效手段。
　　另外，对于跨世纪建设的城市供水工程，在净化工艺选择上，不仅要满足国家现行的《生活饮用水卫生标准》（GB5749－85），还必须按照《城市供水行业2000年技术进步发展规划》对城市供水水质提出的控制要求，采用较为成熟的深度处理工艺。只有这样，才能解决不断恶化的原水水质与不断提高的出水水质之间的矛盾，才能适应社会经济的发展和人民生活水平的提高。
　　城市给水工程规划的目的是充分利用水资源，合理供水布局，提高地区的整体水质和管理水平。给水规划涉及的范围广，牵扯的因素多，尤其是城市用水量的预测、供需平衡分析、供水系统确定等方面，都有很大的难度。以上是我在实际工作中，对给水工程规划的几个问题的一些体会和收获。由于水平有限、时间仓促，文中不当之处，敬请同行批评指正。

参考文献
　　［1］《城市给水工程规划规范》 GB 50282－98
　　［2］《深圳市供水水源网络工程可行性研究报告》（初稿）
　　［3］《水工业学术研讨会——香港1999 论文集》