天津市区供水事业发展的回顾与展望

徐景翼 　沈大年

　　天津市位于渤海之滨，是一座工业、商业、金融业和教育发达的大城市。由于天津所处的地理位置是我国三北地区对外贸易的口岸，因此，城市供水事业的发展较早，始建于1898年，是我国较早建设城市供水系统的城市之一。但在旧中国期间发展缓慢，创建时的规模仅为1636m³/d，经过了50年发展，到1949年新中国成立时期，规模仍仅为6.33万m³/d。
　　城市供水是城市的重要基础设施。新中国成立后，市政府为了发展经济，改善人民生活，十分关心供水事业的发展，不断地投入资金进行供水事业的开发与建设，使供水事业得到了迅速的扩大，以适应当前城市生活和经济建设的需求。目前，经过新中国成立的50年，天津市区城市供水能力已发展达203万m³/d，供水管网总长度3439km，供水服务面积323km²，服务人口419万人。供水普及率达到100%。
　　本文将回顾50年来天津市城市供水事业的发展概况并展望未来的发展。

50年代是天津城市供水大发展的时期

　　在这期间不但扩建水厂，建成具有当时国际水平的水厂，使供水能力从6.33万m³/d增加到30万m³/d，而且应用了许多项国际水平的供水新技术。
　　在天津解放后，为了迅速改善人民生活饮水的状况和适应经济发展的需求，在经济仍然十分紧张的情况下，政府于1950年拨款1125.9万元进行芥园水厂的改建工程。当时，这是天津最大的市政建设项目，也是全国解放后第一座城市给水设施的建设。工程的设计是由我国给水工程界的前辈刘弗祺先生领导，几位年青的中国工程师完成的。因此，芥园水厂改造工程设计是解放后第一个由中国人自行设计的给水工程。在取水工程上采取辟咸取淡的工程措施，保证水厂取水水质可靠。并设计制造了钢筋混凝土管用做输水管道。新建的快滤池设计水平为当时的国际水平。由于当时我国尚没有生产快滤池设备的工厂，例如：滤速控制设备、滤池操作控制台、水开闸门等等给水设备的制造厂。因此，通过这项新滤池的建设，也为我国的给水设备生产奠定了基础。这项工程于1953年投产。使水厂产水能力达到12.73万m³/d。并且使这座水厂成为当时全国第一座系统完善、净水设备先进的净水厂。以致使这座水厂被编入大学给水工程的教科书，并拍成教学电影片，成为生产教学实习的基地，也是国内一些科研所的基地。并通过这一工程的完成，为我国培养了一批给水工程技术人才，这些人才后来被输送到我国的几大设计院，担任总工程师。
　　在发展建设供水设施的同时，为了改善提高净水水质，解决净水药剂的困难，降低生产成本，天津水厂积极进行了混凝药剂的开发和研究，于1952年在国内首先成功的在生产上应用硫酸亚铁作为混凝剂和应用活化硅酸作为助凝剂的先进技术，获得提高水质21%、降低成本6%的效果。并且还在生产上应用电解食盐方法自制消毒剂的技术措施，保证水的消毒，还采用氯氨消毒技术保证管网水质。
　　在此期间，于1954年在管道方面也研究采用石棉水泥接口代替铸铁管的青铅接口，降低造价。另外还结合城市供水范围的扩大所带来不能保证管网末梢余氯的问题，天津市自来水公司作为运营管理部门，积极开发并研究成功管网中途加氯装置，在生产上应用后，保证了管网供水的安全。同时在芥园水厂开展无烟煤作为滤料的试验研究，取得成功。
　　为了适应经济飞速发展所提出的对水的需求，天津芥园水厂于1956年又进行了第二次挖潜改造扩建。在这次扩建设计中，滤池部分采用了苏联的双向滤池（AKH滤池）工艺。后来在投产后，由于一些原因而依普通快滤池运行。水厂经过此次扩建后，处理能力达到30万m³/d。
　　1959年结合城市发展的需要，开始建设天津凌庄水厂一期工程，规模为15万m³/d。水厂水源是结合水利规划，在子牙河市区上游东淀水库取水。原水通过开挖的16.7km输水明渠引水到水厂进行处理。

