農(nóng)村飲水安全城鄉(xiāng)一體化供水工程規(guī)劃設(shè)計(jì)

楊亞倫，戴 梅

（河北省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，天津 300250）

農(nóng)村飲水安全城鄉(xiāng)一體化供水工程規(guī)劃設(shè)計(jì)

楊亞倫，戴 梅

（河北省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，天津 300250）

通過(guò)對(duì)吳橋縣農(nóng)村飲水安全供水城鄉(xiāng)一體化，將農(nóng)村水廠統(tǒng)一由城區(qū)地表水廠供水，實(shí)行專業(yè)化管理，從根本上徹底解決水質(zhì)不穩(wěn)定、制水成本高、配套設(shè)施不完整、供水能力不足等問(wèn)題，該規(guī)劃實(shí)施后，將建成以地表水為主、地下水為補(bǔ)充的集中供水網(wǎng)絡(luò)，形成較為完善的城鄉(xiāng)供水管理體系，實(shí)現(xiàn)安全供水城鄉(xiāng)一體化。

農(nóng)村飲水安全；水源置換；城鄉(xiāng)一體化；管理

吳橋縣自2005年至2015年實(shí)施農(nóng)村飲水安全工程以來(lái)，共建設(shè)農(nóng)村聯(lián)村集中供水工程（以下簡(jiǎn)稱農(nóng)村水廠）25處，1000m3/d以上（千噸萬(wàn)人）農(nóng)村水廠14處，供水規(guī)模1.825萬(wàn)m3/d；200～1000m3/d農(nóng)村水廠11處，供水規(guī)模0.60萬(wàn)m3/d；總投資9379萬(wàn)元。其中中央投資5356萬(wàn)元，地方投資4023萬(wàn)元，解決了23.55萬(wàn)人的飲水安全問(wèn)題，并安裝一戶一表，按表收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)。

1 供水工程

1.1 城區(qū)與農(nóng)村供水區(qū)別

1.1.1 城區(qū)供水工程現(xiàn)狀

吳橋縣現(xiàn)有地下水廠設(shè)計(jì)供水能力1.0萬(wàn)m3/d，供水點(diǎn)3處，深井8眼，深400～600m，現(xiàn)日供水量7500m3/d。城區(qū)供水管網(wǎng)直接延伸到桑園鎮(zhèn)及宋門(mén)鄉(xiāng)、曹洼鄉(xiāng)、安陵鎮(zhèn)的部分行政村，入戶水為合格的飲用水。

城區(qū)地表水廠在建規(guī)模近期為3.0萬(wàn)m3/d，包括城區(qū)、桑園鎮(zhèn)，還有宋門(mén)鄉(xiāng)、曹洼鄉(xiāng)、安陵鎮(zhèn)的部分行政村。遠(yuǎn)期為6.0萬(wàn)m3/d。

1.1.2 農(nóng)村供水現(xiàn)狀

吳橋縣現(xiàn)有農(nóng)村水廠25處。供水主管道均通至各村村口，與村內(nèi)管網(wǎng)相連，管道水直接入戶。但入戶水為地下水，含氟量高，只能作為洗衣、洗菜等日常生活用水，不能直接做為飲用水。目前村民日常飲用水為經(jīng)過(guò)降氟處理后水質(zhì)合格的桶裝水。

1.2 水污染現(xiàn)狀

吳橋縣境內(nèi)主要河流為宣惠河和南運(yùn)河。宣惠河為水功能區(qū)，現(xiàn)狀水質(zhì)為水質(zhì)劣Ⅴ類水體，目標(biāo)為Ⅳ類。地表水不符合工業(yè)用水和生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)，不能作為飲用水水源。

地下水主要分為淺層地下水和深層地下水。淺層地下水埋藏相對(duì)較淺（50m左右），與當(dāng)?shù)卮髿饨邓虻乇硭w有直接補(bǔ)排關(guān)系的潛水或弱承壓水。由于其埋層淺，未經(jīng)深層巖石過(guò)濾，水體極易被工廠排放的污水和農(nóng)田殘留的農(nóng)藥污染，不適合飲用。

深層地下水（埋藏150m以上），其水質(zhì)較好，適宜作為飲用水水源，但含氟量較高，需進(jìn)行降氟處理。

2 農(nóng)村飲水安全工程規(guī)劃設(shè)計(jì)

