原扬州第一水厂取水口位于廖家沟水源地, 规模为40万m³/d, 分为南北2个泵房, 其北泵房取水口位于万福闸下游150m处, 此处也是淮河泄洪排江通道, 除雨季开闸排洪外, 万福闸常年关闭。水源类似湖库水源, 由于水体受到不同程度的污染, 在夏天高温时, 梅雨来临之前, 河水水位下降, 导致水体藻类快速生长。除水源藻类含量高外, 原取水口还存在其他问题。

　　 (1) 取水口在万福闸下游150m处, 闸口上有双向混合车道, 运输繁忙, 如果装有化学药品的车辆在闸道上侧翻, 化学药品泄漏, 很容易进入水体, 还没有来得及稀释就被取水水泵抽吸供给净水厂, 给安全供水带来很大的隐患。

　　 (2) 取水口不满足《生活饮用水集中式供水单位卫生规范》的要求。规范的第十条、第二十六条、第二十七条要求地表水源卫生防护必须遵守规定:取水点周围半径100 m的水域内, 严禁捕捞、网箱养殖、停靠船只、游泳和从事其他的能污染水源的任何活动^[1]。然而渔民捕鱼, 为了方便上岸, 渔船经常停靠在取水口附近, 我们联合当地派出所也不能解决这个问题。每当开闸, 闸道上站满了人群, 他们用各种捕渔工具捕鱼, 24h都有人捕鱼, 这对安全供水又是一大隐患。

　　 (1) 为了避免污染, 取得较好水质的水, 取水构筑物宜位于上游清洁的河段;避开河流中的回流区和死水区, 以减少进水中的泥沙和漂浮物。而原取水口不满足上述条件, 恰恰相反, 取水要么是回流水, 要么是死水。当万福闸开闸泄洪时, 水泵吸水口位于回流区, 还没有稀释的污染团被抽吸送往净水厂;当万福闸闭闸时, 取水口又位于水体的端部, 水体几乎不流动, 所抽吸的又是死水。

　　 (2) 取水口位于夏季主风向的向风面的凹岸处, 扬州夏季主风向为东南风, 取水口位于下风位。所取水水质差, 这是因为有大量的浮游生物聚集并死亡, 沉至河底后腐烂, 从而使水质恶化, 水的色度增加产生臭味。

　　 (3) 所取水为表层水, 表层水中藻类含量较高, 而水的1m以下藻类含量较低。一次检测结果表明:表层水中藻类含量为8 700×10⁴个/L时, 水面下1.5m深处藻类含量为3 100×10⁴个/L。

　　 取水构筑物为岸边式, 泵房为地下式, 没有设置进水间, 吸水管直接伸入水中取水, 吸水管上也没有设置格栅或格网, 这种取水构筑物存在以下问题:

　　 (1) 吸水管没有设置格栅或网格, 不能拦截水中粗大的漂浮物及鱼类, 在净水厂絮凝池进水口经常看到各种塑料袋等杂物及被水泵叶轮打死的鱼类。

　　 (2) 水泵易堵塞, 我们经常请潜水员清除堵塞在吸水口的大型杂物。南泵房1#机组曾被树根堵塞, 长达两年之久, 无法运行, 找不出原因。在这两年中想了各种办法并去实施, 最终发现水泵吸水锥口与吸水管法兰连接处阻塞了一棵树根, 打开水泵上盖板看不到堵塞的树根, 只有当人从吸水管爬进去才发现了这个问题。

　　 从取水口到闸口水体两岸都用石头驳岸, 河床用混凝土浇筑, 看不到芦苇、香蒲等挺水植物, 也看不到浮叶型植物, 没有采取生态修复的措施;而附近农田退水又带来农药和化肥, 导致水体氮磷的增加, 水体富营养化, 藻类增加。取水也没有采取降藻措施, 增加了水厂药剂投加量和制水成本, 水质也受影响。

　　 由于原取水口存在诸多问题, 且新建的万福大桥位于取水口下游约100m处, 为了不影响万福大桥建成, 取水口需要搬迁。根据扬州市供水规划, 所选新的水源要与长江水源互为备用, 经过一年多的实地勘察论证, 经多方案比较, 确定扬州第一水厂新取水口还是选在廖家沟水源地, 取水规模为40万m³/d, 而廖家沟水体主要是藻类问题, 要求取水口避藻取水。