60年代是天津城市水源开始发生变化的时期

　　表现在上游河道来水减少和污水污染水源，使水厂生产和城市供水受到影响。
　　天津地处海河流域下游，俗称五河下稍入海的地方，历史上地面水源充沛。随着我国工农业的快速发展，天津上游河北省地区，在大跃进时期内，修建了大量的水库，以便储存雨季降水，作为发展农业的水源。这样便出现了由原来全年有基流经天津入海的情况，变为汛期有水入海、汛后水流逐渐减少甚至断流的状况，给天津水源造成困难。
　　凌庄水厂在1963年投产了一期15万m³/d的规模后水源就出现了变化。水厂的水源原计划是在市区外西部修建东淀水库取水。但其蓄水规划取消，造成凌庄水厂水源几度的变化，最后改在由市区海河的金钢桥处取水，用排水防洪河道输水维持。
　　1965年，为适应天津市北仓工业区的发展需要，将原北仓工业区内的化纤厂工业水厂改造为生活水处理厂。在通过试验的基础上，采用了加速澄清池和双阀滤池的净水工艺，并且在芥园水厂生产试验成功双层滤料。
　　在60年代后期，结合西系上游河道入津水量减少的水源变化，南运河断流，从北系密云水库调水解决天津水源，但北运河水系排污及污染问题，使天津供水水源不断发生严重污染和水源不足的问题。两个水厂的日供水量由40余万m³，只能维持供水30万m³，严重影响居民生活和工业生产。

70年代是天津城市供水水源处于非常困难时期

　　这一时期不仅采取了打井开采地下水的方法解紧急缺水困难，而且实施了“引密”、“引黄”调水的措施救急。
　　由于天津上游地区下泄入海水量减少，市区河水水位下降，使苦咸的海水通过船闸的启闭而顺海河上溯市区，造成海河水质变坏，直接影响了水厂的供水水质，自来水的氯化物最高含量达1960mg/L，因此，群众传说“自来水可以腌咸菜”的谚语，形容因受水源影响而造成的供水水质问题。
　　为了解决水源紧张给供水带来的问题，于70年代初期，天津开始了打井抗旱工程，在全市范围内，完成打井400眼。其中：城市供水打井200眼，建设15座井水厂，形成供水18万m³/d的地下水供水能力，投资额为3019万元。
　　1974年新建井水厂陆续投产，但因为随着地下水的开采又带来了地下水位不断下降和地面下沉的问题。因此，天津市和中央政府对解决天津的地面水源问题十分关心，不但组织由密云水库向天津调水，同时先后3次组织从黄河调水解救水源之急。
　　1976年天津受唐山大地震的影响，许多建筑物震损，供水设施也受到不同损坏，管网发生1000多处漏水，4条过河管破坏2条，造成河东地区严重用水困难。但在迅速抢修后恢复供水，没有发生断水情况，并通过加固工程积累了经验。
　　在解决水源存在问题的同时，为了扩大供水能力，适应城市发展和1976年发生地震损害后的震灾恢复重建住宅的需要，于1976年开始天津凌庄水厂扩建18万m³/d和1979～1980年扩建芥园水厂，增能20万m³/d的工程。
　　70年代供水技术也有很大发展。实施了深井回灌技术、开发了亚铁氯化药剂应用于生产、研究并应用“同向流斜板沉淀”技术，于杨柳青水厂〔1.5万m³/d规模〕取得成功。自动化控制和无线调度技术也在水厂和公司调度应用，并开始应用电子计算机进行管网平差计算。
　　管道施工技术方面也研究开发了“液压挤刀”机具用于切断铸铁管，制成半导体检漏仪。
　　随着城市的经济发展，需用水量增长迅速，而地面水厂和水源能力不足，因此城市工业大量打井抽取利用地下水，全市深井有1058眼，年开采量1.2亿m³，使天津的地面沉降问题日益严重。天津发现地沉是1959年，至1966年20年间，沉降量大于200 mm的仅20km²，到1974年，沉降超过400mm的已经遍及全市区及部分郊区，至1978年累计沉降超过1000mm的已超过51km²。另外沉降速率也增加，1971～1974年平均年沉降量135 mm，至1974～1976年年平均沉降量达192mm，年最大沉降量达203 mm。
　　天津是沿海城市，由于地沉，已给城市的防洪、排水和建筑物的安全带来大的问题，所以控制沉降是涉及天津城市生存的问题。而最有效的控沉办法就是以地面水替代地下水源，减少地下水的开采量。因此，天津市的规划中拟定了建设新开河水厂的计划，1975年确定了厂址，于1979年报送了项目建议书，总规模为100万m³/d，分二期建设，一期工程为50万m³/d，主要为停井提供控沉用水。
　　在此期间，研究和制定了解决城市地面水源的规划，国家经过对密云水库引水、于桥水库引水和滦河潘家口水库引水的比较之后，于70年代末期，中央确定了滦河水源作为天津的城市供水水源，决定建设引滦入津引水工程。