吳橋地區(qū)農(nóng)村飲水安全工程以水源置換為重點(diǎn)，在加強(qiáng)現(xiàn)有供水工程管護(hù)、維修、擴(kuò)建，保障供水能力的基礎(chǔ)上，將南水北調(diào)地表水廠與農(nóng)村水廠連通；充分利用優(yōu)質(zhì)地表水源，替代高氟水、苦咸水等劣質(zhì)水源，從根本上解決農(nóng)村群眾飲用高氟水、苦咸水問(wèn)題?？紤]當(dāng)?shù)剜l(xiāng)（鎮(zhèn)）村及人口分布狀況、城鎮(zhèn)化發(fā)展趨勢(shì)、區(qū)域內(nèi)外可利用水源、地形條件等因素，與當(dāng)?shù)爻擎?zhèn)發(fā)展和水資源中長(zhǎng)期規(guī)劃等相協(xié)調(diào)；結(jié)合南水北調(diào)水、黃河水，規(guī)劃到2020年，實(shí)現(xiàn)城鄉(xiāng)供水一體化。

2.1 水源置換工程

2.1.1 水量供需分析

2.1.1.1 供水水源

吳橋縣現(xiàn)狀地表水供水水源：①南水北調(diào)水，每年供水628萬(wàn)m3；②引黃水，每年購(gòu)買(mǎi)2000萬(wàn)m3灌溉用水及500萬(wàn)m3生活用水，用來(lái)彌補(bǔ)農(nóng)業(yè)和生活用水不足。

2.1.1.2 城區(qū)需水量預(yù)測(cè)

根據(jù)吳橋縣各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展指標(biāo)，參照我國(guó)類似城市給水設(shè)施概略性需水指標(biāo)，依照GB50013—2014《室外給水設(shè)計(jì)規(guī)范》，按綜合生活用水量、工業(yè)企業(yè)用水量、澆灑道路和綠地用水量、管網(wǎng)漏損水量、消防用水量，對(duì)城區(qū)需水量進(jìn)行分項(xiàng)預(yù)測(cè)。

（1）綜合生活用水為居民生活用水和公共建筑用水。河北省地區(qū)中小城市最高日生活綜合用水定額為150～240L/人·d。據(jù)統(tǒng)計(jì)城區(qū)每年實(shí)際用水量437萬(wàn)m3，實(shí)際用水人口8.4萬(wàn)人（城區(qū)、常住、部分村鎮(zhèn)），實(shí)際每天平均用水量143L/人·d，故確定綜合用水指標(biāo)現(xiàn)狀150L/人·d。

（2）由于各行各業(yè)用水定額比較復(fù)雜，根據(jù)SL429—2008《水資源供需預(yù)測(cè)分析技術(shù)規(guī)范》，需水預(yù)測(cè)采用預(yù)測(cè)工業(yè)增加值乘以工業(yè)萬(wàn)元增加值需水定額計(jì)算?？紤]工業(yè)生產(chǎn)工藝逐年完善和改進(jìn)，工業(yè)用水量預(yù)測(cè)可按每年耗水定額下降1%～5%計(jì)算。

根據(jù)（2013～2030）《吳橋城鄉(xiāng)規(guī)劃》國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展目標(biāo)，2020年年均工業(yè)增長(zhǎng)增加值率8.5%、2030年均工業(yè)增長(zhǎng)增加值率7.0%。

（3）除城區(qū)地表水廠主要供給居民生活用水和工業(yè)企業(yè)用水外，澆灑道路、廣場(chǎng)和綠地用水由吳橋縣污水處理廠的中水供給。

（4）管網(wǎng)漏損水量按綜合生活用水和工業(yè)企業(yè)用水量之和10%計(jì)算。

（5）未預(yù)見(jiàn)水量按綜合生活用水、工業(yè)企業(yè)用水和管網(wǎng)漏損水量之和10%計(jì)算。

（6）結(jié)合縣城具體情況，按同時(shí)發(fā)生2起火災(zāi)考慮，一次滅火用水量35L/s，火災(zāi)延續(xù)時(shí)間2h。則消防1次用水量504m3/d。消防用水應(yīng)存儲(chǔ)于清水池中，一般情況下應(yīng)保證不被動(dòng)用。消防用水不計(jì)入總用水量。

綜合以上，城區(qū)需水量，2015基準(zhǔn)年為2.033萬(wàn)m3/d，2020年為3.659萬(wàn)m3/d，2030年5.916萬(wàn)m3/d。

