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水危机下城市如何实现不停水达标供应?

时间:2020-06-28 10:03

来源: 给水排水

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  导读

  针对城市供水突发事件中常见的风险源,从城市供水系统的各个环节出发,涵盖水源、水厂及管网等方面,形成了应急和备用水源、应急处理、应急清水储备、应急清水调度、应急救援等设计技术,提出了关键技术指标和设计参数,并结合我国西南某市应急供水工程设计案例,制定了系统性的城市应急供水工程设计方案,为应急供水工程的建设提供技术支撑,提高城市在应急状况下的供水安全保障能力。

  0 前言

  应对城市供水突发事件,保障生活饮用水的水质和水量要求至关重要。近年来,“韧性城市”逐渐成为目前国际社会在防灾减灾领域的热点。在供水系统中,城市韧性指的是当城市供水系统受到扰动时维持或迅速恢复功能,并通过适应更好地应对不确定影响的能力。提高城市供水韧性,应当从取水、输水、净水、配水全过程建立应对多风险下的安全供水多级屏障,实现城市在水危机下的不停水达标供应。

  为了最大程度保障居民生活用水,《中华人民共和国水污染防治法》提出了应急工程建设和编制饮用水安全突发事件应急预案的相关条文,并且在新版《城市给水工程规划规范》(GB 50282-2016)以及《室外给水设计标准》(GB 50013-2018)中也增加了应急水源或备用水源和水厂应急净水设施建设的相关要求。

  为应对多种突发事件下的水源污染及供水不足的问题,实现城市在应急状况下的供水安全,增强城市供水韧性,本研究针对近年来发生的供水安全事件进行了风险源分析,并通过研究各种风险状况下的应对技术,结合典型案例,提出了多种突发状态下的应对方案和相应的应急供水设施设计参数,以全面提升城市供水系统应对突发事件的能力。

  1 城市供水风险源及供水现状分析

  1.1 供水风险源分析

  近年来,我国供水安全突发事件频发,严重影响人民正常生产生活。如表1所示,供水突发事件可分为自然灾害、事故灾难、公共卫生事件和社会安全事件这4类,涉及城市供水系统的各个环节。

  表1 城市供水系统突发事件因素分析

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  我国地震、洪水等自然灾害发生的频率和产生的影响不断增加,2013年四川省雅安7.0级地震导致23.95万居民正常供水受影响,2019年6月受持续强降雨影响,盈江县自来水厂输水管网损毁严重,影响居民用水长达9 d,极大考验着在极端状况下城市的应急供水能力。2007年7月,安徽安庆水厂配电房突然爆炸起火,引发严重事故,导致城区30多万居民供水被迫中断4 h。根据张晓健等统计,全国突发环境污染事件由2005年的76起持续高发至2010年的156起,2015年11月甘肃陇星锑业尾矿泄漏导致甘肃、陕西、四川3省饮水安全受影响,2016年4月由于企业偷排含重金属废水造成江西新余市部分水厂停水;另外,太湖、滇池、洱海等水源均发生过较为严重的藻类暴发状况,引发多次公共卫生事件,对城市的正常供水产生了极大影响。2019年1月,贵州遵义市东联线片区供水管道遭蓄意破坏,导致管网水大量流失及大面积停水,4 000多户居民用水受到影响。

  可见,我国供水安全突发事件呈现高频次、多领域发生的态势,对城市安全供水提出了挑战,为了增强应对供水风险能力,应从不同风险源出发,在工程设计、运行管理及监管等方面统一考虑制定应对措施。

  1.2 风险影响与应对

  城市供水系统主要包括水源地、水厂及供水管网3个建设内容,风险影响也应当从这3个方面进行综合考虑。通过分析上述4类突发事件,对城市供水系统造成的影响主要包括水源水质变差或水量减少、水厂事故减产或停产以及输配水管网故障甚至整个系统瘫痪等方面。为了从系统上提高城市在应急状况下的供水安全保障能力,应对多种突发状况,应从多种风险源入手,合理配置冗余度于供水系统的各个单元,实现突发事件下的安全供水。

  由于突发事件具有突然性和偶然性,当事件发生后,应及时分析确定事件原因,启动应急处置措施,尽快恢复正常供水。为了保障应急处置期间居民的正常生活用水,增强城市供水韧性,应从供水系统取水、输水、净水、配水全流程考虑应对方案。

  (1)取水。为应对常用水源因重度污染或受到自然、事故等破坏而无法继续使用或水量不足,可采取原水调度、建设应急或备用水源等方式保障城市居民生活用水。

  (2)输水。为应对输水管线损毁或爆管情况,在前期结构设计时应考虑增加抗震防护等级,并在事件发生后尽快抢修恢复或切换备用输水管。

  (3)净水。为应对水厂原水受污染,应分析常见的污染物种类及超标倍数,增设应急处理设施及药剂。

  (4)配水。针对多水厂供水城市,为应对某一水厂发生事故导致减产或停产,可通过建设应急连通干管,调配其他水厂应急统一调配供水。

  (5)为应对整个供水系统瘫痪,可建设应急清水储备设施,通过配备的应急送水车优先保障居民生存用水;当城市无清水储备时,应立即启动应急救援程序,紧急配置应急净水车就近取水供应。

  2 应急供水工程设计技术

  根据城市供水风险及应对措施,本研究提出城市供水系统应急供水设施主要包括应急和备用水源、应急清水调度、应急处理、应急清水储备及应急救援5项内容。

  2.1 应急和备用水源

  通过建设应急或备用水源,应对一般供水危机时,水源水质变差或水量减少的突发状况,实现水源快速切换,保证原水供应,通常与应急处理相结合,适用于现有水源单一且有可开采第二水源的城市。

  备用水源主要针对水资源相对短缺,以提高城市供水保证率为目标而建设的,其水质和水量要求均应满足居民生活及工业生产要求,而在城市供水突发事件下,应以保障居民基本生存、生活用水为首要目标,因此本次研究主要针对应急水源建设。

  应急水源主要设计参数包括应急取水规模、应急水源水质及应急供水时间。根据《城市给水工程规划规范》(GB 50282-2016),城市应急供水期间,居民生活用水指标不宜低于80 L/(人·d),因此应急水源取水规模应按照应急供水量确定,并综合考虑水厂自用水量、城市性质、产业结构、居民生活水平、其他用水压缩比等内容,满足居民基本生活用水要求。针对应急水源水质,相关标准均提出不宜低于常用水源水质,但可适当放宽为采取应急处理后保证出厂水达标。为保证应急水源储水量及补水通畅及时,还需确定应急供水时间,郄燕秋等研究表明突发性水污染事件风险持续时间多为10 d内,因此将10 d作为应急水源设计时考虑的应急供水时间。当10 d内城市供水系统未恢复正常供水,应辅以其他应急供水措施,保证居民生活用水。因此,为了保证应急水源的及时启用,应考虑其储水量V(m³)至少满足一次应急供水需求,即:V≥应急供水人口×80×10/1 000 (m³)。

编辑:王媛媛

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