徐州市張集鎮(zhèn)農(nóng)村飲水安全工程設計思路分析

杜蓓

徐州市張集鎮(zhèn)農(nóng)村飲水安全工程設計思路分析

杜蓓

一、引言

水是人類社會生存和發(fā)展的必要條件，是其他任何物質(zhì)都無法替代的資源，沒有水的安全，就沒有人的健康、社會的穩(wěn)定和經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。國家發(fā)改委、水利部、衛(wèi)生部聯(lián)合制定《2000-2006年農(nóng)村飲水安全應急工程規(guī)劃》，計劃投入18億元資金用于改善農(nóng)村人口飲水不安全問題，旨在使2100萬農(nóng)村人口飲上健康水。但是由于農(nóng)村供水工程普遍存在工程規(guī)模小、技術(shù)力量薄弱、運行管理人員缺乏等諸多問題，我國農(nóng)村飲水安全工作任務艱巨，任重而道遠。

飲用水安全含義包括：水質(zhì)安全、水量安全、供水保證率安全和用水方便程度安全。我國水利部、衛(wèi)生部2004年11月24日頒布的農(nóng)村飲用水安全衛(wèi)生評價指標體系中，把農(nóng)村飲用水安全衛(wèi)生分為安全和基本安全兩個檔次，具體為水質(zhì)、水量、方便程度和保證率4項指標。其中水質(zhì)指標以符合國家《生活飲用水衛(wèi)生標準》（安全）和《農(nóng)村實施）生活飲用水衛(wèi)生標準）準則》（基本安全）為準；水量以每人每天可獲得的水量不低于20～40L（基本安全）和40～60L（安全）；用水方便程度以人力取水往返時間為限，10min以內(nèi)（安全）和20min以內(nèi)（基本安全）；供水保證率以不低于95%（安全）和不低于90%（基本安全）為限。上述的四項指標為飲水安全評價標準，只要其中有一項低于安全或基本安全最低值，即為飲用水不安全。本文主要針對張集鎮(zhèn)農(nóng)村飲水現(xiàn)狀，對該地區(qū)飲水安全工程設計要點進行了分析。

二、張集鎮(zhèn)農(nóng)村飲水現(xiàn)狀

徐州市張集鎮(zhèn)群眾一般采用手壓井飲用淺層地下水，井深一般在20～30m之間。從地面起至地面下20～30m，其特征是含水層由近代黃泛物組成，多為粉質(zhì)土或粉質(zhì)亞砂土，地下水同地表水、大氣降水關(guān)系密切，直接從降雨中得到補給，富水性不大，一般單井出水量20～50m3/d，僅能作小規(guī)模居民人畜供水，但由于其靠近地表，易受污染，水質(zhì)較差，不宜直接飲用。目前，群眾基本都是采用“手壓井”的方式直接取該層地下水飲用，危害很大。而且該層水氟的含量變化較大，受黃泛沉積相控制，即在古黃河河道區(qū)氟含量低，而在漫灘區(qū)或河間地塊氟含量高；在地貌上比較低洼的沉積盆地區(qū)氟的含量也高。規(guī)劃地區(qū)該層地下水氟的含量最高為7mg/L，其他地區(qū)相對較低。

根據(jù)《徐州市銅山區(qū)2010-2013年農(nóng)村飲水安全工程規(guī)劃人口調(diào)查評估報告》，銅山區(qū)擬納入2010～2013年規(guī)劃的飲水不安全人口有28.95萬人，且全部為采用手壓井及機井開采淺層地下水，其中張集鎮(zhèn)包括5個行政村，13個自然村，區(qū)域內(nèi)共有豬680頭，羊522頭，大牲畜214頭，核定飲水不安全人口13749人，設計人口14603人。其中2360人為水量不足、保證率低、取水不便的人口，11389人為氟超標人口。

三、需水量進行預測和水資源的供需平衡

1.水量預測

根據(jù)《銅山區(qū)“十二五”農(nóng)村飲水安全工程規(guī)劃》，通過對張集鎮(zhèn)地區(qū)的實地考察，根據(jù)規(guī)模、人口增長、產(chǎn)業(yè)布局與結(jié)構(gòu)和村民生活習慣與用水狀況，結(jié)合本地經(jīng)濟發(fā)展狀況和當?shù)刈匀坏乩項l件，計算張集鎮(zhèn)農(nóng)村飲水安全工程需水量。由《村鎮(zhèn)供水工程技術(shù)規(guī)范》（SL310-2004）可知，需水量包括居民生活用水量、公共建筑用水量、飼養(yǎng)畜禽用水量、企業(yè)用水量、消防用水量、澆灑道路和綠地用水量、管網(wǎng)漏失水量和未預見用水量等。

根據(jù)《村鎮(zhèn)供水工程技術(shù)規(guī)范》不同地區(qū)的具體水量標準，可知工程所在地為三區(qū)，考慮水龍頭入戶有洗滌池，其他衛(wèi)生設施較少情況，最高日居民生活用水定額取40L/（人·d）。牲畜最高日用水定額為：豬30升/頭，羊8升/只，大牲畜50升/頭。根據(jù)銅山近幾年統(tǒng)計年鑒，確定人口自然增長率為4‰。供水工程使用年限為15年，張集鎮(zhèn)張集水廠日最大用水量經(jīng)計算為824.77m3，根據(jù)《村鎮(zhèn)供水工程技術(shù)規(guī)范》（SL310-2004），取日變化系數(shù)為1.3，則項目區(qū)日平均需水量為634.44m3，年需水量23.16萬m3。

