城市地下水供水安全与应急供水地下水水源地调查评价

城市地下水供水安全与应急

供水地下水水源地调查评价中国地质大学环境学院靳孟贵武汉，2005年3月28日1地大-武汉主要内容1.城市供水安全2.应急供水的提出背景和重要性3.应急供水地下水水源地调查评价4.地下水水源地应急供水系统建设2地大-武汉1.城市供水安全1.1城市供水安全的概念和重要性城市供水安全是指城市供水系统能够适应经济和社会发展需要,保障城市生活用水、工业用水、农业用水、生态、园林绿化、环境卫生和消防等用水的需求（包括用户对水质、水量和水压的要求）要求具备充足的水源、足够的取水净水设施能力和合理的输配水管理,并力求在运行过程中做到安全、可靠、经济合理3地大-武汉威胁供水安全的突发性因素：天灾人祸地震、海啸、滑坡、泥石流等恐怖活动、战争突发性事故（如有毒有害物质泄漏）污染(三废排放)咸潮（危急珠江三角洲供水安全）不合理的资源开发利用4地大-武汉供水安全的重要性随着城市化的飞速发展及环境污染，我国水资源短缺问题越来越突出，城市供水安全受到严重威胁，已成为制约经济可持续发展的重大障碍。城市供水安全不仅关系到百姓的日常生活和经济发展，而且还关系到社会的安全和稳定。5地大-武汉城市供水安全危机城市供水安全问题主要表现为：(1)供水水量（水压）问题；(2)供水水质问题。例如，受全球气候变化的影响，上世纪末以来北方连续多年干旱，华北许多城市或地区水资源供不应求。

6地大-武汉北京1999-2004年连续六年干旱，供水告急。持续干旱—缺水7地大-武汉污染—水质型缺水2004年3月四川沱江一河污染全城都渴：从3月2日沱江被污染,城市供水系统瘫痪到3月28日恢复供水,内江市80万人经历了26天的用水危机。应急供水，确保城市供水安全，成为城市应急系统建设的重要方面。8地大-武汉1.2我国城市供水安全面临的问题

水量供不应求：北方尤为突出水源污染严重供水水质差、水质标准低水资源浪费严重、水的利用效率低供水管网漏损严重9地大-武汉许多水源严重污染(水资源公报2003)我国地表水体污染仍呈发展趋势。西部水质最好、东部水质最差。据10个水资源一级区1300条河3200多监测断面水质资料,I、II类水占36.4%,III类26.2%,IV类10.9%，V、劣V类26.9%(江河水体主要呈现有机污染，超标项目为氨氮、COD、BOD、挥发酚等)。60%以上河段为IV、V类水质的大河有：海河61.4%、黄河66.5%、辽河72%、淮河72.3%。长江和珠江IV、V类水质的江段分别占为22.5%和25.1%。许多湖泊富营养化,如滇池、太湖、巢湖(劣V)。10地大-武汉11地大-武汉淮河最大支流沙颍河严重污染，使处于河南沈丘县黄孟营村成了“癌症村”，已有105人死于癌症，还有100多人正患癌。家家压水井，住房靠近干渠的，家家有肿瘤患者。用水中有看不见的污染物硫化氢、二恶英Dioxins（来源造纸厂）。（）无知的孩子在污染了的卫河边玩耍从淮河支流附近三米深水井里打出的水，经防疫部门检测不能饮用12地大-武汉地下水污染日趋严重新一轮全国地下水资源评价显示，全国约有一半城市市区的地下水污染比较严重，地下水水质呈下降趋势（中国地质环境信息网，2003）。地下水污染物一般以酚、氰、砷、硝酸盐为主,铬、硫、汞次之。武汉市地下水45%的检测井氨氮超过地下水五类标准（特别是垃圾场附近氨氮严重超标）13地大-武汉供水管网漏损严重

