袁月平，姜世強(qiáng)，王松吉，王松祿

（山東省青島水文水資源勘測局，266071，青島）

山東省青島市屬于資源型缺水城市，水資源的緊缺和經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展所帶來的用水量增加的矛盾日益突出，特別是城市供水水源已經(jīng)開發(fā)到極限，只能維持正常年份、正常狀態(tài)下的基本需求，抗風(fēng)險(xiǎn)能力較低。

根據(jù) 《青島市水資源綜合規(guī)劃》《青島市城市飲用水水源地安全保障規(guī)劃》的總體方針，結(jié)合青島市城市供水水源地的實(shí)際情況，合理布局城市應(yīng)急、備用水源地，論證水源地的應(yīng)急能力和儲備標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)劃水源地建設(shè)方案，有效提高城市供水系統(tǒng)應(yīng)對自然災(zāi)害和突發(fā)事件的能力，現(xiàn)狀情況下在遭遇特大干旱、連續(xù)干旱或者水源地突發(fā)公共事件而導(dǎo)致某水源地供水中斷時(shí)，啟用應(yīng)急、備用水源，在一定的應(yīng)急時(shí)段內(nèi)解決缺水問題，滿足青島市基本供水需求，保障經(jīng)濟(jì)社會(huì)的和諧穩(wěn)定與持續(xù)發(fā)展。

一、青島市城市供用水現(xiàn)狀

1.城市供水水源構(gòu)成

青島市城市供水水源是由多水源構(gòu)成的，主要包括當(dāng)?shù)氐牡乇硭?、地下水源和引黃濟(jì)青的客水水源三部分。當(dāng)?shù)氐乇硭粗饕钱a(chǎn)芝水庫、尹府水庫、嶗山水庫、吉利河水庫、小珠山水庫、書院水庫等6處地表水飲用水水源地，平均日供水23萬m3；地下水源主要有大沽河地下水源地和白沙河地下水源地，平均日供水24萬m3，其中大沽河地下水源地面積大，儲量豐富，為青島市度過20世紀(jì)80年代的連續(xù)干旱做出巨大貢獻(xiàn)；客水水源是引黃濟(jì)青工程，棘洪灘水庫作為調(diào)節(jié)水庫，擔(dān)負(fù)向青島市區(qū)日供水33.23萬m3的供水任務(wù)。

2.城市用水現(xiàn)狀

根據(jù)《2005年水資源公報(bào)》，青島市2005年城市淡水利用量為24 667萬m3，其中，居民生活用水量為6 431萬 m3，工業(yè)用水量為 11 468萬 m3，公共用水量為6768萬m3。

青島市區(qū)總供水量：平水年供水量為29 754萬m3/a，枯水年為24 097萬m3/a。

總的來說，現(xiàn)狀年青島市區(qū)城市供水水源地的供水能力和城市需水基本平衡。在青島市的供水結(jié)構(gòu)中，當(dāng)?shù)氐乇硭凑紦?jù)較大比例，由于地表水源的來水和供水受氣候條件影響較大，當(dāng)遭遇特大干旱年或者連續(xù)干旱年份，水庫的來水量將減少，水源地的供水能力無法保證，會(huì)打破城市水量的供需平衡，當(dāng)發(fā)生應(yīng)急狀況時(shí)將無法保證正常供水。

3.城市供水應(yīng)急分析

城市供水系統(tǒng)主要存在水量和水質(zhì)兩類應(yīng)急類型。

（1）水量應(yīng)急

水量應(yīng)急類型包括氣候干旱型和工程事故型兩種。

青島所處地理位置，降水存在空間和時(shí)間分布不均的特性，特別是特枯年份與連續(xù)干旱年份，將會(huì)對城市供水造成巨大影響。青島地區(qū)降水量多年變化的特點(diǎn)是豐、枯水期交替出現(xiàn)，連豐期偏豐程度和連枯期偏枯程度都比較嚴(yán)重，豐、枯年降水量變化幅度大。由1956—2000年資料系列進(jìn) 行 統(tǒng) 計(jì) ，1981—1984 年 、1986—1989年均為連續(xù)4年枯水年，并且1981年的降水量348.4 mm出現(xiàn)在連枯序列中，由此可見，青島市極易發(fā)生連續(xù)枯水期，最長連續(xù)枯水期為7年，青島市一旦遭遇連續(xù)干旱年份，其中極端干旱年份發(fā)生百年一遇甚至超過百年一遇干旱的可能性非常大。

