城市应急供水水源地调查评价文献综述

城市应急供水水源地调查评价文献综述

一. 前言

水是人类的生命之源，保障饮水安全是维持人类生存和生命健康的基本条件。随着社会经济的发展，水源问题的重要性和紧迫性使得水源地日益成为政府与公众关注的焦点。

进入21世纪，我国频繁发生地震、台风、干旱、水体污染等自然灾害和人为突发性事件。例如，2005年松花江流域的重大水污染事件、2007年太湖蓝藻事件、2008年“5.12”汶川特大地震等。这些突发性灾害和极端性气候事件，不仅直接威胁人类的生命财产安全，而且往往造成原有供水系统供水能力大幅度下降甚至瘫痪，危及群众的饮水安全和区域社会稳定。

国内外多年的实践经验表明，保障饮水安全是许多突发性和极端性气候事件发生后最为迫切需要解决的问题之一，尤其在人口高度集中的城市地区。因此，胡锦涛总书记在2008年中央人口资源环境工作座谈会上指出“一定要把切实保护好饮用水源，让群众喝上放心水作为首要任务”，将供水及饮水安全问题提升到了战略高度。要求在尽量减少城市水安全事件发生的同时，应随时做好充分的应急准备，居安思危，未雨绸缪，事先开战应急和战略储备水源规划和建设工作，构建“平战结合”的危机管理体系和机制，以便能在出现城市水安全事件时及时处理，控制事件的进一步恶化、减少损失。

二.应急水源地概述

2.1. 应急供水

应急供水是指在非常情况下（如发生战争、开采水源大面积污染、连续干旱及地震等自灾害），常规供水不足或受阻中断时，能够快速启用并在一定时间段内满足城镇居民低水平饮用水需求，以保障城市安全的供水（乔玲等，2004；华解明，2008）。

根据引发应急供水事件的性质，可以把应急供水分为突发性灾害引起的应急供水和非突发性事件引起的应急供水两大类（戴长雷等，2008）：

突发性灾害引起的应急供水是指如恐怖袭击、地震、战争、水污染事故等非常规事件导致的供水紧张状况下的供水行动，具有不可预知、突发性和必须解决三个特点；非突发性事件引起的应急供水，主要是由于城市供水管理问题而引发的水资源紧张而需要启用的应急供水。此种应急供水往往是长时间积累的结果，并以增加城市供水水源多样性，缓解城市供水潜在风险为基本目标。

2.2. 应急水源地

2.2.1. 应急水源地概念

应急水源地是指在连续干旱年份及污染事故突发、现有供水水源地出现问题的情况下，为解决城镇生产及生活用水的燃眉之急，而采取的一种非常规的、有一定开采周期的临时供水水源地[1]。

2.2.2. 应急供水水源地分类

根据上述两种情况下的应急供水，城市应急水源地相应地分为两种类型，即突发性应急供水水源地和后备水源地[2]。

突发应急供水水源地是为适应突发性应急供水需要的水源地，是指当应急供水事件触发后，在一定的人为干预模式下，可以在较短时间内提供相当数量水的水源地；后备水源地是指在常规供水的水平衡下，缺水程度超过一定的阈值，原来的平衡已不能适应发展需要，需建立新的平衡以维持水需求而建设水源地。

突发性应急供水水源地与后备水源地的具体区别如表1所示。

表1 应急水源地影响因素

要求突发性应急供水水源地后备水源地

因素

水量尽可能多，经可能长时段为城市供水为城市供水提供适宜的水量

水质处理后基本可行基本可行

可取性短时间内尽可能取出维持城市基本需求水量根据需水量合理确定取水强度

时间能及时并尽可能长时段为城市供水能满足城市应急供水可持续时间

安全性较高安全性，抗干扰能力强可正常运行

当地用水需求最好能满足当地用水需求有限满足当地用水需求

环境危害含水层疏干水过程，尽量控制环境危害尽量避免环境危害

经济可行性考虑对水源区的经济影响，尽量减轻经历压力可行性强。考虑成本、生态、效益的最佳结合人为干预集中供水井网和分散供水井网同时启用采用集中供水井网为城市供水

利益平衡以法律形式规定应急水地位和实施条件遵循利益协商的原则

三. 应急水源地调查评价

3.1. 应急水源地选址原则

通常应急水源地都会选择地下水，因为与地表水相比，地下水水量稳定，水质较好，不易污染；同时，地下水取水设施不易遭受地震或战争等突发性灾害摧毁，并能保证一定时期内连续稳定供水。因此，一般情况下，无论是突发应急供水水源地还是后备水源地，优选地下水作为水源地。

