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摘 要：通过东太湖取水可行性分析，研究多源供水方案。多源供水是城市发展的大趋势，能大大提高城市供水安全性和保证率。太湖水域辽阔，由长江水补给，水量长期稳定，实施东太湖取水工程后，可大大减少老虎潭水库供水负担，利用水库库容调节年径流的丰枯变化，确保枯水期所需的水量。多水源供水通过统筹协调，能互为补充，在取水保证率和安全性方面要明显优于单水源供水和河流取水。该课题填补国内淡水湖、水库、河道三线联合供水的空白，研究成果对类似地区和城市多水源供水项目有一定的参考价值。
关键词：城市供水 多水源 取水 探讨
中图分类号：TU991.11 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）004-115-02
1 基本情况
1.1 背景情况
随着国民经济的快速发展和人民生活水平的提高，城市供水对取水水源的需求不断提高，而且，目前城市水环境污染愈发严重，水资源愈发紧缺，使得城市取水与供需矛盾变得更加突出，成为城市发展过程中普遍碰到的问题。饮用水是群众生产生活的最基本物质需求，是城市规模发展的重要控制性因素。饮用水安全作为当前重要的民生问题，已成为城市水资源管理的第一要务，越来越受到各级党委政府的重视和人民群众的普遍关注。湖州市属于水质型缺少城市，且是工程性缺水。2008年，湖州建设了老虎潭水库和配套供水管网工程，有效改善了市区居民的饮用水问题。但是老虎潭水库设计供水规模仅为20万吨/日，仅仅能够供应湖州市局部地区的用水量，但随着湖州城乡一体化步伐的不断加快，老虎潭水库水源受益范围的不断延伸，供需矛盾也日益突出，湖州市区供水迫不得已启用水库水与河网水并用，整体供水水质有所下降，因此寻找第二优质水源已成为当务之急。
1.2 湖州概况
湖州市地处太湖之滨、浙江省北部，东连嘉兴、苏州市，是环太湖地区唯一因湖而得名的城市。湖州现辖德清、长兴、安吉三县和吴兴、南浔二区。总人口259万，其中市区人口108万；总面积5818平方公里，城市化水平达到58%，中心城市建成区面积88平方公里。
2 城市供水现状及需水量分析
2.1 水厂现状
湖州市城区现有水厂4座，总供水能力28万m3/d，其中湖州城区2座，为城西水厂10万m3/d和城北水厂10万m3/d；织里工贸区1座，为织里水厂5万m3/d；南浔城区1座，为南浔水厂5万m3/d。
2.2 需水量预测分析
依据《湖州市中心城市给水专项规划（2003～2020）》，湖州中心城市水量预测成果：2003～2007年人口为67万人，用水量标准500L/人·d，用水量33.5万m3/d。2008～2020年人口为98万人，用水量标准600L/人·d，用水量58.8万m3/d。根据预测结果确定2020年供水规模达60万m3/d。考虑近期最大取水量为20万m3/d，考虑远期最大取水量40万m3/d。
3 东太湖作为水源取水的可行性分析
3.1 水量分析
3.1.1 水资源调入区水量调查分析
湖州市区内共有城北、城西、南浔等制水水厂23家，年实际供水量34.4万吨/日，2012年开始，供水一体化进一步推进，练市、双林、南浔三个水厂停止河网取水，通过城北、城西水厂制水后实施联供，城区主供水管网水量难以支持，开始启用河库水并用，整体水质有所下降。需水情况：据调湖州中心城市水量预测成果湖州中心城市近、远期需水量将分别达到20万吨/日和40万吨/日。
3.1.2 水资源调出区水量调查分析
太湖位于湖州市以北，多年平均降雨量1177毫米，多年平均水面蒸发量为822毫米，多年平均天然年径流量161.5亿立方米。常水位2.99米（吴淞高程，下同）时，水面面积约2338 平方公里，蓄水量约44.3亿立方米。2002年起太湖流域管理局实施了“引江济太”工程后，使太湖水位常年保持在3.12米以上，常年平均蓄水量约为48亿立方米。
