随着我国城镇化和工业化的快速发展, 城镇供水受水资源短缺和水源污染影响, 缺乏优质、充沛的原水资源, 并且普遍存在原水资源互补保障能力不足的问题, 这与不断增长的供水安全保障需求、新时代人民日益增长的美好生活需要的矛盾日益突出。根据国务院“水十条”二十四条规定:单一水源供水的地级及以上城市应于2020年底前基本完成备用水源或应急水源建设。国内许多大中城市的城镇给水系统采取了不同的供水安全保障措施, 或建立应急备用水源系统, 或采取清水连通的供水保障措施等, 对于城市供水的格局变化产生深远影响。

(1) 城市供水安全保障要求越来越高与现状水源地及清水系统的安全保障能力不足的矛盾。保障城市供水安全是城市发展的生命线, 目前, 一方面国内大中城市中备用水源地建设尚不完善, 供水范围内各水厂供水区域之间的清水互通互补能力不足, 不能充分保障突发水源事故或其他事故时城市的安全供水;另外, 现状水厂普遍存在取水水源地分散的问题, 受城市生产活动、航运、排污等影响, 水体污染呈现持续恶化趋势。

(2) 城市原水、清水系统“一张网”的发展需求与供水管理主体多、系统分散、建管标准不统一的矛盾。由于城乡发展的历史原因, 国内大中城市中主城区及各区内普遍存在多种不同性质的供水企业, 由于不同供水企业下属水厂的设施规模、建设标准、工艺水平、管理水平参差不齐, 一方面无法保障城市供水区域内统一的高品质水质要求;另外, 由于不同供水企业各自的供水区域、利益诉求不同, 无法实现规模化、集约化供水, 因此不能更好地降低供水成本、提高供水效率;这与城市原水、清水系统“一张网”的发展需求有一定的矛盾。

(3) 城市外围郊区集约化供水需求与现状乡镇分散供水现状的矛盾。城市外围目前普遍为分散的、小规模的乡镇水厂, 且供水管理主体众多、管理水平参差不齐, 供水安全性较低。

(4) 供水高品质需求与现有水厂净水工艺的矛盾。新时代人民日益增长的美好生活需要对供水安全保障能力及高品质水质需求越来越高, 特别是国内具有引领示范作用的大型城市, 在城市供水水质方面需对标欧美、日本等发达国家水质标准, 同时关注饮用水水质指标中的检测项和限值两方面, 特别关注如抗生素、消毒副产物、农药残留等痕量污染物的去除, 提供高品质供水。目前, 上海、浙江等地均已制定或正在制定相应的高品质水质标准。而现状城市中部分小型乡镇级供水厂建设年限久远, 设施老化, 供水水质难以全面达到《生活饮用水卫生标准》 (GB 5749-2006) 的总体要求, 多数供水厂尚未考虑应对水源微污染和为提高供水水质设置的技术措施。

(5) 缺少城市统一的供水管理、调度平台。现状供水系统从政府监管到企业运营, 普遍缺少一套整个城市统一的管理、调度平台, 亟需提高管理质量和效率。

在南水北调工程投入使用后, 北京市供水系统形成了“26213”的供水格局:“两大动脉、六大水厂、两个枢纽、一条环路、三大应急水源地”。

两大动脉:南水北调供水和密云水库供水;

六大主力水厂;

两个枢纽:团城湖调节池和大宁调节池;

一条环路:以五环路为环带的供水环路系统;

三大应急水源地。

北京市结合其水资源型缺水的特点, 采用互相独立的双水源 (南水北调和密云水库) +原水环管+地下水应急水源地的供水安全保障方式, 利用域外调水, 解决水资源型缺水、就地水源单一、安全性不高的问题, 利用原水环路解决原水输水系统的输水安全。其主要特色为:“两大动脉水源与原水环路, 保障原水供应安全”, 可为其他城市提供利用域外调水和原水环路保障水厂供水安全的思路。

