水力论文:浅议城市发展与用水安全

　　浅议城市发展与用水安全
　　李锐生
　　广西玉林水利水电勘测设计研究院广西玉林537000
　　作者简介：李锐生，男，大学本科，广西玉林水利电力勘测设计研究院，工程师，桂平籍，从事水利工程设计。
　　摘要：乡村城市化、城市现代化对生态环境用水安全保障提出了更高的要求。目前，许多城市已经开始探索改善城市水环境的途径和研究解决城市生态用水的办法.本文结合实践探索与理论研究的基本情况，对城市生态环境用水的安全保障进行简要分析.
　　关键词：城市发展；用水安全
　　1城市饮水现状
　　水是地球万物生命之源，是人类赖以生存的最基本的物质。在人体组织中，水占的比例最高，约占体重的70％～80％，人体的新陈代谢，系统平衡都必须依赖于水，正是水对于生命的重要地位，越来越引起人们对饮水卫生的极大关注。
　　1.1水的生物性污染
　　这是影响人体健康的重要原因。因水传播的40种传染病，在世界范围内仍未得到安全控制。
　　1.2水的化学性污染
　　主要污染物有汞、镉、砷、铬、氰化物、苯并芘等，在水中可检出200多种有机物。据世界卫生组织资料，由饮用水引起的疾病占人类所患疾病的80％。
　　1.3涉水产品污染
　　随着工业的发展，涉及饮用水卫生安全的产品种类繁多，诸如饮用水输配水设备与贮水设备，与饮用水接触的防护涂料、饮用水化学处理剂、水质处理器及容器等等。这类涉水产品的卫生安全性至关重要，在整个供水系统或环节中如果使用了卫生不合格产品，就有可能对水质造成不良的影响，损害人体健康。
　　对此，早在1996年世界水日文告中指出：“在即将到来的下一个一千年中，世界上各城市不仅将面对为其居民提供充分的用水和卫生设施方面的挑战，而还必须确保现有的水不致被浪费或污染”。可见，饮用洁净水已成为健康的呼唤，珍惜生命，必须从饮水开始。
　　2改善城市水生态环境探索途径
　　2.1城市地下水量补给
　　雨洪调蓄与补给工程是干旱缺水地区解决城市生态环境用水的一个根本途径。
　　2.2城市地表水量置换
　　通过跨流域调水与城际间水权转让，置换城市生态环境用水.用外来的客水取代当地的优质地下水，使被置换的部分地下水用于生活用水或恢复地下水环境。
　　23城市空中水环境改善
　　水环境可以缓解城市“热岛效应”，调节城市小气候;水体可以美化城市，水文化可以陶冶情操.城市人口与建筑的规模和密度的加大，客观地要求相应地同比例扩大水域面积，有效地改善了城市生态水环境。
　　3工程实际
　　3.1工程概况
　　苏烟水库位于玉林市玉州区大塘乡苏烟村，是一座中型水库，水库集雨面积14.7平方公里，1998年完成除险加固后总库容为1863万立方米，有效库容1549万立方米，年均来水量5394万立方米，其中，通过引水隧道从大容山电站发电尾水引入4000万立方米。从2000年4月起，苏烟开始向玉林市城区供水（向玉林市自来水公司供原水），成为玉林市城区生活饮用水的主要水源地。该水源地设计供水能力为10万吨/日，供水控制人口50万人。同时苏烟水库是全区十多个重要水源地之一。
　　根据多年对苏烟水库水质监测资料成果按丰、枯水期进行可靠性、代表性及合理性的分析，苏烟水库水源地的富营养化程度属于中度营养化，取水口现状水质为Ⅱ~Ⅲ类，其中一级保护区外围水质为Ⅲ~劣Ⅴ类，特别是大双河口的来水水质为劣Ⅴ类，不符合饮用水水源保护区水质保护目标Ⅱ类水标准的要求。水库水质主要是受到二库上游大双村、上地坡村生活污水和农田种植排放的含磷氮废水的影响，水中污染物总磷和总氮含量已达到—富营养化水质指标，超过藻类生长的最低值。如果不采取相应的措施进行控制，水中氮磷浓度将进一步积累，达到富营养化的程度，藻类将大量繁殖，破坏整个水库的水生态平衡，有可能使水库无法作为玉林城区生活水源地的严重后果。因此，保护苏烟水库水源地的措施主要是控制大双河入河污染物量，降低进库水的氮、磷浓度，维护水库生态平衡，从而使水源地水质达到保护目标要求。