2002年，全国城市公共供水系统（自来水）的管网漏损率平均达21.5％，许多城市高达25-30%，全国城市供水年漏损量近100亿m3（吕振纲,2004）。主要是供水管网的跑、冒、滴、漏。14地大-武汉部分国家管网漏失率比较北京城市供水管网漏失率高达17％左右，北京年漏水量超过1亿立方米，与日本和美国先进城市8％至10％的漏失率相比差距很大。(吕振纲,2004)15地大-武汉管网水质问题对国内34个主要城市资料统计,地表水水厂出厂水质基本稳定的占21%,腐蚀性的占50%,轻微结垢的占29%。地下水水厂出厂水质基本稳定的约占50%,有腐蚀性的占30%,轻微腐蚀性的占20%。（秦秋莉等,2001）16地大-武汉我国水质标准偏低

发达国家自来水可直接饮用与发达国家相比,我国饮用水水质标准项目少、标准低。在一些单项指标的规定上,我国标准也较低。饮用水标准制定颁布周期长：我国是10年左右修订颁布一次,而发达国家是3～5年就要修订一次。(秦秋莉等,2001)国家或组织水质标准项数世界卫生组织49美国83日本59欧盟66中国3517地大-武汉工程型缺水：供水工程跟不上城市发展我国国民经济和城市化突飞猛进,城市规划水平低，市政工程设施建设跟不上步伐，出现不协调发展现象。18地大-武汉1.3导致供需矛盾突出的根源城市规划不合理，没有立足区域或地区水资源条件，没有足够体现人与自然协调发展的理念（或科学发展观）；如过分追求发展大都市（大北京还在变大,从400万发展为现在1400万；240从山西170调水）。缺水城市、缺水地区仍盲目上许多高耗水、高污染项目，盲目追求GDP增长；三废违规排放；19地大-武汉1.3导致供需矛盾突出的根源中国水资源供需达不到平衡的根源是管理问题，尤其是“以需定供”的计划经济管理思想。20地大-武汉中国缺水的远因是几十年以致二百年来人为造成的生态系统失衡，破坏了生态系统对水资源的含蓄能力，降低了水资源的承载能力，使可利用的水资源量减少。21地大-武汉我国城市用水效率很低有关国家年取用水资源量和GDP统计表(自：1999/2000年世界发展报告，世界银行，中国财政经济出版社，2000年5月)发达国家1998年单位取用水量GDP多在13-45US$/m3，中国2002年统计数字为2.25US$/m3，仅为发达国家的1/6—1/20。美国、意大利和加拿大等国每单位取用水GDP为中国的6—10倍；日本和德国为中国该数值的20倍。(宋序彤,2004)国家1998年GDP(亿美元）年取用水资源量（亿立方米）单位取用水量产生GDP(美元/立方米）单位取用水量GDP比较美国79213467316.957.53日本4089990845.0420.00德国2122746345.8520.35法国1466237738.8917.27英国12638118107.1047.55意大利1166256220.759.21巴西758036520.779.22加拿大621145113.776.11西班牙553730817.987.98中国(2002）1238254972.251.0022地大-武汉万元GDP用水量逐年减少农业用水量相对减少，产量显著提高我国用水效率正在缓慢提高23地大-武汉北京地区农村和农业用水最多时29亿m3，目前已下降到17亿m3，其中种植业用水减少到14亿m3。而城市生活用水由同期的4亿m3，提高到13亿m3。工业7.65亿立方米(北京水利局,2003)24地大-武汉1.4保障我国城市供水安全的基本对策“以供定需”是实现中国水资源可持续利用的前提首先要改变水管理理念新的管理体制要用“以供定需”为指导思想，立足区域水资源条件“可米做饭”管理的根本是制度建设，水的管理亟待制度创新，加强需水管理。(目前，水权制度很不健全）25地大-武汉人均水资源量(m3)北方990m3全国2140m3