3.1.3 引调水的水量可行性评价分析及结论
（1）取水水量可以保证。据调查，在正常水平年，湖州40万吨/日规模的太湖取水，占太湖平均蓄水量的3.7%，占太湖向湖州倒灌水量20.63亿方的7.7%，太湖有入湖河道水作为补充，该取水规模对太湖的扰动较小。在枯水年和特枯水年条件下，太湖最低旬平均水位分别为2.54米和2.49米，太湖平均水深约为0.71米和0.66米。根据《太湖流域引江济太调度方案》，太湖降至该水位前已通过现有水利设施引长江水补水，保证太湖水位。可见，40万吨/日的水量是可以保证的。
（2）周边有成功取水范例。2010年太湖流域总需水量较往年有所增长，总供水量355.4亿立方米，其中直接从太湖取水的水厂共有15家，总取水量达到15.0亿方。近几年，“引江济太”工程实施后，这些水厂的水源地水质均有不同程度的改善，特别是在东太湖取水的吴江水厂，水源水质长期稳定，取水水量超30万吨/日能够得到充分保障。实例可以证明，在东太湖取水，在水量保障方面是可行的。
3.2 水质分析
3.2.1 调入区水源水质情况调查分析
在湖州市区各水源地水质调查发现，老虎潭水库水质最优，Ⅲ类以上占100%，Ⅱ类水所占比例最高；其余水厂水质以Ⅲ类居多。与东太湖历年来达到的水质相比，东太湖水质劣于老虎潭水库水质，但要明显好于其他水源水质。
水质监测情况：东太湖监测119次，其中Ⅰ类0.8%，Ⅱ类44.6%，Ⅲ类47.9%，Ⅳ类6.7%，Ⅰ-Ⅲ类占93.3%。城西水厂监测36次，其中Ⅰ类36.1%，Ⅱ类52.8%，Ⅲ类8.3%，劣Ⅴ类2.8%，Ⅰ-Ⅲ类占88.9%。城北水厂监测87次，其中Ⅱ类16.1%，Ⅲ类51.7%，Ⅳ类26.5%，Ⅴ类4.6%，劣Ⅴ类1.1%，Ⅰ-Ⅲ类占67.8%。老虎潭水库监测22次，其中Ⅰ类13.6%，Ⅱ类81.8%，Ⅲ类4.6%，Ⅰ-Ⅲ类占100%。 3.2.2 调出区水质情况调查分析
太湖全年期仅五里湖水质为Ⅳ类，东太湖和东部沿岸区为Ⅴ类，其余湖区均劣于Ⅴ类。在总磷、总氮不参评的情况下，贡湖、湖心区和东部沿岸区为Ⅱ类，五里湖、梅梁湖、东太湖和南部沿岸区为Ⅲ类，竺山湖和西部沿岸区为Ⅳ类。各湖区中贡湖、东太湖和东部沿岸区为轻度富营养，其他湖区为中度富营养。由此可见，太湖西北部湖区水质较差，东南部湖区水质相对较好，在空间分布上呈现出由北向南、由西向东逐渐变好的状态。太湖各分区的各项重要水质指标评价情况来看，也是东太湖的指标浓度较低。
3.2.3 调出区（东太湖）水质变化趋势分析结果
据调查，2001～2002年东太湖总体水质大体稳定在Ⅱ类，2003～2006年水质大体稳定在Ⅲ类，2007～2010年水质在Ⅱ、Ⅲ类波动频繁，偶而达到Ⅳ类。2001～2006年总磷、总氮（富营养化成因指标）总体呈缓慢上升趋势，除2010年太湖流域遭遇罕见早春汛，集中入流导致指标突高外，2007年以后趋于稳定，基本在Ⅲ类附近波动。2006～2008年，叶绿素a（富营养化反映指标）相对较高，但低于蓝藻爆发临界值40mg/m3；2009年以后呈下降趋势，叶绿素a相对较低，指标基本稳定在轻营养限值附近。
3.2.4 东太湖取水的水质分析评价及结果
东太湖多年来富营养程度较轻，水质良好，多以Ⅱ、Ⅲ类为主，符合《地表水环境质量标准GB3838-2002》集中式生活饮用水地表水源地标准；东太湖总体水质在Ⅱ、Ⅲ类之间波动，总磷、总氮基本在Ⅲ类附近波动，爆发蓝藻的概率小，并且随着太湖流域水环境综合治理的开展，东太湖水质有望进一步改善。由此可见，东太湖做为供水水源地从水质上而言是可行的。