　　3.2人工湿地、生物浮岛净水建设的目的及作用
　　污水再生和有效利用不仅是维持健康水循环、恢复良好水环境、保持水资源可持续利用的重要支柱，而且对建立循环型社会更有非常积极的意义。污水再生和利用的类型一般分为补充水源、工业用水、农（林、渔、牧）业用水、城镇杂用水、景观环境用水等。苏烟水库水源地保护工程建设的目的是应用生物生态法控制大双河入河污染物量和生物浮岛生态法净化二库水质，使苏烟水库水质符合饮用水标准，造福于玉林市全体人民。
　　3.3人工湿地、生物浮岛设计原则
　　建设维护管理需求最少的人工湿地和生物浮岛，以降低运行成本；以利用自然能源的人工湿地：利用二库上游大双村、上地坡村生活污水和农田种植排放的营养物质流经人工湿地，由于营养物质自然沉淀，使得人工湿地获得自然能源，有利于人工湿地动植物的生长；利用生物浮岛有效吸收二库水体中的营养物质、抑制藻类增殖，改善二库中生态结构，使库中的微生物、水生植物、水生动物等组成新的生态平衡系统，达到净化水质、创造生物的生息空间、改善景观、消除湖波等综合性功能；结合当地景观环境的人工湿地：选用当地乡土物种，去污能力强，并具有一定的观赏性和经济效益的物种；尽可能避免太多的工程设计：人工湿地是模仿自然生态系统，因此应避免过度的工程设计。
　　3.4人工湿地工程设计及布置
　　3.4.1工程选址
　　根据苏烟水库主要受污染为二库上游大双村、上地坡村生活污水和农田种植排放的含磷氮废水的特点，湿地选址应选择大双河岸或靠近入库河口处，由于库区上游大双村及上地坡村两自然村均为五十年代建库时期的搬迁移民，2002年底人口为2860人，水田面积为745亩，人均水田仅为0.26亩。2008年底实际人口已超过3000人，人均水田面积在不断减少。众所周知，在农村土地是农民最基本的生存条件，象大双村和上地坡村这些水库搬迁移民，在边远山区中生活，能耕作的土地资源本来就不多，再征用他们的水田作为湿地系统建设用地是绝对不可能的。
　　根据苏烟水库的地形，本次修订的人工湿地选择在靠近大双河入库河口处右侧300米的水库岸边坡地，该场地长135多米，宽20~35多米（约6.5亩），并有乡村机耕路通过。该地为村民集体所有坡地，征用比较容易，资金补偿少。场地通过土方开挖和平整，便符合工程建设布置。为了增加对二库水质的净化，在二库库中增设生物浮岛6670㎡（10亩），并靠近大双河口处，这样便于管理这样应用生物生态法控制大双河入河污染物量和生物浮岛生态法净化二库水质，使苏烟水库水质符合饮用水标准。
　　3.4.2工程设计参数
　　1）、湿地水量
　　湿地的进水为大双河河水，在洪水期，当大双河流量比较大时，河水直接排入水库对水库水质没有太大的影响；在枯水期，大双河流量比较小，可通过管道引入湿地，经过湿地进一步净化后，排入水库。根据水文资料，大双河流量按平水年（50%来水频率）的年入库水量为652.6万立方米，平均流量0.14m3/s，多年平均基流量为0.08m3/s。经实地勘测，选择在大双河入库口交通桥桥拱下现有外露岩石处建设一座简易砼栏水坝，将大双河0.08m3/s以下的正常水流拦入人工湿地，经人工湿地处理后排入水库，超0.08m3/s流量的洪水则直接流入水库。
　　2）水力负荷
　　根据国内外经验，垂直流湿地水力负荷一般为0.5m3/m2.d以上。而大双河的污水浓度较高及地理环境情况，选择水力负荷为0.5m3/m2.d，以保持固定的除污效率达70%以上。