　　 新的取水构筑物为河床式结构, 与原取水口同侧位于廖家沟水源地西岸, 往下游移1.2km, 在万福大桥与广陵大桥中间, 与两座大桥的距离都约为1.1km。取水自流管设有2根DN1 800钢管, 设计长度分别为612.7m和611m。2根取水自流管均分为顶管和沉管两段进行施工, 其中1#取水管顶管段长度为574.7 m, 2#取水管顶管段长度为573m, 2根取水管埋管段长度均为38m, 管道中心高程为-6.4~-6.5 m;取水头部采用桩架式取水, 桩型为钢管桩。

　　 两根管道中心间距为6.8m, 主要穿越中沟河、中沟河闸坝管理用房和廖家沟岸堤, 向廖家沟河床底延伸315m, 管线以2.6‰坡度向下顶进, 前后高差为1.6m, 顶管顶部最小覆土厚度约为4.7m。

　　 布置取水口位置时, 需根据当地水文气象资料, 充分考虑风场和湖流作用, 避开藻类容易堆积的区域。一般来讲, 取水口不宜选择在夏季主导风向向风面的凹岸处, 因为在藻类高发的夏季, 该区域通常会聚集大量浮游藻类。同时, 避免取藻类集中在表层的水体中, 确定取水口平面和竖向位置。

　　 取水口的位置沿岸顺直, 没有浅滩, 取水头部设在稳定河床的深槽主流、有足够的水深处, 水质和地质条件较好^[2]。取水口远离岸边, 不受水中植物的影响。

　　 新的取水口上游至万福闸约1.3km, 下游约1.2km水域范围内没有工业废水和生活污水的排入, 也没有其他水体排入, 两岸划分为水源保护区。没有渔船停靠在取水口附近, 消除了安全隐患。

　　 要确定取水口深度, 首先需掌握藻类垂直方向的分布情况, 而其分布往往受自身生理结构和光照、温度、风浪等水文气象因子的影响。一般情况下, 藻类具有“高光照上浮, 低光照下沉”的特点。在深水湖库中, 由于光被吸收和散射, 光强会沿水深方向不断降低, 不同深度处藻类浓度会有所不同, 但总体趋势还是集中在表层水体中。

　　 温度对于藻类的生长和分布也起着重要的作用, 不仅会直接影响藻类的光合作用或者呼吸作用, 还会在水体中各种营养物的理化过程中间接影响藻类的生长。在一定的温度范围内, 温度越高, 藻类生长越快^[3]。

　　 廖家沟水源地水体稳定, 水流缓慢, 表层水体升温, 为藻类生长繁殖提供适宜的温度条件, 在取水时不宜取上层水体, 宜中层取水。所以取水喇叭口格栅底标高-3.68 m, 格栅顶标高-2.28 m, 保证率为97%时的水位标高-0.78m。

　　 固定式取水构筑物采用河床式, 其进水间和泵房合建。取水头部采用箱式并分成2格, 格栅尺寸100mm×10mm, 栅条净距为80mm, 能拦截水中粗大的漂浮物及鱼类。在进水间采用旋转格网, 网格尺寸为10mm×10mm, 可以拦截水中细小的杂质。拦污效果较好, 在净水厂絮凝池入口处看不到杂物。

　　 水源地两岸的滩涂长满了芦苇, 相当于天然湿地, 芦苇相当于植物床, 岸边蜿蜒曲直, 增加了边界的长度, 增强了水陆交错的边缘效应, 提高了对氨氮和有机物的去除效果^[4]。

　　 廖家沟水源地与长江连接, 每天潮起潮落, 反复向水体补氧, 完成了有机物的转化与去除, 提高了水体的自净能力和自我修复能力, 使污染物在流动中净化, 在净化中流动, 保持水体生态与景观完美结合。水体得到净化, 藻类得到很好的控制。

　　 以中沟河为例, 它位于取水泵房南侧, 其排水口与取水口距离约40m, 是一条东西向的河流, 水体富营养化严重, 呈现黑臭, 如果直排廖家沟水源地, 势必对水源造成严重污染。为防止污水进入取水口, 采取两条措施, 一是封闭排水闸口, 拆除闸板, 用混凝土封死, 排水口下移约1.2km, 经高家河闸排入廖家沟水源地。二是对包括中沟河在内的河网进行生态修复, 改善水环境, 提高水源地水质。

　　 对河网进行生态修复, 河床上种植芦苇、美人蕉、香蒲等挺水植物, 在水深较浅处栽种莲藕、菱角等本土浮水植物, 在水深较深的地方可培育藻类及水草, 并在河内放养一些鱼类。通过挺水植物带、浮叶植物带和沉水植物带的优化配置, 构建了一个具有生物多样性、水质净化能力和景观效果的人工湿地生态系统^[5]。水体透明度由原来的20cm变为现在的40cm, 水质明显提高。