工程事故將會(huì)導(dǎo)致供水工程供水量的減少，特別是水庫潰壩事件將會(huì)導(dǎo)致整個(gè)水庫水源供水能力的喪失。根據(jù)各供水水源地的實(shí)際情況，青島市最嚴(yán)重的工程事故即為棘洪灘水庫出險(xiǎn)。棘洪灘水庫作為客水水源，日供水能力33.23萬m3，占青島市總供水能力的43%，其作用舉足輕重。棘洪灘水庫一旦停止向青島供水，青島市將失去主要的供水水源，隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，用水水平的逐漸提高，因缺水導(dǎo)致的嚴(yán)重?fù)p失和后果也將難以估算。

（2）水質(zhì)應(yīng)急

水質(zhì)應(yīng)急類型包括常規(guī)污染型和突發(fā)衛(wèi)生事故型。由于氣溫等自然原因，導(dǎo)致局部或集中污染的暴發(fā)而影響城市供水的屬于常規(guī)污染型。水源地突發(fā)衛(wèi)生事件以水庫藻類泛濫、公路危險(xiǎn)品運(yùn)輸車輛側(cè)翻、人為偷渡等事件為主，一般發(fā)生時(shí)間短，但危害大，可能造成局部或大范圍的缺水現(xiàn)象。

二、青島市重點(diǎn)城市后備水源地論證

青島市本地水源隨著近幾年水利工程的建設(shè)，已無較大的水源地可以進(jìn)行開發(fā)利用。鑒于大沽河地下水源地水資源量豐富，且具有多年調(diào)節(jié)功能，因此決定采用大沽河地下水源地作為應(yīng)急、備用水源地進(jìn)行規(guī)劃，在現(xiàn)狀年將該水源地水量進(jìn)行封存?zhèn)溆茫龅娇菟攴莼蛘咧匾吹赝话l(fā)公共事件時(shí)作為備用水源向青島市區(qū)供水。

利用大沽河地下水源作為應(yīng)急備用水源的優(yōu)越性以及問題體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

①大沽河地下水源地下游設(shè)置截滲墻工程，整個(gè)含砂層相當(dāng)于一個(gè)地下水庫，在儲存、用水和調(diào)節(jié)水方面與地表水庫具有相同的功能。

②大沽河干流梯級建設(shè)8座橡膠壩，攔蓄地表水涵養(yǎng)地下水，在豐水期把多余的地表水儲存于地下，干旱期當(dāng)?shù)乇硭坎蛔銜r(shí)，含水層能以較大能力供水。

③與地表水庫相比，利用地下水作為儲備水源，可以減少蒸發(fā)損失，工程投資少，不存在土地淹沒等問題，而且含水層本身就是天然的輸水通道，不必另修引水工程。

④地下水水量、水質(zhì)受氣候的影響較小，在任何時(shí)候都能保持較穩(wěn)定的供水能力。

1.將大沽河地下水源地開辟為應(yīng)急備用水源地可行性分析

大沽河地下水源地作為應(yīng)急備用水源地，將在平常年份進(jìn)行封存，將其供水量扣除后，現(xiàn)狀條件下，向青島市區(qū)供水的各供水工程供水能力為22 454萬m3（95%設(shè)計(jì)保證率），而2005年總用水量為24 667萬m3，青島市區(qū)的供需平衡破壞。

