摘要：城市供水水质涉及千家万户的生命健康，使命艰巨，责任重大，长期以来，我国城市供水多以单一水源形式居多，随着城市的发展，多水源供水不仅可解决水资源不足的矛盾，还可提高城市供水安全保障程度，但多水源供水带来的管网适应性的问题也对城市供水管理部门和企业提出了新的课题，本文拟通过北京近年来实施的多水源供水的事例，介绍在实际工作中的一些经验和教训。
关键词：城市供水多水源水质控制
一、城市供水量增长情况分析
北京市自1999年以来已连续十二年干旱，据统计，1999-2009年十年平均降雨量为471毫米，而全市有统计以来的多年平均降雨量（1956-2000）为585毫米，近十年的平均降雨量与多年平均减少了20%。
1999-2009年形成地表水资源量为7.3亿立方米，扣除地表地下水重复量后的地下水资源量为13.7亿立方米，水资源总量为21亿立方米。相比多年形成的地表水资源量17.7亿立方米减少了59%，地下水资源量（19.7）减少了30%，水资源总量（37.4）减少了44%。
而北京人口总量近十年间却以每年50-60万在增长，2009年北京市常住人口为1755万人，加上300-500万流动人口，2009年北京人口总量已突破2000万。另据统计，2010年7月数据，北京常住人口为1972万人，加上流动人口，实际已超过2300-2500万人。
据有关部门统计，自1999年至2008年全市房屋竣工面积每年以12%增长，2009年全市竣工面积达2908万平方米。而市区人口1999年至2008年每年也以10%以上的增幅增长。每增加一平方米及新增人口都意味着要有新增的供水量来保障。
1999年—2010年这场百年未遇的旱情，给北京的城市发展带来了难以逾越的障碍。而毫无限制的人口增长以及社会生活进步带来的对高品质生活的需求则对北京的城市供水保障与服务提出了更高的要求。
二、城市供水水源保障及分配情况
为提高城市供水安全保障程度，自2003年起，北京市先后新建了怀柔、张坊、平谷及昌平等四个应急地下水源地，同时加快实施南水北调工程北京段输水工程建设。应急水源地的建成，短时期从一定程度上缓解了北京供水的紧张局面，但随着干旱年份的延长，应急水源地持续开采已对周边地区水资源产生了较大影响，造成市区、郊区间，城市、农村间争水纠纷不断。
为有效缓解2014年南水北调水源到京前的紧缺局面，北京在立足自身资源的同时也开始多方向寻找新水源。2008年10月，北京首次实施从河北调水进京，前后输水近半年，累计供水约2.4亿立方米。2010年6月，第二次输水,至2011年3月左右，预计将供水近4亿立方米。
2010年冀水进京水量分配表
2010年冀水进京每日水量分配表
三、外调水源对城市供水管网供水水质产生的影响
2008年9月，北京第一次实施从河北调水，供水水源为河北黃壁庄水库水源，由于当时对于外流域水质对市区和居民户内管线的影响研究还未进行，这方面的准备不足，因此在供水一周后市区北部部分居民小区发生“水黄”现象。虽经事后采取减少外调水量、增加密云水库水量以及在管网内放水冲洗等措施将“水黄”势头较快控制，但此次事件对北京的城市供水提出了新的课题，特别是市区管网对将来要接收的南水北调水源如何适应提出了新的课题。一是如何处理好各水厂、各类水源间出厂水量的调度关系；二是如何在分配各类水源水量时合理控制管网中硫酸盐、碱度及氯离子间的浓度，以避免管网发生“黄水”现象。
管网中的铁离子超标大部分是由于化学稳定性的破坏带来Fe3+的释放造成的。因此管网中的化学稳定性是决定水质稳定的关键因素。
依据北京市自来水集团水质中心研究发现，影响管网中化学稳定性的因素主要有：温度、PH、溶解氧、H2S、硫酸盐、余氯、总溶解性固体及有机质等因素。
当前国内外直观反映管网稳定性的指标是用拉森指数Larson于1957年研究了硫酸根SO42-和氯离子Cl－对铁制管材腐蚀的影响，并在此基础上提出了Larson指数：
Larson指数是硫酸根与氯离子的和与重碳酸根的比值。
Larson指数是硫酸根与氯离子的和与重碳酸根的比值
拉森指数只是从水质角度判断硫酸根和氯离子对铁释放的影响，铁释放速率同时还受管垢自身特性的影响，但目前对此影响尚无定量关系进行描述。
2008年北京第一次引河北水源发生“黄水”后，我们组织中科院生态中心、清华大学及市自来水集团共同开展了管网稳定性研究，通过管道反应器，配置不同硫酸盐和氯化物浓度的水，对不同地区的管材开展水质化学稳定性的试验，寻找能够控制管网腐蚀的最佳硫酸盐和氯化物浓度。试验结果：调用河北水源，控制水厂出厂水的硫酸盐浓度不超过80mg/L、拉森指数不超过0.8，调水后基本不会突发水质恶化的“黄水”问题。