上海市位于长江下游入海口处, 城市依黄浦江而建, 水资源充沛, 但是受长江水的咸潮问题和黄浦江水的污染问题影响, 属于典型的水质型缺水。目前, 在黄浦江上游水源地系统建成通水后, 上海市的原水供应系统形成了“两江并举、集中取水、水库供水、一网调度”的布局。包括四大原水系统, 分别为:

长江青草沙系统:利用青草沙水库供水, 为上海市第一大水源地, 向上海主城区供水;

黄浦江上游系统:利用金泽水库供水, 主要向上海市西南五区供水;

长江陈行系统:利用陈行水库供水, 主要向上海北部嘉定区等区域供水;

东风西沙系统:利用东风西沙水库供水, 主要向崇明县供水。

同时, 为提高不同水源地供水系统之间的保障互通能力, 已将黄浦江水源地与青草沙水源地连通, 并且正在研究陈行水库与青草沙水库之间的水源连通, 从而进一步保障原水系统安全。

上海市结合其水质型缺水的特点, 城区采用“两江三库” (两个水系的三座水库:青草沙水库、金泽水库、陈行水库) +水源连通+就地河道取水应急的供水安全保障方式, 综合利用域外集中水源、水库调蓄, 解决就地水质较差、咸潮等问题, 利用不同水源地之间的互联互通, 解决原水安全保障问题;且在供水管理体制方面, 全市域的原水系统, 以及主城区供水系统均实现“一张网”, 由水务集团统一调度、运行, 郊区供水集约化水平高, 设区级水厂, 取消乡镇水厂。其水源地“集中取水、互联互通”的建设理念, “一张网”的集中供水建设管理体制以及郊区集约化供水经验, 值得其他城市在原水系统安全保障、供水管理体制整合、集约化供水方面借鉴。

广州市素有“岭南水乡”之称, 水系发达, 但水资源分布不均匀, 本地水少、过境客水多, 汛期水多、枯季水少, 地表水资源多、地下水少。水质也良莠不齐, 城区的珠江河道和河涌水质较差。而随着西江引水工程的通水, 广州这个特大城市实现了东、南、西、西北“四方取水”格局, 东部:东北江干流;西部:西江引水;南部:北江干流顺德水道;西北部:珠江及流溪河 (规划中) 。

原有的西部水源被西江水取代之后, 将作为战略后备水源。另外, 广州还规划在未来建设北江清远梯级引水工程和东海 (容桂) 水道引水工程, 为花都、番禺和南沙解渴。

广州市结合其水资源不足、水质型缺水的特点, 采用“四方取水”+水源连通+就地河道取水应急的供水安全保障方式, 利用四个方向域外调水保障原水供应安全。域外调水是解决水资源不足、就地水源水质差、就地水源安全互补能力不足等问题的有效手段, 可为其他城市的供水安全提供思路与借鉴。

水厂:西部滨海分区18座水厂;中部分区12座水厂;东部分区17座水厂;东部滨海分区13座水厂;中心城区8座水厂。

水源:东部供水、东深供水和市内各水库。

深圳市采用东部供水+东深供水+就地分散水库的供水保障方式, 利用域外调水, 解决水资源型缺水的问题。另外, 在供水管理体制方面, 深圳市供水企业整合工作基本完成, 除个别地区外, 深圳市供水系统 (不含原水系统) 已由深圳市水务集团及下属4个分公司统一生产和管理, 郊区集约化供水工作正在推进之中。其在供水管理体制方面, 供水主体集约整合及其管理经验, 值得借鉴。

宁波市本地原水水质较差, 城市供水水源主要采用城市外围的多水库联合调度方式。利用城市外围的水库水源, 集中建设大型水厂。

与上述4座特大型城市不同, 宁波市采用“清水高速公路”的供水安全保障方式。在城市外围建设大型的清水输水环形干管, 由三大主力水厂和规划北部水厂分别采用不同水库的原水, 将清水由多点输送至围绕市区的“清水高速公路”干管上, 然后再向市区配水, 当某个水厂发生故障时, 可由另外的水厂通过此“清水高速公路”补充清水。

宁波市采用“清水高速公路”环管互通的安全保障理念, 在早期即以超前的理念围绕城区建设200万m³/d规模的清水环管, 保障城市供水安全。这种利用清水环管互通的供水安全保障理念值得其他城市或城市中的部分区域参考借鉴。