80年代是天津市城市供水飞跃发展的时期

　　在这一时期不但完成了引滦入津水源工程，为天津提供了一个稳定可靠水源，还同时完成了3个水厂的扩建和新建工程，使供水能力由64.5万m³/d扩大为153万m³/d。
　　为了尽快实现引滦河水入天津并保证城市用水来水快、保水量、保水质，70年代末提出了引滦入津调水北线方案，这一方案体现保证城市供水的特点。经过中央领导亲自率队考察和做了大量技术工作后，1981年9月正式确定了方案。组织全国的骨干设计和施工队伍参加工程建设。工程于1981年11月11日正式开工。
　　引滦入津工程是当时国内的第一项长距离跨流域为城市供水调水的水源工程。在工程设计的指导思想上充分体现了城市供水的特点，为了保证供水安全和水量水质，在天津市段完全采取专用明渠输水，并在距离市区26km处开始采用地下暗渠和管道直接输水进入水厂，以防止外界干扰和污染，并设立安全水库可以应付上游输水工程停修时，能供应城市一个月的供水水源需求。在这项工程中，我国四大给水排水设计院参加了工程的设计工作。该项目于1983年9月13日正式通水。这项工程的完成，为天津提供了一个稳定可靠的水源，为促进天津的改革开放，经济发展提供了保障。这项工程的修建，也为我国的城市供水事业的发展提供了可贵的水源建设经验。在国际和国内均有一定的影响。
　　由于引滦工程的完成为天津市近期需要与发展提供了一个稳定可靠的水源，因此天津已有的芥园水厂和凌庄水厂均进行了挖潜扩建工程，以满足城市供水需要。在1984年完成了芥园水厂的扩建工程，使这座水厂达到50万m³/d的规模。凌庄水厂于1988完成扩建达到50万m³/d的供水能力，同时，新建的新开河水厂一期工程也于1987年完成并投产，达到50万m³/d的处理能力，使天津市的供水能力由70年代末的64.5万m³/d提高到80年代末的153万m³/d。
　　新开河水厂一期工程的投产，缓解了城市需水所造成的困难，并为控制和减少地下水开采量提供了条件。天津开始实施了停水控沉计划，并收到显著效果。
　　随着引滦入津工程的完成解决了水源问题，同时又完成了几座水厂的建设扩建工程，天津市供水得到了飞速发展，城市供水量平均增长速度在12%。在1989年市区高日供水量达到了151.6万m³，已经达到了水厂的总供水能力。因而，为了适应天津“八五”及以后的发展，在1987年开始制定利用日本政府贷款进行天津新开河水厂二期续建工程，扩建规模为50万m³/d，这是天津利用外资发展供水事业的开始。
　　在供水事业发展的同时，供水企业管理和运营也有了发展和提高。有许多新的技术也开始在生产上应用。80年代中期，首先在水费营业收费上应用了微机系统，使水费核收实现了现代化的管理改革，并在全市各水厂的出厂干管上安装了大口径超声波流量计，是在国内很好地解决了出厂水大干管计量问题的公司。1983年天津水厂研究应用的“同向流斜板沉淀”技术获国家发明三等奖。在1989年建成了国内较早成功应用无线遥测遥讯技术的城市供水计算机调度管理系统（SCADA系统)。因此，1989年天津自来水公司全面通过了国家二级供水企业的验收。

