水力論文:淺議城市發(fā)展與用水安全

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　　淺議城市發(fā)展與用水安全
　　李銳生
　　廣西玉林水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院廣西玉林537000
　　作者簡(jiǎn)介：李銳生，男，大學(xué)本科，廣西玉林水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，工程師，桂平籍，從事水利工程設(shè)計(jì)。
　　摘要：鄉(xiāng)村城市化、城市現(xiàn)代化對(duì)生態(tài)環(huán)境用水安全保障提出了更高的要求。目前，許多城市已經(jīng)開(kāi)始探索改善城市水環(huán)境的途徑和研究解決城市生態(tài)用水的辦法.本文結(jié)合實(shí)踐探索與理論研究的基本情況，對(duì)城市生態(tài)環(huán)境用水的安全保障進(jìn)行簡(jiǎn)要分析.
　　關(guān)鍵詞：城市發(fā)展；用水安全
　　1城市飲水現(xiàn)狀
　　水是地球萬(wàn)物生命之源，是人類(lèi)賴(lài)以生存的最基本的物質(zhì)。在人體組織中，水占的比例最高，約占體重的70％～80％，人體的新陳代謝，系統(tǒng)平衡都必須依賴(lài)于水，正是水對(duì)于生命的重要地位，越來(lái)越引起人們對(duì)飲水衛(wèi)生的極大關(guān)注。
　　1.1水的生物性污染
　　這是影響人體健康的重要原因。因水傳播的40種傳染病，在世界范圍內(nèi)仍未得到安全控制。
　　1.2水的化學(xué)性污染
　　主要污染物有汞、鎘、砷、鉻、氰化物、苯并芘等，在水中可檢出200多種有機(jī)物。據(jù)世界衛(wèi)生組織資料，由飲用水引起的疾病占人類(lèi)所患疾病的80％。
　　1.3涉水產(chǎn)品污染
　　隨著工業(yè)的發(fā)展，涉及飲用水衛(wèi)生安全的產(chǎn)品種類(lèi)繁多，諸如飲用水輸配水設(shè)備與貯水設(shè)備，與飲用水接觸的防護(hù)涂料、飲用水化學(xué)處理劑、水質(zhì)處理器及容器等等。這類(lèi)涉水產(chǎn)品的衛(wèi)生安全性至關(guān)重要，在整個(gè)供水系統(tǒng)或環(huán)節(jié)中如果使用了衛(wèi)生不合格產(chǎn)品，就有可能對(duì)水質(zhì)造成不良的影響，損害人體健康。
　　對(duì)此，早在1996年世界水日文告中指出：“在即將到來(lái)的下一個(gè)一千年中，世界上各城市不僅將面對(duì)為其居民提供充分的用水和衛(wèi)生設(shè)施方面的挑戰(zhàn)，而還必須確�，F(xiàn)有的水不致被浪費(fèi)或污染”�？梢�(jiàn)，飲用潔凈水已成為健康的呼喚，珍惜生命，必須從飲水開(kāi)始。
　　2改善城市水生態(tài)環(huán)境探索途徑
　　2.1城市地下水量補(bǔ)給
　　雨洪調(diào)蓄與補(bǔ)給工程是干旱缺水地區(qū)解決城市生態(tài)環(huán)境用水的一個(gè)根本途徑。
　　2.2城市地表水量置換
　　通過(guò)跨流域調(diào)水與城際間水權(quán)轉(zhuǎn)讓?zhuān)脫Q城市生態(tài)環(huán)境用水.用外來(lái)的客水取代當(dāng)?shù)氐膬?yōu)質(zhì)地下水，使被置換的部分地下水用于生活用水或恢復(fù)地下水環(huán)境。
　　23城市空中水環(huán)境改善
　　水環(huán)境可以緩解城市“熱島效應(yīng)”，調(diào)節(jié)城市小氣候;水體可以美化城市，水文化可以陶冶情操.城市人口與建筑的規(guī)模和密度的加大，客觀地要求相應(yīng)地同比例擴(kuò)大水域面積，有效地改善了城市生態(tài)水環(huán)境。
　　3工程實(shí)際
