登封市城市应急引水方案比选

□马啸中原 □杨 凡 □杨淇翔(河南省水利勘测设计研究有限公司)

登封市城市应急引水方案比选

□马啸中原 □杨 凡 □杨淇翔(河南省水利勘测设计研究有限公司)

随着社会、经济的发展和人口的增长，城市对水资源的需求量、依存性越来越大。对城市管理者来说，不仅要保障城市常规供水，还要考虑非常态供水危机的可能性并做好充分的准备。文章针对登封市现实情况,提出解决当地用水问题的应急引水方案。

应急引水；登封；水资源；方案比选

1 概况

随着城市的发展，城市建设及供水安全的复杂性逐渐加强,城市供水系统的脆弱性逐渐显现,供水问题趋于严峻[1,2]。登封市近年来频繁发生旱情，发生缺水情况的频率也显著升高，已成为严重影响城市发展和居民生活的严重问题。特别是2012-2014年，登封连续干旱，导致原少林、纸坊、劵门、马庄4个供水水源地干涸。登封城市供水严重不足，居民生活生产用水无法得到保障。白沙水库抗旱应急饮水工程建成后，新开辟的白沙水库水源也因持续干旱告急，2015年已无法正常供水，2016年初受蓄水量不足影响，登封市3月中旬即开始限时供水，登封市城市生活生产受到极大影响。

2 城市供用水情况分析

登封城市应急供水的范围主要集中在登封市的中心城区，具体为市辖的嵩阳办事处、少林办事处和中岳办事处等3个街道办事处。上述三地是登封市人口最为密集的区域，且人口增长率超过周边乡镇。

2.1 现有水源供水情况

根据登封市历年降雨统计资料看，其境内十年九旱，水资源贫乏，境内多年平均水资源总量21 775.40万m3，人均水资源占有量仅316 m3，低于河南省平均378 m3的水平，属于相对缺水地区。登封市境地下水埋藏较深，采取不易，城市供水多以地表水为主，境内多年平均地表水资源量为15 528.70万m3，无外水补给，供水只能依靠当地自给自足。

2012年以来，登封市遭遇了有气象记录以来最严重的干旱：连续两年降雨量在400 mm左右，与干旱少雨、遍布荒凉的大西北几乎相当。尤其是进入2013年8月份后，持续数月少有雨雪，与常年同期相比，降水量减少近九成。

登封市区供水以地表水为主，少林、券门、纸坊3座中型水库和马庄小型水库是最主要的供水水源。4个水库水源地的设计兴利库容共为2 518万m3，其中3座中型水库总兴利库容达2 432万m3，承担着绝大部分的供水任务。自2012年以来，少林、券门、纸坊水库蓄水量连年减少，到2014年3座水库接近死库容，所用水量所剩无几。区域内其他小型水库也基本干涸。

2.2 现状用水情况

登封市2014年人均用水量为167.60 m3/人，远低于同期郑州市人均用水量190.70 m3/人。2014年初，登封市通过多方协调，开辟了与禹州市交界处总库容2.90亿m3的白沙水库作为登封新的水源地，建设白沙水库抗旱应急饮水工程，规划建成后引水能力为每天3万m3，可供市区、产业集聚区、卢店、唐庄使用。但是，原来登封市区的几个水厂供水基本是高水低供，从西北向东南自流。2014年5月白沙饮水工程运行以后，变成低水高供，水从东南向西北逆势而流，需要二次加压，原管道老化易损、压力不够，导致不断爆管，供水不连续。同时，由于2014年的干旱持续，加上白沙水库还要给下游的禹州市供水，到2014年汛后，水库仅余2 000万m3水（含980万m3死库容），供水形势十分严峻。据统计，白沙饮水工程运行后，2014年中心城区实际供水量约为1 980万m3。

登封市中心城区2014年常住人口为20.10万人，根据《城市给水工程规划规范》(GB50282-98)中推荐的城市每万人最高日综合用水量指标测算得出，登封市中心城区2014年的实际需水量约为2 564万m3，详见表1。

表1 登封市现状实际需水预测表

实际供水情况与本次预测的情况相比较，中心城区还存在着近600万m3的供水缺口，从现有节水水平以及各水库供水潜力上看，该供水缺口无法填补，如果今后一段时间旱情依旧持续，市区供水将面临巨大的危机，所以为登封城区科学的选取应急备用水源迫在眉睫。