温带国家中度缺水的上限为2000m3缺水警戒线1700m3从水资源对社会经济的承载能力看:2002年，吴季松中国缺水达到什么程度根据联合国标准26地大-武汉国际经验表明:只要有正确的用水观念，科学的用水制度和合理的用水方式，人均水资源在300m3（以色列）-3000m3都可能做到供需平衡.中国完全有可能作到水资源的可持续利用联合国缺水的参考标准(吴季松,2004)对一个地区而言，人均水资源量：>=3000m3为丰水300m3—3000m3属缺水，300m3为维持可持续发展的最低标准<300m3不能维持可持续发展。27地大-武汉1.4保障我国城市供水安全的基本对策建立无污染的节水型社会、节水型城市：加强城市水资源综合规划与管理，节约用水,三废达标排放，循环利用，保护生态环境，综合提高水的利用效率切实加快水权制度创新、水市场建设、水价改革步伐。建立合理的水市场建设、水价体系以促进节水型社会的建设，提高水的利用效率。加快城市节水供水工程建设和节水技术开发。28地大-武汉

胡锦涛总书记指出：“节水，要作为一项战略方针长期坚持。要把节水工作贯穿于国民经济发展和群众生产生活的全过程，积极发展节水型产业，建设节水型城市和节水型社会。”

温家宝总理要求：“加强水资源管理，提高水的利用效率，建设节水社会，应该作为水利部门的一项基本任务。”

节水型社会建设是实现中国水资源供需平衡的出路29地大-武汉全面节水的管理制度节水：树立全民水忧患意识和节水意识，进行节水管理制度建设；工程节水：科学规划，通过工程的建设实现水资源的优化配置；经济节水：通过调整产业结构和价格杠杆节水；科技节水：通过生产技术、生产工艺和生产流程的节水和循环用水，也包括用水设施和节水器具。30地大-武汉北京、上海、青岛等10个城市

被命名为全国第一批“节水型城市”据来自“全国城市节约用水保证供水安全电视电话会议”的消息，经建设部、国家经贸委实地考核、研究决定，北京、上海、青岛、大连、杭州、徐州、太原、郑州及唐山等10个城市日前被命名为全国第一批“节水型城市”。建设部部长汪光焘在对10大节水型城市进行表彰时表示，创建“节水型城市”是一项全国性的活动，应当成为城市可持续发展能力增强的重要标志。建设部将会同国家发展和改革委员会在今后进一步加大创建“节水型城市”的工作力度。（记者/陆昀）来源：《中华工商时报》（责任编辑：刘克）31地大-武汉2.应急供水的提出背景和重要性90年代中期淮河严重污染蚌埠市提出了应急供水对策：应急水源为天河和市区地下水（杨林海等，1997）911事件，特别是SARS以来，应对突发事件的应急能力建设得到世界各国，特别是我国各级政府的高度重视。应急供水理所当然成为应急能力的重要方面。于是，应急供水地下水水源地调查评价成为我们地调工作的重要方面。32地大-武汉应急供水能力建设很重要应急供水很重要，预防危机更重要合理规划用水，减少应急需求的出现，提升应急能力居安思危、思则有备、有备无患、遇事不乱33地大-武汉国务院、水利部、建设部关於加强水资源保护，确保供水安全的有关文件国务院关于加强城市供水节水和水污染防治工作的通知（国发[2000]36号）水利部于2003年4月29日，发出《关於进一步加强水资源保护确保供水安全紧急通知》要求水利部门进一步加强水资源保护，确保供水安全。建设部（建城[2003]171号）关于进一步加强城市节约用水和保证供水安全工作的通知：要求进一步重视城市节约用水，改革水价，加快供水企业改革，减少供水管网漏损，确保城市供水安全。34地大-武汉国内最大的城市应急供水系统在牡丹江建成央视国际(2003年08月07日CCTV.com新闻联播：国内首个利用拦江水坝建成的城市供水应急工程今天竣工，工程由牡丹江拦江橡胶坝、江道清滩整治和供水管线建设三部分组成。投入使用后，可使牡丹江回水流域面积达2.6平方公里，从而有效改善城市生态环境、缓解供水紧张状况。责编：陆珏如35地大-武汉郑州市应急供水方案出台，