　　3.1工程概況
　　蘇煙水庫(kù)位于玉林市玉州區(qū)大塘鄉(xiāng)蘇煙村，是一座中型水庫(kù)，水庫(kù)集雨面積14.7平方公里，1998年完成除險(xiǎn)加固后總庫(kù)容為1863萬(wàn)立方米，有效庫(kù)容1549萬(wàn)立方米，年均來(lái)水量5394萬(wàn)立方米，其中，通過(guò)引水隧道從大容山電站發(fā)電尾水引入4000萬(wàn)立方米。從2000年4月起，蘇煙開(kāi)始向玉林市城區(qū)供水（向玉林市自來(lái)水公司供原水），成為玉林市城區(qū)生活飲用水的主要水源地。該水源地設(shè)計(jì)供水能力為10萬(wàn)噸/日，供水控制人口50萬(wàn)人。同時(shí)蘇煙水庫(kù)是全區(qū)十多個(gè)重要水源地之一。
　　根據(jù)多年對(duì)蘇煙水庫(kù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)資料成果按豐、枯水期進(jìn)行可靠性、代表性及合理性的分析，蘇煙水庫(kù)水源地的富營(yíng)養(yǎng)化程度屬于中度營(yíng)養(yǎng)化，取水口現(xiàn)狀水質(zhì)為Ⅱ~Ⅲ類(lèi)，其中一級(jí)保護(hù)區(qū)外圍水質(zhì)為Ⅲ~劣Ⅴ類(lèi)，特別是大雙河口的來(lái)水水質(zhì)為劣Ⅴ類(lèi)，不符合飲用水水源保護(hù)區(qū)水質(zhì)保護(hù)目標(biāo)Ⅱ類(lèi)水標(biāo)準(zhǔn)的要求。水庫(kù)水質(zhì)主要是受到二庫(kù)上游大雙村、上地坡村生活污水和農(nóng)田種植排放的含磷氮廢水的影響，水中污染物總磷和總氮含量已達(dá)到—富營(yíng)養(yǎng)化水質(zhì)指標(biāo)，超過(guò)藻類(lèi)生長(zhǎng)的最低值。如果不采取相應(yīng)的措施進(jìn)行控制，水中氮磷濃度將進(jìn)一步積累，達(dá)到富營(yíng)養(yǎng)化的程度，藻類(lèi)將大量繁殖，破壞整個(gè)水庫(kù)的水生態(tài)平衡，有可能使水庫(kù)無(wú)法作為玉林城區(qū)生活水源地的嚴(yán)重后果。因此，保護(hù)蘇煙水庫(kù)水源地的措施主要是控制大雙河入河污染物量，降低進(jìn)庫(kù)水的氮、磷濃度，維護(hù)水庫(kù)生態(tài)平衡，從而使水源地水質(zhì)達(dá)到保護(hù)目標(biāo)要求。
　　3.2人工濕地、生物浮島凈水建設(shè)的目的及作用
　　污水再生和有效利用不僅是維持健康水循環(huán)、恢復(fù)良好水環(huán)境、保持水資源可持續(xù)利用的重要支柱，而且對(duì)建立循環(huán)型社會(huì)更有非常積極的意義。污水再生和利用的類(lèi)型一般分為補(bǔ)充水源、工業(yè)用水、農(nóng)（林、漁、牧）業(yè)用水、城鎮(zhèn)雜用水、景觀環(huán)境用水等。蘇煙水庫(kù)水源地保護(hù)工程建設(shè)的目的是應(yīng)用生物生態(tài)法控制大雙河入河污染物量和生物浮島生態(tài)法凈化二庫(kù)水質(zhì)，使蘇煙水庫(kù)水質(zhì)符合飲用水標(biāo)準(zhǔn)，造福于玉林市全體人民。
　　3.3人工濕地、生物浮島設(shè)計(jì)原則
　　建設(shè)維護(hù)管理需求最少的人工濕地和生物浮島，以降低運(yùn)行成本；以利用自然能源的人工濕地：利用二庫(kù)上游大雙村、上地坡村生活污水和農(nóng)田種植排放的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)流經(jīng)人工濕地，由于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)自然沉淀，使得人工濕地獲得自然能源，有利于人工濕地動(dòng)植物的生長(zhǎng)；利用生物浮島有效吸收二庫(kù)水體中