淮河流域重要城市供水安全预警技术研究

李忠莉 成斌 孟伟

淮河流域重要城市供水安全预警技术研究

李忠莉 成斌 孟伟

在气候和生态环境变化影响以及区内人口和社会经济发展要求双重因素下，水资源短缺和水质污染使得淮河流域大部分城市陷入资源性缺水和水质性缺水的困境。城市供水安全预警是淮河流域水资源安全利用过程中不可或缺的一个重要环节，通过预警城市供水的变化，对城市供水具有保障、提高和促进作用，还可防止人类不当的开发行为所造成的水资源和水环境破坏，因此进行淮河流域重要城市供水安全预警研究十分必要。

一、城市供水安全预警的有关概念分析

1.城市供水安全

在城市供水系统中，水利单位主要负责城市取水水源及有关工程的管理、调度、建设、监测等，本文中淮河流域重要城市供水安全预警仅针对城市供水系统中取水水源模块进行研究，故本次城市供水安全是指城市供水的水源能够适应城市经济和社会发展的需要，充分保证城市居民生活用水、城市生产用水、城市生态用水等，同时必须满足用户对水量、水质的要求，并做到具备充足的正常水源、稳定的备用水源和可靠的应急水源。

2.城市供水安全预警

预警的概念是在20世纪50年代冷战时期提出的，最早用于军事领域，后来逐步应用到政治、经济、社会、自然等多个领域，日渐成为一个广义的概念。预警是指对某一警素的现状和未来进行测度，预报不正常状态的时空范围和危害程度，是对待可能危机的一种简单机制，它使人们能够在危机发生之时有所准备从而减少损失。

城市供水安全预警是指在一定的时期和城市地理范围内，对供水水源由于自然和经济社会等因素引起的不安全状况的时空范围和危害程度进行预测性评价，通过供水能力和用水情况分析、水源水量状况监控，水源水质的监测和分析等，监控供水水源水质的状况，预测供水水源水量状况及其未来变化趋势，预见有关城市供水可能出现的不安全问题及其成因，并根据结果按需要适时地给出变化或恶化的各种警戒信息，以起到预示警示作用。

二、城市供水安全预警的一般框架

依照预警理论，对淮河流域重要城市供水安全预警过程进行分析，城市供水安全预警的一般框架见图1。

（1）城市供水安全预警的警义就是城市供水水源出现了什么样的警情。城市供水安全预警就是对影响城市供水系统的各要素在变化过程中要出现的“危险点”或“危险区”作出评价、发出警报。

（2）城市供水安全预警的警源是城市供水水源中已存在或潜伏着的不安全因素，其内源是由于自然条件发生异常变化而导致供水水源不安全的客观因素，如由于气候影响，降雨量发生巨大变化而影响地表径流、地下入渗等；外源是人类活动所产生的警源，如未经允许的经济生产活动所造成的水质污染事件。

（3）预警包括对警素现状的评价，也包括对警素发展趋势或未来状况的预测。城市供水安全预警中，水质采用现状预警，警兆来源于实时状态监测，水量采用发展趋势预警和状态预警相结合，警兆源于对用水发展趋势的估计、未来可供水量的测算，以及对未来状态下地表水、地下水水量特征值的监控。

图1 城市供水安全预警的一般框架图

（4）城市供水安全预警的警度是对

城市供水水源是否处于危险状态以及危害程度的客观描述，刻画警度级别有利于人们掌握城市供水安全的威胁程度，并按严重情况采取不同的应对措施。

表1 城市供水安全预警级别划分表

（5）警报发出后，对有警报的城市供水水源，根据警源的不同和警度的大小采取适当的减灾、防灾、控制等措施，减少对城市用水的影响，直至警报解除。

三、淮河流域重要城市供水安全预警的指标

淮河流域重要城市供水安全与否的重要标准是供水系统能否提供满足城市正常运作的水量，能否保证水质符合相关标准的要求，故城市供水安全预警包括预测供水水量预警和供水水质预警。

城市供水安全的水量趋势预警方面：预测未来城市供水系统水量满足情况，当供、需水量平衡打破时，即供水量不能满足正常的生产、生活及环境用水时，根据紧缺程度发出预警。对于不同的水源类型选择不同的预警考量指标，取水水源主要为地表水的城市，可选城市供水取水口或重要取水工程的地表水水位为判别指标；取水水源类型为地下水的城市，可选地下水水位或地下水开采率为判别指标。

城市供水水质预警主要监测水体持续性、间断性、偶发性污染信息，参照国家饮用水水源的最低标准，水源地监测部门在常规监测中发现水源地水质指标出现变化水质低于Ⅲ类水标准，或水源水质自动监测站点显示水体遭受恶性污染事件后，一经核实超过警戒后发出警报。

四、淮河流域重要城市供水安全预警的警戒线和级别划分

1.淮河流域重要城市供水安全预警的警戒线

淮河流域重要城市供水安全警戒线的制定是在分析城市供水能力和用水情况、监控水源水量状况、监测取水水源水质的基础上，按照水量、水质变化对城市供水产生的影响程度设置警戒线。本次研究将淮河流域重要城市供水安全警戒线划分为三级。

（1）特别严重警戒线

此时供水量严重不足，城市供水水量仅能满足居民基本生活保障用水，如水量持续减少将严重危及人民群众的生活用水安全，城市生产用水进行严格限制或停止用水，启用备用水源地和应急供水。

取水水源地水质受到重大污染或突发水污染事件，有毒指标超过国家水质标准。

（2）严重警戒线

结合未来一段时间天气预报系统，参考供水工程对象的需水要求，当供水水源水位在低于正常水位高于死水的某一值，城市供水的某一类用水将受到限制，此水位界定为严重警戒线。

水源地水质状况达标率低持续一段时间属于严重预警状况。

（3）一般警戒线

结合未来一段时间天气预报系统，参考供水工程对象的需水要求，当供水水源水位低于正常水位下的某一值，将出现缺水状况，通过一般节水措施就能缓解，此水时位界定为一般警戒线。

水源地短时间水质状况达标率低属于一般预警状况。

2.淮河流域重要城市供水安全预警的级别划分

本次研究将淮河流域重要城市供水预警划为3个等级级别：Ⅰ级预警（特别严重）、Ⅱ级预警（严重）、Ⅲ级预警（一般），分别用红色、橙色、黄色代表不同等级。依据预警的警度划分和制定的警戒线，梳理淮河流域重要城市供水安全预警的级别划分和判定标准，见表1，当水量或水质任何一项达到相应警戒标准即启动该级警戒。

五、淮河流域重要城市供水安全预警的预警程序

1.警情上报

水源地相关工程管理单位或水质监测部门一旦发现水源地水量或水质出现警情，需将警情信息通报到市水利部门，由市水利部门核实确认；警情核实后，若达到预警状态，形成预警报告并上报市政府，市政府依不同预警级别进行预警公告签发及上报省水行政主管部门等工作。

2.预警解除

发布预警后，按照预警预案采取相应应急措施进行水质处理或水量调配，经过一段时间警情处置，水源地相关工程管理单位或水质监测部门进行观测及检测，若警情排除，报市水利部门核实情况，核实警情排除后，形成报告上报市人民政府，市政府确认后签发解除预警公告，预警通报过省水行政主管部门等的，还需由市人民政府级上报预警解除报告■

（作者单位：中水淮河规划设计研究有限公司230000）