通過分析，建設(shè)北墅水庫、產(chǎn)芝水庫、高格莊水庫3座水庫聯(lián)合供水工程，增加黃同水庫向青島供水，可以將大沽河水源地的供水量替換出來，因此，在現(xiàn)狀年將大沽河地下水源地作為應(yīng)急備用水源地進(jìn)行封存作為儲備水量是可行的。

2.應(yīng)急備用儲存量分析

將青島市城市供水水源進(jìn)行長系列調(diào)算，青島市區(qū)發(fā)生連續(xù)干旱情況下的日最大缺水量為21.2萬m3，缺水時(shí)段為4個(gè)月，總?cè)彼繛?991萬m3。發(fā)生事故型應(yīng)急狀況最不利為棘洪灘水庫出險(xiǎn)停止供水，日少供水量為33.23萬m3，應(yīng)急時(shí)段為半年，總?cè)彼繛?048萬m3。按照最不利原則，取事故型應(yīng)急狀況下的缺水量為應(yīng)急備用水源地的儲存量，即日供水能力達(dá)到33.23萬m3，總儲存量應(yīng)達(dá)到 6048 萬 m3。

大沽河地下水源地面積為421km2，多年平均可開采量為6 620萬m3。經(jīng)過對大沽河地下水源地儲備能力的計(jì)算，將其作為青島市城市應(yīng)急后備水源地，正常年份限制開采水位為18.49m，應(yīng)急狀況下禁止開采水位為16.12 m，儲備能力估算為8 500萬m3。按照最不利原則計(jì)算，青島市城市供水發(fā)生事故型應(yīng)急狀況情況，應(yīng)急期為6個(gè)月，城市供水缺水總量為6048萬m3。大沽河地下水源地在滿足當(dāng)?shù)匦杷? 614萬m3的同時(shí)，可以向青島市區(qū)供水6 886萬m3，儲存量滿足應(yīng)急總量需要。

3.輔助后備水源

青島市具有海岸優(yōu)勢，海水淡化產(chǎn)業(yè)已經(jīng)啟動(dòng)，計(jì)劃于2010年達(dá)到海水淡化日產(chǎn)能力10萬t，投產(chǎn)后作為另一水源補(bǔ)充常規(guī)水源，降低應(yīng)急缺水程度，即使在大沽河應(yīng)急水源地供水由于事故而達(dá)不到100%的情況下，可以互為補(bǔ)充。

三、后備水源建設(shè)方案

規(guī)劃提出的水源工程不僅是特大干旱年的應(yīng)急水源，同樣能夠在平常年份發(fā)揮供水效益，解決供水短缺、保證生態(tài)需水問題，并置換地下水逐步儲存戰(zhàn)略后備水源。這樣可以實(shí)現(xiàn)非常態(tài)措施與常態(tài)措施的有機(jī)結(jié)合，最大限度地提高投資效益，避免為應(yīng)對小概率事件付出較大代價(jià)。

1.大沽河地下水源地建設(shè)

大沽河地下水源地以現(xiàn)有的市自來水公司取水工程為基礎(chǔ)，輸水管道維持現(xiàn)有管道，取水井以現(xiàn)有地下水取水口為根本，當(dāng)應(yīng)急事件發(fā)生時(shí)，在水源地范圍內(nèi)應(yīng)急增打地下水取水井。

應(yīng)急備用水源地位于大沽河地下水源地中游地帶，含水層厚度大，沙層含水性好，根據(jù)地質(zhì)勘測資料顯示，單井出水量在1 000～1 500 m3/d之間，相鄰井影響半徑為1 000 m左右，按照水源地面積145.33 km2，每平方公里范圍內(nèi)打機(jī)井1眼，共打井145眼，可以滿足應(yīng)急供水需求。

2.產(chǎn)芝水庫水源聯(lián)調(diào)管網(wǎng)建設(shè)