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、抑制藻類(lèi)增殖，改善二庫(kù)中生態(tài)結(jié)構(gòu)，使庫(kù)中的微生物、水生植物、水生動(dòng)物等組成新的生態(tài)平衡系統(tǒng)，達(dá)到凈化水質(zhì)、創(chuàng)造生物的生息空間、改善景觀、消除湖波等綜合性功能；結(jié)合當(dāng)?shù)鼐坝^環(huán)境的人工濕地：選用當(dāng)?shù)剜l(xiāng)土物種，去污能力強(qiáng)，并具有一定的觀賞性和經(jīng)濟(jì)效益的物種；盡可能避免太多的工程設(shè)計(jì)：人工濕地是模仿自然生態(tài)系統(tǒng)，因此應(yīng)避免過(guò)度的工程設(shè)計(jì)。
　　3.4人工濕地工程設(shè)計(jì)及布置
　　3.4.1工程選址
　　根據(jù)蘇煙水庫(kù)主要受污染為二庫(kù)上游大雙村、上地坡村生活污水和農(nóng)田種植排放的含磷氮廢水的特點(diǎn)，濕地選址應(yīng)選擇大雙河岸或靠近入庫(kù)河口處，由于庫(kù)區(qū)上游大雙村及上地坡村兩自然村均為五十年代建庫(kù)時(shí)期的搬遷移民，2002年底人口為2860人，水田面積為745畝，人均水田僅為0.26畝。2008年底實(shí)際人口已超過(guò)3000人，人均水田面積在不斷減少。眾所周知，在農(nóng)村土地是農(nóng)民最基本的生存條件，象大雙村和上地坡村這些水庫(kù)搬遷移民，在邊遠(yuǎn)山區(qū)中生活，能耕作的土地資源本來(lái)就不多，再征用他們的水田作為濕地系統(tǒng)建設(shè)用地是絕對(duì)不可能的。
　　根據(jù)蘇煙水庫(kù)的地形，本次修訂的人工濕地選擇在靠近大雙河入庫(kù)河口處右側(cè)300米的水庫(kù)岸邊坡地，該場(chǎng)地長(zhǎng)135多米，寬20~35多米（約6.5畝），并有鄉(xiāng)村機(jī)耕路通過(guò)。該地為村民集體所有坡地，征用比較容易，資金補(bǔ)償少。場(chǎng)地通過(guò)土方開(kāi)挖和平整，便符合工程建設(shè)布置。為了增加對(duì)二庫(kù)水質(zhì)的凈化，在二庫(kù)庫(kù)中增設(shè)生物浮島6670㎡（10畝），并靠近大雙河口處，這樣便于管理這樣應(yīng)用生物生態(tài)法控制大雙河入河污染物量和生物浮島生態(tài)法凈化二庫(kù)水質(zhì)，使蘇煙水庫(kù)水質(zhì)符合飲用水標(biāo)準(zhǔn)。
　　3.4.2工程設(shè)計(jì)參數(shù)
　　1）、濕地水量
　　濕地的進(jìn)水為大雙河河水，在洪水期，當(dāng)大雙河流量比較大時(shí)，河水直接排入水庫(kù)對(duì)水庫(kù)水質(zhì)沒(méi)有太大的影響；在枯水期，大雙河流量比較小，可通過(guò)管道引入濕地，經(jīng)過(guò)濕地進(jìn)一步凈化后，排入水庫(kù)。根據(jù)水文資料，大雙河流量按平水年（50%來(lái)水頻率）的年入庫(kù)水量為652.6萬(wàn)立方米，平均流量0.14m3/s，多年平均基流量為0.08m3/s。經(jīng)實(shí)地勘測(cè)，選擇在大雙河入庫(kù)口交通橋橋拱下現(xiàn)有外露巖石處建設(shè)一座簡(jiǎn)易砼欄水壩，將大雙河0.08m3/s以下的正常水流攔入人工濕地，經(jīng)人工濕地處理后排入水庫(kù)，超0.08m3/s流量的洪水則直接流入水庫(kù)。
　　2）水力負(fù)荷
　　根據(jù)國(guó)內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)，垂直流濕地水力負(fù)荷一般為0.5m3/m2.d以上。而大雙河的污水濃度較高及地理環(huán)境情況，選擇水力負(fù)荷為0.5m3/m2.d，以保持固定的除污效率達(dá)70%以上。