黄河如污染不会闹水荒为确保郑州市在黄河水出现突发性污染事故情况下的城市饮用水源水质安全，保证城市供水，郑州市政府13日出台了《郑州市市区应急供水方案》。郑州市目前供水量中的75％来自黄河水，25％是地下水，一旦黄河出现断流或污染，全市几百万人的吃水就成了问题。该方案将预测黄河断流或污染时间详细区分为15天、30天、30天以上、60天以上四种情况，制定了不同情况下的不同应急措施。包括紧急调用尖岗水库…等地表水及石佛水厂…市区自备井等地下水的城市应急供水方案。《方案》还制定了详细的应急供水措施，比如将应急状态下人均生活用水量降低为130升／人·日，应急水源地禁止农业取水等。2004-02-1909:41:14来源：大河报36地大-武汉北京拟定5个地下水应急水源地，

以缓解用水紧张北京将怀柔、平谷、房山、西山和拒马河作为地下水应急供应点，以缓解北京用水紧张状况。北京市地调查院《首都地区地下水资源和环境调查评价》报告论证了这五处应急水源地的地下水应急供水方案，预计年供水能力3-4亿立方米。北京市年总供水量约40亿立方米左右，其中地下水27亿立方米左右，占全市总供水量的三分之二。（记者潘澄清）京华时报2004年1月14日其中怀柔、平谷、房山已建成输水。

