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粵港澳大灣區的城市供水安全如何保障?

時間:2019-10-11 11:09

來源:給水排水

作者:付朝暉等

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沿海城市供水系統易受咸潮、臺風以及洪澇災害等自然因素影響,從而導致城市供水安全風險加大。為增強城市供水安全保障,提高城市供水系統抗風險能力,采用矩陣分析法,以沿海某城市單一水源供水系統為研究對象,針對供水系統的典型特征,結合韌性城市的理念,分析多環節、多因素存在的風險,建立定性描述與定量評價相結合的供水系統風險評估體系,綜合評價城市供水系統風險等級并提出相應對策,以期為其他城市的相關研究提供參考。

0 引言

在我國經濟高速發展的40年間,城市人口急劇增加,用水需求持續增長。隨著城市規模的擴大和功能的不斷集聚,城市供水系統越來越復雜多樣。水資源短缺、水質污染加劇、突發事件頻出使供需矛盾日趨加劇,尤其是沿海城市近年連續遭受咸潮上溯、臺風、洪澇及其次生災害,城市供水系統的脆弱性更加突顯。目前,我國已進入高質量發展階段,作為市政基礎設施之一的城市供水系統,必須與城市發展相適應,因此,需要對城市供水系統進行風險評估。根據評估結果針對性地制定應對措施,建立一個安全、高效、有一定韌性的供水系統,以適應城市高質量發展,滿足城市對用水量及用水品質的需求,就變得愈加迫切。

1 城市供水系統風險評估方法及評估體系

1.1 城市供水系統風險評估方法

城市供水系統由水源取水、輸水、水廠、調節及增壓構筑物、城市供水管網組成。城市供水系統的安全供水目標是 “水量足、水質優、水壓穩”,同時又具有一定適應災害的能力即韌性。城市供水系統的風險來自于各子系統的不同生產環節,可分為原水子系統風險、水廠子系統風險、輸配水子系統風險、二次供水子系統風險等4個環節,城市供水系統風險評估是通過風險源識別、風險特征分析,進而評價風險等級的過程。

根據城市供水系統的特點以及實際運行、管理狀況,通過比較國內外供水行業風險評估方法,確定以風險矩陣法,建立定性與定量評價相結合的城市供水系統風險評估體系,該體系分為3個步驟,首先對各子系統風險因素進行單因子分析,初步獲得單因子風險值;再引入不同風險值范圍的權重系數,獲得子系統的風險值;最后衡量各子系統在供水系統中的相對重要程度,確定子系統權重,經綜合評價得出城市供水系統風險級別。

1.2 城市供水系統風險評估體系

1.2.1 單因子評價

調查研究供水系統發生過的事故影響范圍及嚴重程度,辨析隱患及可能性,獲得風險清單,綜合考慮風險概率和風險嚴重性兩方面的因素,評判單因子風險等級,即風險值K=風險概率(K1)×風險嚴重性(K2)。風險事件按照可能性由小到大排序,賦值為K1=(1~5),按照嚴重程度由低到高排序,賦值也為K2=(1~5)。風險等級的劃分主要根據同行業專家和運行管理人員經驗確定,風險等級的劃分標準見表1。風險類型分為預防型和反應型,若風險值(16~25)Ⅳ級風險,則應不惜成本避免風險發生;若風險值(11~15)Ⅲ級風險,則合理安排資金避免風險發生;若風險值(6~10)Ⅱ級風險,則應按照合理步驟避免其發生或盡可能減低發生后造成的影響,上述3類均為預防型,若風險值(1~5)Ⅰ級風險,影響較小,發生后再采取措施,為反應型。image.png

1.2.2 子系統風險評價

按照風險因素風險值的范圍,引入權重系數j,將各子系統的風險因素做加權處理,則子系統風險值=∑(風險值×權重j)/∑權重。權重系數見表2。

image.png

1.2.3 供水系統風險評價

供水系統的風險通過子系統的風險值和子系統的權重值來評價,即供水系統風險值=∑(子系統風險值×子系統權重值),其中子系統的權重值指各子系統在整體供水系統中的相對重要程度,可以綜合衡量各子系統對于供水系統的風險比重。為了較為客觀地獲得權重值,項目組編制了調查問卷,邀請珠三角各地行業專家5人以及市內水司運行管理專家6人,共11人,進行問卷調查及座談,評判各子系統權重值為:原水子系統45%,水廠子系統35%,輸配水子系統15%,二次供水子系統5%。

2 研究案例

2.1 城市供水系統概況

沿海某城市地處珠江口西岸,城市供水系統承擔本市約189萬人生活用水及工業用水,同時還承擔對澳門原水供應。該城市利用西江客水資源作為城市供水水源,總量滿足本市及澳門用水需求,豐水期主要取水口水質達標,但枯水期咸潮上溯,導致境內河道出現不同程度的咸度超標,屬季節型缺水城市。目前已建成調咸水庫13座,總庫容約1.15億m3;市內現有主力水廠9座,總供水能力 143萬m3/d,主要采用常規處理工藝,出廠水質水量基本滿足全市生產生活需要;全市管徑DN200以上的供水管網總長1 289 km。管材有鋼筋混凝土管、鑄鐵管及鋼管等,其中管徑小于DN600的以灰口鑄鐵管和球墨鑄鐵管為主,管徑大于DN600的以鋼筋混凝土管及鋼管為主,管網漏損率15.5%。

2.2 供水子系統現狀及分析

2.2.1 原水系統

以西江水系的客水資源作為本市及澳門供水水源,已建成磨刀門水系、黃楊河水系、虎跳門水系三大原水系統,形成“江水為主、庫水為輔、江庫聯動、江水補庫、庫水調咸”的運行管理模式,建立了取水泵站-給水廠、取水泵站-調咸水庫、調咸水庫-給水廠的城市原水管道系統,以及取水泵站-調咸水庫-澳門給水廠的對澳原水管道系統,已形成590萬 m3/d的取水能力和9 405萬m3的調蓄庫容,保障了該市及澳門兩地供水。然而該系統仍然存在調咸設施不匹配、各水廠調蓄庫容不均衡,以及受西江水資源調配制約、水質污染突發的應急等問題。

編輯:王媛媛

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