4 工程方案比较及投资估算分析
4.1 东太湖取水工程方案
4.1.1 取水水源工程
取水水源工程主要为取水口建设、加压泵站和蓄水池建设。根据调查研究，取水口可设在湖内，距岸边2公里的位置，减少水华蓝藻对原水的影响，且有一定的水深能够保证供水需要。取水口上岸处可设在胡溇村以西位置，该处涉及居民房屋较少，便于今后政策处理。泵站分为取水点处的提水泵站和管道中途的加压泵站。
4.1.2 管网工程
从当前管网的调查情况来看，目前原水输水管分为2段，一段从取水点敷设至岸边蓄水池，该段长度为2公里，第二段从岸边敷设至东部平原新建水厂，长约8公里。
4.1.3 工程投资估算
工程项目进行估算，并采用类比法，参照同类工程投资，根据相应材料价格变化情况进行比较。通过比较对象采用2007年1月编制的老虎潭水库引水工程初步设计概算，新建水厂估算参考城北水厂扩建工程资料，参考2012年设计的某供水方案中的管材造价，估算得到新增取水口工程投资约1.56亿元。
4.2 安吉水库引水水源工程方案
本方案引用湖州市水利局委托中国水电顾问集团华东勘测设计研究院编制的《安吉“引水济湖”工程项目调研报告》主要成果，拟从湖州市安吉县赋石水库和老石坎水库两大型水库进行联合引水到湖州，工程投资估算约8.4亿元。
4.3 投资比较
通过方案对比，从工程造价角度论证本方案的经济可行性。据本次分析测算，东太湖工程总投资1.56亿元，低于另一方案：安吉两库引水工程的总投资8.4亿元。在工程投资方面，东太湖取水工程比安吉两库引水更经济。从工程规模来看，东太湖取水口至供水管网接入点距离较短，途径地区多为平原，东太湖取水的管道施工方便，可在短期内通水受益。合理的水价是实施城乡一体化供水的重要因素，东太湖引水工程量小，投资相对较小，水价也可控，可减少城乡居民的用水负担，减少湖州的商务成本。
因此，从工程方案及工程造价分析，近期采用东太湖取水方案较优。远期可考虑安吉两库联合供水。
5 结论与展望
5.1 近期多源取水的结论
通过调查研究，东太湖水源在质、量、工程经济方面有一定优势，实施东太湖取水，老虎潭水库和东太湖取水遥相呼应，西苕溪作为备用水源，提高供水安全度。可大大减少老虎潭水库供水负担，利用水库库容调节年径流的丰枯变化，确保枯水期所需的水量。这样不仅在水量水压供应上更优化，而且供水安全的保障度更高。平时可启用全部老虎潭水库供水；若枯水期老虎潭水库供水不足，可更多采用东太湖取水。东太湖供水和老虎潭供水可在水量、水质上相互补充协调，取长补短，错峰调节，西苕溪备用水源也参与总的供水调节，这样形成太湖、老虎潭水库、西苕溪多源三线联合供水，形成环形管网格局，形成一个回路，取水体系与管网体系一致，各点水压趋于均衡，将大大减少运行和维修成本。
5.2 远期多源供水的展望
从长远来看，引入安吉两库水源更有利于形成多源供水，进一步提高安全饮用水供水保证率。继续开展安吉两库取水研究，完善三条线取水，安吉两水库供城区用水，老虎潭水库供南边用水，东太湖取水主要供东边。三路水源形成一个回路，取水体系与管网体系一致。近期以老虎潭水库、东太湖为主要水源，西苕溪作为后备水源；远期以安吉赋石水库、老石坎水库和老虎潭水库为主要水源，东太湖作为后备水源，最终实现城乡供水的一体化。
参考文献：
[1]杜霞，彭文启.我国城市供水水源地水质状况分析及其保护对策[J].水利技术监督，2004（3）.
[2]车越，杨凯，吴阿娜，等.上海城市水源战略与水源地保护：格局、问题与展望[J].自然资源学报，2005（05）.
[3]陈静，林荷娟.引江济太水量水质联合调度存在问题及对策[J].水利科技与经济，2005（04）.
[4]郄燕秋，王胜军，张炯，等.城市供水备用水源工程规划设计探讨[J].给水排水，2012（12）.