在选择某地区为地下水为应急水源地时，要考虑以下三个原则：

(1)优先挖潜原则：优先选择有开采潜力的区段；可短期突破均衡开采概念，可以动用储存资源（一定时期有序超采）；

(2)最小损失原则：如动用储存资源，应力求产生的生态环境、地质环境问题最少，损失最小；

(3)可持续利用原则：要有长期可持续供水方案。

3.2. 应急水源地的调查原则和内容

应急供水地下水源地调查的原则是：应在考虑应急地下水水源地特点和原则的基础上，按有关供水水文地质规范及技术要求开展工作，[如供水水文地质勘察(GB50027-2001)，等]。

在调查的内容上主要从水质评价、水量评级，以及开采方案规划评价等三个方面入手。具体评价内容有：

(1).初步查明应急(或后备)地下水源地所处水文地质单元的地形地貌、地质条件、水文地质条件、地下水资源潜力。

(2).查明应急(或后备)地下水源地范围内现有开采井类型、深度、井结构、开采层位、开采量、水位及其动态变化。

(3).查明应急(或后备)地下水源地范围内泉的出露条件、流量、水质、水温、气体成分、动态及利用情况。

(4).基本查明应急地下水源地范围；含水层水文地质特征；地下水补给、径流、排泄条件；地下水水质及动态特征；开采技术条件。

(5).初步查明后备地下水源地范围；含水层水文地质特征；地下水补给、径流、排泄条件；地下水水质及动态特征。

3.3. 应急水源地水资源评价

3.3.1. 应急水源地水资源评价概述

从整个水文系统和地下水系统出发，在把握整体或全局状况的基础上，再讨论具体水源地问题（水质、水量、水的配置调度等）。地下水资源可利用量是动态的，随气候和水文地质条件的变化而变化，与整个水资源的开发利用布局、方式、技术与管理密切相关，脱离开采方案评价的开采量易产生误导。用数值模拟方案评价地下水资源，实际上是开采方案模拟开采方案模拟或可开采量评价应宏观与微观结合。

3.3.2 应急地下水源地水资源评价方法

关于应急水源地指标体系评价方法，国内外建立的评价方法有数百种之多，大多数尚处于理论研究阶段，而且较多地用在某一单方面的专项评价中。最主要和常用的方法有：专家评价法、层次分析法、综合指数法、因子分析法、模糊综合评判法、熵值法等。

根据各评价方法所依据的理论基础，可大致分为4大类：

(1)专家评价法。如：专家评分法、优序法、综合评分法等；

(2)运筹学评价方法。如：多目标决策方法、DEA分析法、专家最优综合评价模型等；

(3)其它数学评价方法。如：AHP、模糊综合评价法(FCE)、可能满意度模型、数理统计方法、灰色关联分析法等；

(4)混合评价方法。这是几种方法混合使用的情况，如：PC—AHP方法，主成份加权线性分析方法，FHW方法，模糊聚类分析方法等。

随着计算机科学的发展，很多高新技术都逐渐的被运用到水资源评价中，在应急地下水源地水资源评价上，主要体现在硬件设备和先进技术软件两个方面：

(1)信息技术在水资源研究中的应用

地下水问题具有明显的时空维，因此通过GIS技术可以用来获取、操作、显示与地下水模型有关的空间数据和表达分析成果，从而更加深入认识地下水在含水层中的赋存、运动情况（魏加华，2003)。而将InSAR(合成孔径雷达差分干涉测量)、激光等先进遥感技术与GIS(地理信息系统)、GPS(全球定位系统)等技术相结合，可为地下水源地的安全运行提供了良好的监测与评价手段。同时利用 RS 动态监测信息和 GIS 空间数据管理功能，实现地下水数值模型与 GIS、RS的集成，也是当前地下水研究中的重点之一(何庆成，2000)。

(2)地下水数值模拟软件

利用数值模型方法进行地下水研究具有有效性、灵活性和相对廉价性的特点（杨春玲，2007）。目前国际上较为成熟的地下水数值模拟软件主要有MODFLOW（XU Xu，2009）、FEFLOW （张国伟，2010）、GMS（贺国平，2007）、FEMWATER（施小清，2008）、FEMFAT（张奇，2003）和SUTRA（赵静，2009）等。