按照这一研究结论，北京密云水库水源的拉森指数为0.35，水质基本上是稳定的；河北水的拉森指数为1.70-1.95，属于严重腐蚀性的水。两者水质在管垢铁释放的化学稳定性方面存在很大的差异。
与北京密云水库相比，河北黄壁庄水库的硫酸盐、氯离子、总溶解固体、总硬度、电导率等明显高于北京密云水，特别是硫酸根离子，浓度是北京的6倍。北京密云水的拉森指数为0.48；河北黄壁庄水库的拉森指数为2.02，5月份达到2.28，属于严重腐蚀性的水。河北岗南水库的拉森指数为0.90，5月份达到了0.99，河北王快水库的拉森指数为0.74，均高于密云水库。
城市中心区管网供水的部分水源切换为河北应急水源后，水质变化较大，由于水中化学成分的改变，特别是硫酸根和氯根浓度的增加，导致供水管网中管道内的管垢与原有水质之间的平衡被破坏，引起了管垢铁释放的化学稳定性问题，造成部分地区自来水管道和入户管中管壁上原有的铁锈部分溶出，原有管垢表面钝化层较为薄弱的管道铁释放的现象较为严重，致使用户家中出现了自来水发黄的现象。
因此，合理调配各水厂出厂水量以使市区管网中拉森指数控制在0.8以下是避免发生“水黄”现象的一个基本参数。以2010年12月初某日市区供水量227万立方米／日为例，以下为市区各水厂供水量及各水源水量关系：
第三水厂供水量：27万立方米／日，
其中河北水源：15万立方米、三厂地下水源：12万立方米；
第八水厂供水量：43万立方米／日，
其中平谷应急水源：16万立方米／日、潮白河管理处水源：10万立方米／日、怀柔水务局水源：５万立方米、八厂牛栏山水源：12万立方米／日；
第九水厂供水量：124万立方米／日，
其中河北水源：60万立方米／日、怀柔应急水源30万立方米／日、密云水库水源：35万立方米／日、平谷应急水源：５万立方米／日；
田村山水厂供水量：29万立方米／日，
其中河北水源：15万立方米／日、张坊水源：14万立方米／日；
门城水厂供水量：４万立方米／日，全部为河北水源。
城市中心区各水厂水源及水量分配表
由表中可以看出，当前有总计九种水源参与城市供水，这些水源由于水质指标参差不同，不仅对各水厂的处理工艺提出了更多要求，更对长期适应密云水库和本地地下水水源水质的市区供水管网产生了相当大的影响。为使管网中的拉瑟指数在0.8以下，就要求管网调度人员要每天按照不同水源中的硫酸盐、氯离子及重碳酸根的数值进行综合计算，从而分配各水厂的最佳出厂水量。这种运行工况对于相对稳定的用水时段尚可，一旦出现用水量高低峰差别较大的特殊情况，则对于调度系统及各水厂运行都是一个考验。
四、对于多水源参与城市供水的几点建议
随着全球气候的异常变化、人口的快速增长及城市化步伐的加快，环境，特别是水资源的的供给保障对人类的生产、生存起到了决定性的作用。在全国城市都开始出现供水紧张的局面，而在北方城市供水已呈现了水源和水质型缺水并存的现象。为保障日益“干渴”的城市正常用水需求，会有越来越多的城市开始采取外调水源的方式来解决水资源紧缺的矛盾，在实施多水源供水方式时，应注意做好以下工作：
1、要合理配置各水厂出水比例，对于来水水量中的硫酸
盐、氯离子、总溶解固体、总硬度、电导率等指标浓度，结合本地区管网情况，摸索出适合当地的拉森指数，从而合理分配各水厂出水水量比例；
2、由于城市管网建设年代不同，材质各异，因此对于不同年代、不同材质的管网，拉森指数不是唯一判断管网水质变化的依据，2010年夏季北京市区东部管网供水区域部分小区出现“水黄”的现象，经检测，管网内的拉森指数并未超过0.8的控制值，只是由于该区域管网内地下水与地表水比例发生了变化，致使户内管线中管道的锈蚀层发生变化所致。因此，对于一些年代较久的管网，特别是户内管线，除了要控制拉森指数以外，还要深入分析不同管网区域内管道锈蚀层的耐受性，按照耐受性的不同可适当调整变化水厂间水量配比，如有条件，则可依照不同区域管网的耐受性采用适当水源进行供水。
3、加快管网更新改造，对于锈蚀层耐受性较差的区域管网，应加快更新改造，同时对于居民楼内管道，应采用更换和内部喷涂相结合的方式，做好前期准备工作。
城市供水水质涉及千家万户的生命健康，使命艰巨，责任重大，长期以来，我国城市供水多以单一水源形式居多，随着城市的发展，多水源供水不仅可解决水资源不足的矛盾，还可提高城市供水安全保障程度，但多水源供水带来的管网适应性的问题也对城市供水管理部门和企业提出了新的课题，希望以我们在处理多水源供水中积累的经验和教训，为大家在今后研究这一新的课题中提供一些帮助和借鉴。
参考文献
（1）石宝友.水源切换条件下管网水质影响与控制技术.中科院生态中心
（2）樊康平.水源切换对供水管网水质稳定性的影响及控制方法.北京市自来水集团水质中心