2.1.1.3 農(nóng)村需水量預(yù)測(cè)

農(nóng)村人均最高日生活用水指標(biāo)按80L/人·d計(jì)算，則現(xiàn)狀農(nóng)村人口需水量1.65萬(wàn)m3/d。依據(jù)（2013～2030）《吳橋縣城鄉(xiāng)總體規(guī)劃》，2020年，城鄉(xiāng)總?cè)丝?3.2萬(wàn)人，城區(qū)中心人口達(dá)到14.0萬(wàn)人，則農(nóng)村人口19.2萬(wàn)人，需水量1.538萬(wàn)m3/d。2030年，城鄉(xiāng)總?cè)丝?9萬(wàn)人，城區(qū)中心人口達(dá)21.7萬(wàn)人，則農(nóng)村人口17.3萬(wàn)人，需水量1.384萬(wàn)m3/d。另宋門(mén)工業(yè)園區(qū)生活用水0.3萬(wàn)m3/d，則農(nóng)村飲水安全需水量現(xiàn)狀1.95萬(wàn)m3/d，2020年1.836萬(wàn)m3/d，2030年1.684萬(wàn)m3/d。

2.1.1.4 供需平衡分析

吳橋縣已建城區(qū)地表水廠近期規(guī)模為3.0萬(wàn)m3/d，遠(yuǎn)期規(guī)模擴(kuò)建到6.0萬(wàn)m3/d。水量供需平衡如表1。

表1 水量供需平衡 單位：萬(wàn)m3/d

通過(guò)表1可知，現(xiàn)狀城區(qū)地表水廠水量供水能力有富余，但也只能滿足部分農(nóng)村需求；近期2020年加上原有地下水廠的1.0萬(wàn)m3/d，滿足城區(qū)用水要求；遠(yuǎn)期2030年6.0萬(wàn)m3/d的規(guī)模，僅滿足城區(qū)用水要求。為提升農(nóng)村供水質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)供水城鄉(xiāng)一體化，故農(nóng)村飲水安全需擴(kuò)建城區(qū)地表水廠1.6萬(wàn)m3/d。

2.1.2 城區(qū)地表水廠擴(kuò)建規(guī)模

通過(guò)對(duì)城區(qū)和農(nóng)村飲水安全水量供需平衡分析，2020年需水量差額1.495萬(wàn)m3/d，2030年需水量差額1.6萬(wàn)m3/d。按遠(yuǎn)期農(nóng)村飲水安全需水量考慮，城區(qū)地表水廠擴(kuò)建規(guī)模1.6萬(wàn)m3/d。

2.1.3 管線連通工程規(guī)劃

吳橋縣現(xiàn)狀農(nóng)村飲水安全為城鄉(xiāng)結(jié)合，其中縣城自來(lái)水管網(wǎng)延伸覆蓋行政村數(shù)50個(gè)。本次規(guī)劃將25處農(nóng)村水廠統(tǒng)一由城區(qū)地表水廠供水。為實(shí)現(xiàn)供水城鄉(xiāng)一體化，現(xiàn)有水廠管線連通工程數(shù)25處，連通管線長(zhǎng)112.28km，投資7340萬(wàn)元，新增受益人口20.66萬(wàn)人。

2.2 城區(qū)地表水廠擴(kuò)建工程

吳橋縣農(nóng)村飲水安全水源置換工程需擴(kuò)建城區(qū)地表水廠，擴(kuò)建規(guī)模1.6萬(wàn)m3/d。擴(kuò)建水廠工程占地面積1.76hm2。水廠供水工藝采用混凝、沉淀、過(guò)濾、消毒常規(guī)處理方法。廠區(qū)擴(kuò)建工程由凈水車間、清水池、送水泵房、污泥處理設(shè)施、加藥間等附屬建筑物組成，建筑物面積3800m2。

2.3 管線連通工程管材選擇

目前我國(guó)生產(chǎn)使用的大口徑輸水管材主要有鋼管（SP）、預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管（PCCP）、球墨鑄鐵管（DIP）和PE復(fù)合管（PE）。

2.3.1 鋼管（SP）

鋼管雖然具有管材重量輕、強(qiáng)度高、管道接口精度高、供水安全性好、對(duì)各種地形和地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)、運(yùn)輸及施工相對(duì)較容易的優(yōu)點(diǎn)。在采用適當(dāng)?shù)膬?nèi)、外防腐和電化學(xué)保護(hù)措施以后，管道使用壽命亦可達(dá)40年以上，其缺點(diǎn)是該管材綜合費(fèi)用較高。