37地大-武汉北京应急水源工程（北京市水利局）38地大-武汉全面启动并完成南水北调京石段应急工程39地大-武汉2004-2008北京供需平衡

40地大-武汉地调局2005年重点工作包括：要认真做好重要地区地下水及其环境问题调查评价。以陕北能源重化工基地地下水勘查为重点，进一步提高鄂尔多斯盆地地下水评价精度，为能源基地建设提供水资源保障。以淮河流域、珠江三角洲等为重点，开展以城镇为中心的地下水后备资源和应急水源地勘查，提高供水安全保障程度。（地调局网：2005年地质调查工作十项任务）41地大-武汉应急供水的概念?应急供水是指：因战争、恐怖活动、有毒有害物质泄漏、地质灾害等突发性事件或异常气候变化引起的持续干旱等，使城市原有供水系统不能保证供水安全时，启动城市后备水源或应急供水系统，来保障非常时期城市供水需求，确保城市的安全稳定。这就要求事先准备好应急供水预案，包括选好城市应急供水水源、建好应急供水系统、优先供水保障顺序及相关法律法规等。42地大-武汉农村3亿人饮水不安全据卫生部门和水利部门初步调查，全国农村饮水不安全人数有3亿多人。一些地区的农村饮用水存在高氟、高砷、苦咸、工业污染、微生物等有害物质含量超标以及血吸虫等水质问题，严重影响着人民群众的身体健康。(杭州日报)43地大-武汉国务院原则通过《2005—2006年农村饮水安全应急工程规划》央视国际(2005年03月23日20:12)CCTV.com消息（新闻联播）：国务院总理温家宝今天主持召开国务院常务会议，审议并原则通过《2005-2006年农村饮水安全应急工程规划》会议认为，近几年中央和地方加大工作力度，解决了6000万农村人口的饮水困难，深受群众欢迎。制定并实施2005-2006年农村饮水安全应急工程规划，再解决2000多万农村人口饮水困难，很有必要。44地大-武汉国务院原则通过《2005—2006年农村饮水安全应急工程规划》会议要求，各地区、各有关部门要切实加强领导，各负其责，密切配合，确保规划的顺利实施。一要统筹规划，合理布局。要编制好分阶段工程规划，适度集中工程建设区域，优先解决对农民生活和身体健康影响较大的饮水安全问题。二要防治并重，综合治理。水源地保护要与水质处理相结合，特别要加强饮用水源地保护，严格监控化肥、农药的使用，水源地附近要禁止发展高污染工业，防止和逐步减轻对农村饮用水源的污染，让群众喝上干净的水。三要因地制宜，建管并重。要合理选择饮水工程的建设形式、规模和标准，强化项目管理，建立产权明晰、责权统一的农村饮水管理体制与运行机制，实现农村饮水工程的良性运行。四要增加投入，确保工程所需资金足额、及时到位。45地大-武汉3.应急供水地下水水源地调查评价调查评价内容如何调查评价应急开采方案及其后果评估，能应急多久，多久能恢复应急供水系统建设46地大-武汉3.1地下水作为应急供水源的优势地下水是城市供水的重要水源（尤其在北方）与地表水相比地下水分布较广，流动缓慢，动态较稳定可调节性好，应急期或干旱期借用，丰水期或长期停采后可以补偿应急期的借用量水质好，不易污染地表水-地下水联合运用，可进一步降低供水系统的脆弱型，发挥水资源潜力。47地大-武汉3.2应急供水地下水水源地调查评价目的：提升供水系统应急能力目标：在已有工作和观测资料的基础上，查明水文地质条件和现有地下水开采情况；圈定满足水质要求有一定开采潜力的区段或可以动用储存资源的地区或含水层，作为应急供水水源地；提出应急供水开采方案。48地大-武汉3.3应急供水地下水水源地的特点和选择原则时效性强，优先满足当前应急要求优先保证生活用水、重点地区、重点行业优先挖潜原则：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）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，损失最小可持续利用原则：要有长期可持续供水方案49地大-武汉3.4应急供水地下水水源地调查评价内容方法如何开展应急地下水水源地调查评价？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]50地大-武汉应急(或后备)地下水源地调查(试行规范4.3.1)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。51地大-武汉调查评价内容方法水质评价：什么水质？可满足什么样的供水要求水量评价：能采多少？维持多长时间？超采极限；如北京怀柔水源地满负荷开采2年后，就要减采开采方案规划评价：开采井布局(井的位置、深度、开采量)52地大-武汉调查评价内容方法开采量及开采方案的评价尽量以完整的地下水系统进行，建立整个地下水系统的数值模拟模型(或大套小)；开采方案模拟，包括已有水源地和新增应急水源地同时开采后的水量、水位变化等；提出可供选择的满意开采方案系列及可能的运行后果，并用多维图系直观展示。53地大-武汉调查评价内容方法应急地下水水源地建设环境影响评价：超采后降深发展情况，可能引起的生态环境、地质环境问题，…应急地下水水源地建设方案及工程经济评价应急地下水水源地监测、保护应急地下水水源地工程维护管理、应急能力恢复方案54地大-武汉应急地下水水源地评价原则时刻不忘宏观目标：城市可持续发展、水资源可持续利用原则、最小损失原则，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）55地大-武汉真正用地下水系统思想指导地下水资源评价目前，实际工作中仍然对地下水的系统性认识不足（如同一盆地几个水源地分别进行可开采量评价，单独评价均有保证，但加起来几个水源地同时开采可能就没有保障）ACB​地下水可开采量是与开采方案有关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（总量不超，也会出现问题）脱离开采方案评价可开采量易产生误导（尤其会误导外行的领导）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。​七个星包尔海永宁乡包尔图牧场24团89800部队塔哈其曲慧乡21团博斯腾湖原规划井位分布图58地大-武汉方案1部分井所在单元水位历时曲线59地大-武汉原方案七个星－包尔海水源地水源地部分井所在单元水位历时曲线60地大-武汉方案4规划井位分布图61地大-武汉研究区平面网格剖分及部分观测孔位置62地大-武汉尽可能采用多种方法、多通道信息