3 应急供水方案

3.1 应急水源选取原则

水源选取的时候应该考虑到所选水源的稳定性、水质可靠性、水源输出可操作性、水源地安全性、地区平衡性、利益平衡性等问题[3]，不能以牺牲环境为代价不计后果的引用水源，更不能把一个地区的缺水问题转嫁到另一个地区。

3.2 水源地选取

登封市域地处淮河、伊洛河（黄河流域）的分水岭，城市周边距登封市较近的市域外水源工程按照水来源有陆浑水库水源（陆浑水库、陆浑东一干渠、陆浑东二干渠、巩义坞罗水库、汝州安沟水库、偃师龙沟水库）、伊洛河水源、南水北调水源等。

3.3 应急供水方案

偃师龙沟水库和伊洛河水源引水工程建设难度大，作为水源应急性较差，自坞罗水库和安沟同时引水，引水流量不足0.20 m3/s，引水规模太小，而线路均需翻越分水岭，施工难度大，工程技术经济性较差，所以不适合作为登封市的应急供水水源地。

结合登封周边的其他水源，综合引水规模、水源条件、工程应急实施性等因素，初步规划出下列可行性较高的供水方案。

3.3.1 南水北调颍河退水闸引水方案

在南水北调总干渠颍河退水闸附近设置取水口，沿颍河河道东侧敷设输水管线至登封市白沙水库饮水工程一级泵站前池，其后利用白沙水库饮水工程输水至卢店水厂，再改造纸坊水库向卢店水厂输水线路为充库线路。其中颍河退水闸向登封市白沙水库饮水工程一级泵站前池输水线路长26 km，并设白沙水库充库分水口。泵站前池水位按236 m选用，则本应急引水工程净提水扬程为110 m；卢店水厂至纸坊水库提水线路长约8 km，提水净扬程116 m。

3.3.2 16号任坡分水口门引水方案

在南水北调总干渠16号任坡分水口门后设提水泵站，输水线路穿越总干渠及颍河后，沿颍河左岸向登封市白沙水库饮水工程一级泵站前池布置输水线路，线路长约28 km，泵站前池水位按236 m选用，则本应急引水工程提水扬程约为110 m；卢店水厂至纸坊水库提水线路长约8 km，提水净扬程116 m。

3.3.3 坞罗水库引水方案

自坞罗水库输水洞沿S237省道和巩义市嵩阴风景区旅游专线敷设输水管线翻越分水岭，途经夹津口镇，过巩义市胜利隧道后，自流进石淙河上的九龙潭景区，然后顺石淙河自流到下游的纸坊水库，翻越分水岭需提水约400 m。

3.3.4 安沟水库引水方案

自平顶山市安沟水库输水洞引水，沿S235省道敷设线路9 km至大峪乡，随后向东北方向敷设管线，路线基本在山谷中穿行，途径高崖头村、北石桥村、樊家庄村、寨东村，最后到达白坪乡，在白坪乡进入白坪河，由河道进入券门水库，翻越分水岭需提水约200 m。

3.4 方案比较

各方案对比情况见表2。

表2 安沟水库引水方案表

从表1看出陆浑水库引水方案中坞罗水库、安沟水库线路相较南水北调引水方案引水距离较短，但是提水扬程较高，陆浑水库水则因引自灌溉干渠的灌溉余水，水量不能保证，只能有水则蓄，以备急用，而登封引水规模较小，实施工程代价太大，应急工程技术经济效益较差。南水北调引水方案中颍河退水闸线路引水距离比16号分水口门引水方案短，但是由于南水北调工程为国家性工程，从退水闸引水协调难度较大，工作较为被动，所以综合考虑实施南水北调16号分水口门登封引水工程可行性较高。

4 结语

城市应急供水系统是相对于常规的城市供水系统而言的，指在非常情况下，常规供水不足或受阻中断时，能够快速启用以保障城市安全供水的应急系统。供水系统建设的时候要仔细论证，统筹考虑，水资源的协调供给是现代生活的基础保障，现代水利工作模式已经从过去的“大兴土木”、“大迁大建”转变为全面协调工程，因此现代水利工作面临更大的挑战，全面论证引水工程对解决城市水务问题具有十分重要的意义。

[1]史正涛,刘新有.城市水安全与应急水源地建设—以昆明市为例[J].城市问题,2008(2):24-28.

[2]戴长雷,迟宝明,刘中培.北方城市应急供水水源地研究[J].水文地质工程地质,2008(4):42-46.

（责任编辑：邢博辉）

TU 991.15

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1673-8853(2016)10-0010-02

2016-08-16