2.供需平衡

根據(jù)《江蘇省銅山縣地下水資源調(diào)查評估報告》、《江蘇省徐州市地下水資源開發(fā)利用規(guī)劃報告》，銅山區(qū)的地下水開采資源量（允許開采量或稱可開采量）為：全新統(tǒng)—中更新統(tǒng)孔隙潛水—弱承壓水多年平均允許開采量10049.24萬m3；下更新統(tǒng)和上第三系深層承壓水多年平均允許開采量945.47萬m3；裂隙巖溶水多年平均允許開采量11746.73萬m3。張集鎮(zhèn)境內(nèi)具備生活飲用開采價值的地下水主要為裂隙巖溶水，該地區(qū)地下水的可開采資源2890萬m3/a，現(xiàn)狀開采資源量500萬m3/a，設計水平年可供水量2390萬m3/a。張集鎮(zhèn)項目區(qū)裂隙巖溶水可供水資源量可以滿足農(nóng)村飲水安全工程需水量的要求。

表1 設計供水規(guī)模及相關(guān)流量計算表

表2 地下水規(guī)劃新增供水量與飲水安全需水量平衡表（萬m3）

圖1 供水工藝流程圖

四、水廠設計要點

1.總體布置

供水系統(tǒng)由水源井群、深井泵、變頻器系統(tǒng)、輸水管道、供水泵房和配水管網(wǎng)組成。供水水源主要為地下水（即裂隙巖溶水）。水廠水源位于張集鎮(zhèn)李村和楊樓村。水廠的水源井設計由4眼深150m左右的井組成，水源井附近設警示牌，防止破壞。

根據(jù)對該地區(qū)地下水質(zhì)觀察和水樣檢測，符合國家《生活飲用水衛(wèi)生標準》（GB5749-2006）。不需作特殊的水處理，只增設一個消毒設備。

2.水源井的選擇與機井結(jié)構(gòu)

在深入細致的勘查與論證的基礎上，根據(jù)供水需求、地形地貌的特征、供水人口分布等條件，因地制宜、合理來確定水源井的位置。如果當?shù)貨]有合適的水源，可在更大區(qū)域范圍內(nèi)結(jié)合聯(lián)片集中供水的方式，以及利用現(xiàn)有管網(wǎng)進行管網(wǎng)延伸供水；山丘區(qū)充分利用地形條件和落差，自壓供水。

水源井設計井深在地下150m，水源井設計流量為20m3/h，動水位埋深為40m。井孔直徑為650mm，根據(jù)出水量確定井管直徑為325mm，施工到基巖后變徑，如巖石完整可以Φ273～Φ219mm裸孔成井，否則應加井管及濾水管。上部閉水管采用管徑325mm鋼管護壁。

3.管網(wǎng)布置

管網(wǎng)應合理分布于整個用水區(qū)，線路盡量短，并符合村鎮(zhèn)有關(guān)建設規(guī)劃；管道宜沿現(xiàn)有道路或規(guī)劃道路路邊布置；干管布置應以較短的距離引向用水大戶；在管道凸起點，應設自動進（排）氣閥；樹狀管網(wǎng)的末稍，應設泄水閥；干管上應分段或分區(qū)設檢修閥，各級支管上均應在適宜位置設檢修閥。

管網(wǎng)按照形式可分為樹狀網(wǎng)和環(huán)狀網(wǎng)兩種，農(nóng)村飲水工程一般采用樹狀網(wǎng)。對于樹狀網(wǎng)，在管網(wǎng)布置時，任一節(jié)點i的上游側(cè)可能布置ai條管段，如有n個節(jié)點就可能有a1×a2×...×an種布置。計算工作量大，不易找出最優(yōu)解。把這類問題歸結(jié)為ai個水平、n個因素影響下的最優(yōu)化問題，即可用正交表求解。一般，假定節(jié)點上游側(cè)的管段連接方向有縱向和橫向兩個水平，根據(jù)管段方向數(shù)和節(jié)點數(shù)，可查兩水平的正交表，得出計算次數(shù)和每種布置方式的管段連接方向。按每種方式進行管網(wǎng)的經(jīng)濟設計，并求其總費用，然后選取縱向和橫向總費用最小值，作為確定連接方向的依據(jù)，得出各節(jié)點連接管的方向，從而確定出管網(wǎng)的最優(yōu)布置方式。

采用正交表法，當管段數(shù)較少時，比較容易分析，當管段數(shù)比較多時，也可采用同樣的方法進行分析，但計算比較復雜。而且正交表法是以方差分析為基礎的，包含幾個因素相互作用時的效果，所以有時求出的并不一定是最優(yōu)解，有時甚至是較差的解。

五、結(jié)論

工程實施后，將結(jié)束該地區(qū)長期飲用水不安全的歷史，改善當?shù)鼐用竦纳詈蜕a(chǎn)條件，改善當?shù)氐拈_發(fā)投資環(huán)境，有利于項目區(qū)及周邊地區(qū)二、三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，為地區(qū)農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整創(chuàng)造良好條件。

與此同時，當?shù)匾訌娝幢Ｗo，在水源井的影響半徑范圍內(nèi)，不開鑿其他生產(chǎn)用水井，不使用工業(yè)廢水或生活污水灌溉和施用持久性或劇毒的農(nóng)藥，不修建滲水廁所和污廢水滲水坑、堆放廢渣和垃圾或鋪設污水渠道，不從事破壞深層土層的活動，定期進行水質(zhì)檢測，保證群眾飲水安全

（作者單位：徐州市水利建筑設計研究院 221018）