[5]陈冬梅.大庆市城市供水水源工程国民经济评价[J].中国对外贸易（英文版），2010（14）.
[6]石亚东，莫李娟，程媛华.太湖水量分配方案实施保障措施探讨[J].水利经济，2012（9）， 30（5）.
关键词：城市供水 多水源 取水 探讨
中图分类号：TU991.11 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）004-115-02
1 基本情况
1.1 背景情况
随着国民经济的快速发展和人民生活水平的提高，城市供水对取水水源的需求不断提高，而且，目前城市水环境污染愈发严重，水资源愈发紧缺，使得城市取水与供需矛盾变得更加突出，成为城市发展过程中普遍碰到的问题。饮用水是群众生产生活的最基本物质需求，是城市规模发展的重要控制性因素。饮用水安全作为当前重要的民生问题，已成为城市水资源管理的第一要务，越来越受到各级党委政府的重视和人民群众的普遍关注。湖州市属于水质型缺少城市，且是工程性缺水。2008年，湖州建设了老虎潭水库和配套供水管网工程，有效改善了市区居民的饮用水问题。但是老虎潭水库设计供水规模仅为20万吨/日，仅仅能够供应湖州市局部地区的用水量，但随着湖州城乡一体化步伐的不断加快，老虎潭水库水源受益范围的不断延伸，供需矛盾也日益突出，湖州市区供水迫不得已启用水库水与河网水并用，整体供水水质有所下降，因此寻找第二优质水源已成为当务之急。
1.2 湖州概况
湖州市地处太湖之滨、浙江省北部，东连嘉兴、苏州市，是环太湖地区唯一因湖而得名的城市。湖州现辖德清、长兴、安吉三县和吴兴、南浔二区。总人口259万，其中市区人口108万；总面积5818平方公里，城市化水平达到58%，中心城市建成区面积88平方公里。
2 城市供水现状及需水量分析
2.1 水厂现状
湖州市城区现有水厂4座，总供水能力28万m3/d，其中湖州城区2座，为城西水厂10万m3/d和城北水厂10万m3/d；织里工贸区1座，为织里水厂5万m3/d；南浔城区1座，为南浔水厂5万m3/d。
2.2 需水量预测分析
依据《湖州市中心城市给水专项规划（2003～2020）》，湖州中心城市水量预测成果：2003～2007年人口为67万人，用水量标准500L/人·d，用水量33.5万m3/d。2008～2020年人口为98万人，用水量标准600L/人·d，用水量58.8万m3/d。根据预测结果确定2020年供水规模达60万m3/d。考虑近期最大取水量为20万m3/d，考虑远期最大取水量40万m3/d。
3 东太湖作为水源取水的可行性分析
3.1 水量分析
3.1.1 水资源调入区水量调查分析
湖州市区内共有城北、城西、南浔等制水水厂23家，年实际供水量34.4万吨/日，2012年开始，供水一体化进一步推进，练市、双林、南浔三个水厂停止河网取水，通过城北、城西水厂制水后实施联供，城区主供水管网水量难以支持，开始启用河库水并用，整体水质有所下降。需水情况：据调湖州中心城市水量预测成果湖州中心城市近、远期需水量将分别达到20万吨/日和40万吨/日。
3.1.2 水资源调出区水量调查分析
太湖位于湖州市以北，多年平均降雨量1177毫米，多年平均水面蒸发量为822毫米，多年平均天然年径流量161.5亿立方米。常水位2.99米（吴淞高程，下同）时，水面面积约2338 平方公里，蓄水量约44.3亿立方米。2002年起太湖流域管理局实施了“引江济太”工程后，使太湖水位常年保持在3.12米以上，常年平均蓄水量约为48亿立方米。
3.1.3 引调水的水量可行性评价分析及结论