识别、验证数值模拟模型水文地质参数、边界条件、水文要素存在显著的不确定性一定要用多种方法相互印证，要充分利用多通道信息（如地质、水文、抽水试验、水位、水质、测龄等资料）识别数值模拟模型，扎实的水文地质条件分析和正确的概念模型是基础仅靠水位拟合模型风险太大（水均衡、水质、测龄资料是重要的模型识别信息）63地大-武汉观测水位与模拟水位对比图（点为观测水位，线为计算水位）64地大-武汉观测水位与模拟水位对比图（点为观测水位，线为计算水位）65地大-武汉模型识别期地下水均衡

排水量资料作为模型识别信息

66地大-武汉同位素测龄资料与用模拟模型计算的质点输运时间对比水质模拟与水质资料、盐分均衡对比印证67地大-武汉3.5应急供水地下水水源地调查评价

成果及其表达形式除一般水文地质调查评价要求的内容外，应特别体现：应急水源地的位置、保护区范围、应急能力（持续开采量、应急开采量及其支撑时间、应急能力恢复时间）应急开采方案，应急供水系统建设规划68地大-武汉3.5应急供水地下水水源地调查评价

成果及其表达形式应急地下水水源地建设环境影响评价：超采后降深发展情况，可能引起的生态环境、地质环境问题，…应急地下水水源地建设方案及工程经济评价应急地下水水源地监测、保护应急地下水水源地工程维护管理、应急能力恢复方案（包括地下水水调蓄工程和方案）69地大-武汉3.5应急供水地下水水源地调查评价

成果及其表达形式原则：通俗易懂的表达方式，尽量用图表表达成果，信息系统：图形、数据库…….面向专业人员版：全面体现调查评价内容的成果报告，面向政府部门版：成果简报面向公众版：成果简报（无秘级内容）70地大-武汉4.地下水水源地应急供水系统建设4.1应急(后备)供水地下水水源地选定初步/规划层次，回答那里可以建应急水源地，采水量多大71地大-武汉5个应急供水水源地，日供水能力95-103万方。2000年北京市区生活用水总量为：7.09亿方（或194万方/天）72地大-武汉天津市应急供水水源方案图（段永侯，王家兵等，2004）1—岩溶水源地;2—第四系地下水水源地73地大-武汉天津市城市应急供水水源可供水量概算表（段永侯，王家兵等，2004）74地大-武汉4.2地下水水源地应急供水系统

建设与维护实施层次：水井施工配套，管线铺设与常规供水系统对接应急供水系统维护管理（尤其是开采井维护）水源八厂75地大-武汉4.3应急供水决策支持系统建设基础信息系统（自然地理、地质、水文、社会经济、人口、需水用户布局）供水管网及其关联用户信息日常供水水源、应急供水水源（井）运行状态监测、显示紧急情况预案（根据具体情况提出可能遇到的问题及处理方案）76地大-武汉美国水信息共享和分析中心(WaterISAC)9.11后建立了WaterInformationSharingandAnalysisCenters（WaterISAC)。2002年11月起正式运转。帮助供水管理部门评价潜在危险和采取对策措施，分析一些突发事故报告，向水管理部门提供与联邦政府国家安全部门及法律实施、环境和公共健康部门的联系渠道。中心能够提供安全信息通道,使供水管理部门交流危及供水安全的各种信息。77地大-武汉78地大-武汉79地大-武汉水信息共享和分析中心(WaterISAC)

可提供以下信息对可能发生的恐怖行动的预警;从国家安全部门、情报部门、执法部门、环境部门和公共安全部门获得有关水安全信息;有关化学、生物和放射性物质危险数据库;有关物理脆弱性和安全措施的信息;研究成果、报告和其他信息;电子脆弱性注意事项和其他技术修理方法;有关安全方面的报告;脆弱性评价工具及其资源;电子公告栏和有关安全话题的网络聊天室;有关应急对策准备的其他资源。80地大-武汉81地大-武汉82地大-武汉83地大-武汉84地大-武汉日本本岛Saitama市应急供水信息系统简介85地大-武汉日本Saitama市应急供水信息系统86地大-武汉日本Saitama市应急供水信息系统87地大-武汉88地大-武汉89地大-武汉