新建產(chǎn)芝水庫—輦止頭—堤灣—即墨—挪城線路，和棘洪灘水庫向青島供水渠道連接，而北墅水庫與高各莊水庫并沒有直接向城區(qū)供水的渠道，為滿足封存大沽河地下水源地之后的青島城市供水，需要對北墅水庫、產(chǎn)芝水庫、高各莊水庫進(jìn)行聯(lián)合調(diào)度。

北墅水庫位于萊西市西北部，系大沽河支流小沽河中上游，根據(jù)《青島市水功能區(qū)劃》，北墅水庫屬于飲用水水源區(qū)，設(shè)計(jì)日供水能力為2.9萬m3。北墅水庫和產(chǎn)芝水庫之間已建全長為3.75 km的暗渠，北墅水庫多余水量輸送到產(chǎn)芝水庫，增加產(chǎn)芝水庫的來水。高格莊水庫位于萊西市城區(qū)東北18 km，大沽河支流、潴河的中游，根據(jù)《青島市水功能區(qū)劃》，高格莊水庫屬于飲用水水源區(qū)，水庫設(shè)計(jì)日供水能力1.0萬m3。規(guī)劃于高格莊水庫與產(chǎn)芝水庫之間新建全長為8 km的砌石隧洞與明渠相結(jié)合的輸水渠道，使高格莊水庫多余水量進(jìn)入產(chǎn)芝水庫進(jìn)行調(diào)節(jié)。

3.黃同水庫水源供水管網(wǎng)建設(shè)

黃同水庫位于平度市東北部兩目鎮(zhèn)北黃同村西北的黃同河上游，根據(jù)《青島市水功能區(qū)劃》，黃同水庫屬于飲用水水源區(qū)，水庫設(shè)計(jì)日供水能力2.8萬m3。目前，黃桐水庫缺少向青島市區(qū)供水的渠道，規(guī)劃建設(shè)黃桐水庫順小沽河到丈嶺連接尹府水庫至青島的輸水渠道，同尹府水庫聯(lián)合調(diào)度后向青島供水。規(guī)劃建設(shè)連接黃同水庫與尹府水庫之間長約13km的暗渠進(jìn)行聯(lián)合調(diào)度。

四、結(jié) 論

城市供水是城市的生命線，建設(shè)城市應(yīng)急備用水源對城市的可持續(xù)發(fā)展具有重大的戰(zhàn)略意義。

北方地區(qū)的水資源匱乏，水資源開發(fā)利用程度較高，難以新建大型的蓄水工程作為備用水源，因此具有良好開發(fā)條件的大型地下水庫就成為備用水源的主要選擇。

為增強(qiáng)青島市城市供水安全保障程度，規(guī)劃以大沽河地下水源地作為青島市后備水源，滿足城市應(yīng)急、備用水源的條件?，F(xiàn)狀條件下在封存大沽河地下水源地后，通過多庫聯(lián)合調(diào)度，可以滿足青島城市正常供水。

鑒于大沽河地下水水源地部分地段水環(huán)境問題突出，建議在正常年份非應(yīng)急期可以采用水量置換等措施改善水質(zhì)，同時(shí)加強(qiáng)地下水環(huán)境治理研究。

[1]青島市水利局.青島市水資源綜合規(guī)劃總體報(bào)告及分項(xiàng)報(bào)告[R].2006.

[2]青島市水文水資源勘測局.青島市水資源調(diào)查評價(jià)[R].2004.

[3]青島市水文水資源勘測局.青島市城市供用水現(xiàn)狀調(diào)查評價(jià)[R].2008.

[4]青島市水利勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司.黃同水庫調(diào)水工程可行性研究報(bào)告[R].2008.

[5]沈曉娟，徐向陽.江陰市建設(shè)應(yīng)急備用水源工程的研究[J].城市公用事業(yè)，2007（7）.

[6]牟彥燕，王德才，黃瑾，潘玉芹，趙曉星.山東水資源現(xiàn)狀及地下水庫的開發(fā)[J].黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2002（7）.