　　 结合扬州市总体规划, 水源地两岸的居民住宅都已搬迁, 退耕还林, 保留原有本土树种, 在沿河两岸栽种其他树木, 涉水岸边栽种杨柳, 与杨柳平行栽种白杨, 绿化造林平均宽度约150m。与廖家沟水源地平行的河道是万福河, 位于防洪大堤外侧, 河道截流路面汇流的微污染雨水, 通过河网净化后排入水源地取水口下游1.2km处。保护区范围内没有耕种的农田, 也就没有农田退水流入保护区内的水源地。万福闸关闸时, 水源水质满足《地表水环境质量标准》 (GB 3838-2002) Ⅱ类的要求, 开闸泄洪时, 除COD_Mn等个别指标为Ⅲ类外, 水源水质基本满足Ⅱ类的要求。

　　 新的取水口自2015年投产以来, 提标扩建后的扬州第一水厂最高日供水量约为25万m³/d, 经历水源的周期性变化, 所取水水质良好, 运行稳定, 但也存在一些不足。

　　 取水口采用了污水截流, 排水口下移, 生态修复, 水源地保护。加强水体自净能力, 降低水体中的藻类含量。同时, 合理确定取水口位置及深度, 根据藻类在水体中的分布, 所取水为中层以下含藻类少的原水, 避免上层多藻类水体。在取水口所取原水藻类检测数值中, 2017年6月最高值为153×10⁴个/L, 最低值为34×10⁴个/L, 而2014年6月最高值为34 000×10⁴个/L, 新旧取水口原水藻类含量相差约200倍。

　　 COD_Mn在饮用水处理中通常用于表征水中还原性有机物的多少, 可表示消毒副产物的前体物质。在万福闸关闸期间, 2014年取水口的COD_Mn月平均检测值比2016年新的取水口COD_Mn检测值要高5.13%左右 (如图1所示) , 而2016年7月、11月、12月COD_Mn检测值偏高的原因可能是万福闸开闸泄洪, 冲刷河床, 沉落的淤泥引起的, 也可能有淮河泄洪排水水质差的原因。

　　 浊度是影响净水厂加药的重要因素, 在万福闸关闸期间, 新旧取水口原水浊度差别不大, 而在开闸泄洪期间, 新的取水口原水浊度较高, 这是因为:河流上的常见人工构筑物如桥梁和天然障碍物, 往往引起河流流量条件的改变, 从而使河床产生冲刷或淤积。在桥梁上游由于桥墩处缩小了水流过水断面使水位壅高, 流速减慢, 泥沙易于淤积。在桥梁下游河段, 由于水流流过桥孔时流速增大, 致使下游近桥段成为冲刷区, 再往下, 水流又恢复原来的流速, 冲击物在此落淤。因此, 取水构筑物应避开桥前水流滞缓段和桥后冲刷落淤段。取水构筑物一般设在桥前0.5~1.0km或桥后1.0km以外的地方^[6]。而新的取水口位于万福大桥桥后1.1km的地方, 冲击物在此落淤, 取水口原水浊度偏高。2014年9月和2016年11月万福闸开闸孔数都是22个的情况下, 泄洪流量相当, 根据水厂生产报表, 原水浊度检测值如图2。2014年9月浊度检测值最大为150NTU, 而2016年11月检测值最大为422NTU。

　　 2016年11月, 是原水水质最差的1个月, 原水浊度月平均值201 NTU, COD_Mn检测值月平均值4.4mg/L。对扬州第一水厂出厂水进行了全分析, 水质完全符合《生活饮用水卫生标准》 (GB 5749—2006) 的要求 (如表1所示) 。

　　 (1) 新取水口水源地实施汇入支流排水口下移1.2km, 同时河道进行了生态修复, 使汇入支流水质有所提高, 从而提高了水源水质。

　　 (2) 水源地河岸滩涂长满了芦苇, 相当于生态植物床, 水体潮起潮落, 增加了自净能力, 消化或转移了水中的有机物和氨氮, 水体中的藻类得到很好的控制。

　　 (3) 取水口位于藻类较少的地方, 取水口的深度根据藻类在水中垂直分布的特性而确定, 所取水为中层以下含藻类少的水源, 避免了上层含藻类多的表层水。

　　 (4) 新取水口原水浊度和COD_Mn受万福闸开闸泄洪的影响较大, 泄洪期间, 这两项检测值虽都升高, 但出厂水仍然满足《生活饮用水卫生标准》 (GB5749—2006) 的要求。

　　 (5) 新取水口消除了安全隐患, 水源地实施了保护, 满足《生活饮用水集中式供水单位卫生规范》的要求。