南通市位于长江下游, 是苏北地区的重要城市。南通市区坐落于长江北岸, 除城区外, 下辖海安县、如东县、启东市、如皋市、海门市等5个县市。目前, 南通市全市域范围内均已完成了集约化供水, 利用长江水源, 在长江沿线建设4座大型水厂, 并建设清水输水干线, 由这些水厂集中向南通市区、下辖各县市统一供水, 将原有各县市分散的就地水厂改造为备用水厂或清水增压泵站。而且, 为提高供水品质, 这些采用长江原水的水厂均在实施深度处理工程。

为保障南通市区4座集中水厂的原水安全, 在南通市的供水安全保障体系中, 一方面, 设置原水水库互备;另一方面, 在长江沿岸储蓄长江水, 结合景观需求, 建设备用水源。同时, 在邻近的清水输水干线支线实现清水连通, 以及部分水厂出水管线互通、乡镇深井与区域供水管线连通等。因此从原水和清水两个层面保障南通市集约化供水系统的安全。

江苏南通市全市域集中供水、集中管理的供水模式, 市域范围全部由城区的水厂集约化向各区县供水, 且全部由市自来水公司统一管理, 这种彻底的城镇集约化供水理念可为其他城市的集约化供水发展提供经验借鉴。

(1) 为解决城市供水安全保障要求越来越高与现状水源地及清水系统的安全保障能力不足的矛盾, 可通过建设备用水源地、建立清水互补的供水系统、利用原水及清水组合保障的方式, 提高城市供水安全保障能力。对于水资源型缺水的北京市、深圳市, 均通过域外调水的方式为城市提供独立于现有水源之外的补充水源;对于就地河网水质不佳的上海市、广州市、宁波市, 则分别采取了流域外集中水库取水、域外调水和域外多水库联合调度的模式;另外, 从保障城市供水安全角度考虑, 由于无法保障每个供水水厂都有独立的备用水源, 因此上述城市结合自身特点, 采取了原水环管、水源连通、清水互通、清水环管等互联互通的方式, 利用组合方案保障城市供水安全。

(2) 为解决城市原水、清水系统“一张网”的发展需求与供水管理主体多、系统分散、建管标准不统一的矛盾, 需要从整个城市的角度统一进行取水口整合和管理, 统一进行系统供水安全的研究、建设和调度, 提高管理效率、降低运行成本;需要打破现状供水管理体制局限, 整合分散的供水主体, 集中建设、运营、管理城市供水系统。北京、上海、深圳等大型城市均已完成了供水主体管理体制整合, 统一建设、管理城市原水、清水系统。

(3) 为解决城市外围郊区集约化供水需求与现状乡镇分散供水的矛盾, 需要整合现状分散的乡镇水厂, 建设区级的集约化供水系统及其管理主体。江苏南通案例是城镇集约化供水的典型示范, 根据不同城镇的地域分布和供水体系, 建设区级的集约化供水系统, 保障城镇供水安全。

(4) 为解决供水高品质需求与现有水厂净水工艺的矛盾, 一方面需要制定适应城市发展定位的高品质的饮用水水质控制标准, 另外还需要建立统一的取水、制水、输配水配套设施建设标准, 提高城市供水设施工艺水平, 满足供水高品质需求。

(5) 采取新的技术手段, 如智慧水务等, 建设城市统一的供水管理、调度平台, 理清政企管理职责, 提高城市供水系统的管理水平及效率。

不同城市的城乡区域分布、水源条件、用水需求、供水历史发展条件均不相同, 站在城市更新和安全保障的高度, 因地制宜进行分析, 综合利用原水保障、清水互通、集中保障等思路, 布置和建设安全、经济、合理、有针对性的供水格局, 对于提高城市建设和管理水平具有重要意义。

安全可靠的城市供水系统是未来城市水系统的有效组成部分, 将与城市水利、防洪、排水、再生水等系统紧密结合、互为补充, 结合海绵城市和智慧水务理念的贯彻与深入, 成为市政行业精细化管理的重要组成。