（1）取水水量可以保证。据调查，在正常水平年，湖州40万吨/日规模的太湖取水，占太湖平均蓄水量的3.7%，占太湖向湖州倒灌水量20.63亿方的7.7%，太湖有入湖河道水作为补充，该取水规模对太湖的扰动较小。在枯水年和特枯水年条件下，太湖最低旬平均水位分别为2.54米和2.49米，太湖平均水深约为0.71米和0.66米。根据《太湖流域引江济太调度方案》，太湖降至该水位前已通过现有水利设施引长江水补水，保证太湖水位。可见，40万吨/日的水量是可以保证的。
（2）周边有成功取水范例。2010年太湖流域总需水量较往年有所增长，总供水量355.4亿立方米，其中直接从太湖取水的水厂共有15家，总取水量达到15.0亿方。近几年，“引江济太”工程实施后，这些水厂的水源地水质均有不同程度的改善，特别是在东太湖取水的吴江水厂，水源水质长期稳定，取水水量超30万吨/日能够得到充分保障。实例可以证明，在东太湖取水，在水量保障方面是可行的。
3.2 水质分析
3.2.1 调入区水源水质情况调查分析
在湖州市区各水源地水质调查发现，老虎潭水库水质最优，Ⅲ类以上占100%，Ⅱ类水所占比例最高；其余水厂水质以Ⅲ类居多。与东太湖历年来达到的水质相比，东太湖水质劣于老虎潭水库水质，但要明显好于其他水源水质。
水质监测情况：东太湖监测119次，其中Ⅰ类0.8%，Ⅱ类44.6%，Ⅲ类47.9%，Ⅳ类6.7%，Ⅰ-Ⅲ类占93.3%。城西水厂监测36次，其中Ⅰ类36.1%，Ⅱ类52.8%，Ⅲ类8.3%，劣Ⅴ类2.8%，Ⅰ-Ⅲ类占88.9%。城北水厂监测87次，其中Ⅱ类16.1%，Ⅲ类51.7%，Ⅳ类26.5%，Ⅴ类4.6%，劣Ⅴ类1.1%，Ⅰ-Ⅲ类占67.8%。老虎潭水库监测22次，其中Ⅰ类13.6%，Ⅱ类81.8%，Ⅲ类4.6%，Ⅰ-Ⅲ类占100%。 3.2.2 调出区水质情况调查分析
太湖全年期仅五里湖水质为Ⅳ类，东太湖和东部沿岸区为Ⅴ类，其余湖区均劣于Ⅴ类。在总磷、总氮不参评的情况下，贡湖、湖心区和东部沿岸区为Ⅱ类，五里湖、梅梁湖、东太湖和南部沿岸区为Ⅲ类，竺山湖和西部沿岸区为Ⅳ类。各湖区中贡湖、东太湖和东部沿岸区为轻度富营养，其他湖区为中度富营养。由此可见，太湖西北部湖区水质较差，东南部湖区水质相对较好，在空间分布上呈现出由北向南、由西向东逐渐变好的状态。太湖各分区的各项重要水质指标评价情况来看，也是东太湖的指标浓度较低。
3.2.3 调出区（东太湖）水质变化趋势分析结果
据调查，2001～2002年东太湖总体水质大体稳定在Ⅱ类，2003～2006年水质大体稳定在Ⅲ类，2007～2010年水质在Ⅱ、Ⅲ类波动频繁，偶而达到Ⅳ类。2001～2006年总磷、总氮（富营养化成因指标）总体呈缓慢上升趋势，除2010年太湖流域遭遇罕见早春汛，集中入流导致指标突高外，2007年以后趋于稳定，基本在Ⅲ类附近波动。2006～2008年，叶绿素a（富营养化反映指标）相对较高，但低于蓝藻爆发临界值40mg/m3；2009年以后呈下降趋势，叶绿素a相对较低，指标基本稳定在轻营养限值附近。
3.2.4 东太湖取水的水质分析评价及结果
东太湖多年来富营养程度较轻，水质良好，多以Ⅱ、Ⅲ类为主，符合《地表水环境质量标准GB3838-2002》集中式生活饮用水地表水源地标准；东太湖总体水质在Ⅱ、Ⅲ类之间波动，总磷、总氮基本在Ⅲ类附近波动，爆发蓝藻的概率小，并且随着太湖流域水环境综合治理的开展，东太湖水质有望进一步改善。由此可见，东太湖做为供水水源地从水质上而言是可行的。
4 工程方案比较及投资估算分析
4.1 东太湖取水工程方案
4.1.1 取水水源工程
取水水源工程主要为取水口建设、加压泵站和蓄水池建设。根据调查研究，取水口可设在湖内，距岸边2公里的位置，减少水华蓝藻对原水的影响，且有一定的水深能够保证供水需要。取水口上岸处可设在胡溇村以西位置，该处涉及居民房屋较少，便于今后政策处理。泵站分为取水点处的提水泵站和管道中途的加压泵站。