90年代是积极通过科技进步，推动供水事业现代化的时期

　　随着改革开放和社会发展与进步，对城市供水不断提出了新的要求，包括改善水质、改进服务和提高供水安全度。同时随着市场经济的发展，也对城市供水提出许多新的要求。为了适应这些要求，在90年代开始建设的新开河水厂二期工程（能力50万m³/d），通过利用日本政府贷款引进了国外的投药、消毒、阀门、在线检测仪表和变频调速水泵及计算机设备，建成一座较现代化的水厂。其后并对其他2座大水厂的主要的落后工序例如加药、消毒、和生产调度系统进行技术改造，以实现改善水质改善生产和管理的目的。因此，供水水质有了明显的提高。
　　为了改善管网的管理和服务工作，自来水公司应用了清垢涂衬设备，对旧管道包括过河管道进行更新除垢，配置了现代化的漏水探测仪器，应用科学的方法进行管网的漏水探查。配备了现代化的施工工具达到缩短维修停水时间。建立了管网水闸及信息管理计算机系统，使供水管网管理科学化。同时开始建立管网模型和管网地理信息系统，以实现管网的运营管理现代化。并于1998年研制IC卡预收费水表系统，成功在营业中应用，开始了传统收费方法的改革。
　　90年代特别是1995年后，水源受到环境污染，给水处理带来的困难问题日趋严重，因此，国家加强了环境保护和污染治理工作。自来水公司为了克服原水水质变坏给水处理带来的困难，保障供水水质，加强了对净水混凝药剂的研究工作和工艺处理工作。并于1999年成功的应用了高分子助凝剂处理高藻原水，保障供水水质和出厂水调pH值处理解决管网“黄水”的技术措施。
　　组建了国家水质监测网天津监测站，通过了国家试验室的验证，以适应提高水质，增加检测项目（检测由35项增到88项）的要求。
　　根据供水事业发展的需要和改革的需要，在1997年天津凌庄水厂吸收了法国通用水务公司的投资，组建成中外合作经营的供水公司，是天津供水直接利用外资的开始。

城市供水的未来展望

　　根据国家对天津的发展定位，天津市要发展成为华北地区的经济中心，国际化港口大都市。天津从总体规划上要实现战略转移，开发建设滨海新区，工业要进行调整，中心市区工业外迁，形成在中心区以外的一些小型工业区。因此，城市供水也将会随规划的调整，供水范围将会从市中心区向外部的发展工业区扩大，逐步形成广域供水的方式。
　　随着工业的调整工作完成，天津城市供水规模将会从长时间供水量不增长或略有下降的情况转变。在2010年前，将要完成新建崔家码头水厂工程（规模为50万m³/d）以满足滨海新区发展用水的需要。
　　从实现国际化大都市的目标要求，供水水质要求提高，现有供水系统需要改善和提高。因此，水厂特别是老水厂的技术改造势在必行，以保证提高水质，提高供水安全度的要求，在进行更新改造的同时，生产排水和排泥处理工程也要完成，以满足环保的要求。
　　结合供水企业的改革，社会将会对供水企业提出改善水质、降低消耗、改进服务、合理收费的要求，这将促进供水部门积极在生产和管理及服务上利用科技成果，提高科技贡献率。
　　因此，从2000年至2010年的未来10年中，天津城市供水事业将会处于一个新的发展阶段，这个阶段的特点将是积极广泛应用先进的技术和设备，改进和发展我们现有的供水系统，使其达到国际水平，更好的为天津服务。