4.1.2 管网工程
从当前管网的调查情况来看，目前原水输水管分为2段，一段从取水点敷设至岸边蓄水池，该段长度为2公里，第二段从岸边敷设至东部平原新建水厂，长约8公里。
4.1.3 工程投资估算
工程项目进行估算，并采用类比法，参照同类工程投资，根据相应材料价格变化情况进行比较。通过比较对象采用2007年1月编制的老虎潭水库引水工程初步设计概算，新建水厂估算参考城北水厂扩建工程资料，参考2012年设计的某供水方案中的管材造价，估算得到新增取水口工程投资约1.56亿元。
4.2 安吉水库引水水源工程方案
本方案引用湖州市水利局委托中国水电顾问集团华东勘测设计研究院编制的《安吉“引水济湖”工程项目调研报告》主要成果，拟从湖州市安吉县赋石水库和老石坎水库两大型水库进行联合引水到湖州，工程投资估算约8.4亿元。
4.3 投资比较
通过方案对比，从工程造价角度论证本方案的经济可行性。据本次分析测算，东太湖工程总投资1.56亿元，低于另一方案：安吉两库引水工程的总投资8.4亿元。在工程投资方面，东太湖取水工程比安吉两库引水更经济。从工程规模来看，东太湖取水口至供水管网接入点距离较短，途径地区多为平原，东太湖取水的管道施工方便，可在短期内通水受益。合理的水价是实施城乡一体化供水的重要因素，东太湖引水工程量小，投资相对较小，水价也可控，可减少城乡居民的用水负担，减少湖州的商务成本。
因此，从工程方案及工程造价分析，近期采用东太湖取水方案较优。远期可考虑安吉两库联合供水。
5 结论与展望
5.1 近期多源取水的结论
通过调查研究，东太湖水源在质、量、工程经济方面有一定优势，实施东太湖取水，老虎潭水库和东太湖取水遥相呼应，西苕溪作为备用水源，提高供水安全度。可大大减少老虎潭水库供水负担，利用水库库容调节年径流的丰枯变化，确保枯水期所需的水量。这样不仅在水量水压供应上更优化，而且供水安全的保障度更高。平时可启用全部老虎潭水库供水；若枯水期老虎潭水库供水不足，可更多采用东太湖取水。东太湖供水和老虎潭供水可在水量、水质上相互补充协调，取长补短，错峰调节，西苕溪备用水源也参与总的供水调节，这样形成太湖、老虎潭水库、西苕溪多源三线联合供水，形成环形管网格局，形成一个回路，取水体系与管网体系一致，各点水压趋于均衡，将大大减少运行和维修成本。
5.2 远期多源供水的展望
从长远来看，引入安吉两库水源更有利于形成多源供水，进一步提高安全饮用水供水保证率。继续开展安吉两库取水研究，完善三条线取水，安吉两水库供城区用水，老虎潭水库供南边用水，东太湖取水主要供东边。三路水源形成一个回路，取水体系与管网体系一致。近期以老虎潭水库、东太湖为主要水源，西苕溪作为后备水源；远期以安吉赋石水库、老石坎水库和老虎潭水库为主要水源，东太湖作为后备水源，最终实现城乡供水的一体化。
参考文献：
[1]杜霞，彭文启.我国城市供水水源地水质状况分析及其保护对策[J].水利技术监督，2004（3）.
[2]车越，杨凯，吴阿娜，等.上海城市水源战略与水源地保护：格局、问题与展望[J].自然资源学报，2005（05）.
[3]陈静，林荷娟.引江济太水量水质联合调度存在问题及对策[J].水利科技与经济，2005（04）.
[4]郄燕秋，王胜军，张炯，等.城市供水备用水源工程规划设计探讨[J].给水排水，2012（12）.
[5]陈冬梅.大庆市城市供水水源工程国民经济评价[J].中国对外贸易（英文版），2010（14）.
[6]石亚东，莫李娟，程媛华.太湖水量分配方案实施保障措施探讨[J].水利经济，2012（9）， 30（5）.