2.3.2 預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土壓力管（PCCP）

預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土壓力管（PCCP）同時(shí)兼有鋼管和混凝土管的優(yōu)點(diǎn)，管道承插口采用鋼板冷加工成型、公差配合，加工精度高；插口密封采用雙膠圈，密閉性能好；可隨安裝、隨試壓，具有方便、快捷的優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)是管材自重較大。

2.3.3 球墨鑄鐵管（DIP）

球墨鑄鐵管是選用優(yōu)質(zhì)生鐵，采用水冷金屬型模離心澆注技術(shù)，并經(jīng)退火處理，獲得穩(wěn)定均勻的金相組織，能保持較高的延伸率，故亦稱可延性鑄鐵管。球墨鑄鐵管均采用柔性接口。由于其具有較高的抗拉強(qiáng)度和延伸率，而且具有較好的韌性、耐腐蝕性、抗氧化性、耐高壓等優(yōu)良性能，故被廣泛運(yùn)行于有壓輸水、輸氣等。其功能與價(jià)格比是其他管材無(wú)法替代的理想管材。

2.3.4 PE復(fù)合管

PE管近年來(lái)發(fā)展很快，是典型的柔性管。具有內(nèi)壁光滑不結(jié)垢，水頭損失小，耐腐蝕，重量輕，加工和接口方便等特性。易于施工，減少開(kāi)槽土方量，可不設(shè)剛性基礎(chǔ)，而以碎石、黃沙代替。減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省工時(shí)和施工費(fèi)用。

綜上所述，本輸水工程設(shè)計(jì)的推薦管材為球墨鑄鐵管與PE復(fù)合管組合的形式，即正常敷設(shè)段管徑d>DN300采用球墨鑄鐵管，管徑d≤DN300采用PE復(fù)合管。

2.4 管網(wǎng)水力

2.4.1 管道糙率

在輸水管道計(jì)算中，對(duì)管徑計(jì)算影響較大的是管道糙率系數(shù)的取值。

2.4.1.1 球墨鑄鐵管

球墨鑄鐵管內(nèi)壁采用了與焊接鋼管內(nèi)防腐相同的水泥砂漿襯里方式，其管道內(nèi)壁糙率與鋼筒混凝土管內(nèi)壁糙率相近。根據(jù)CECS10：89《埋地給水鋼管道水泥砂漿襯里技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定，鋼管采用水泥砂漿襯里后粗糙系數(shù)n值應(yīng)不大于0.012。由于本輸水線路局部阻力損失按照沿程阻力損失10%進(jìn)行計(jì)算，則粗糙系數(shù)取值確定為n=0.0122。

2.4.1.2 PE復(fù)合管

由于PE管材水力條件好、內(nèi)壁光滑，不結(jié)垢，水流阻力小，其糙率系數(shù)在0.008～0.01。本次計(jì)算n=0.010。

2.4.2 水力計(jì)算

管道總水頭損失應(yīng)該等于沿程水頭損失及局部水頭損失之和，局部水頭損失按沿程水頭損失10%計(jì)算。管線沿程水頭損失計(jì)算公式：

經(jīng)推導(dǎo)

式中 Hi為沿程水頭損失（m）；L為管道長(zhǎng)度（m）；V為均流速（m/s）；C為謝才系數(shù)；R為水力半徑（m）；n為粗糙系數(shù)；Q為設(shè)計(jì)流量（m3/s）。

根據(jù)計(jì)算，最不利管線城區(qū)地表水廠～陳揚(yáng)農(nóng)村水廠損失25.3m，最不利點(diǎn)末端預(yù)留水頭5m。

2.5 管道埋深的確定

本工程區(qū)域最大凍土深度44cm。管頂覆土深度主要取決于冰凍厚度、外部荷載、管材強(qiáng)度、管道交叉及土壤地基等因素。根據(jù)穿越工程的具體情況，經(jīng)綜合考慮并計(jì)算，輸水管道最小覆土深度不小于1.5m。

2.6 水質(zhì)化驗(yàn)室

按照“縣級(jí)統(tǒng)籌、合理布局、資源共享”的原則，農(nóng)村飲水安全水質(zhì)檢測(cè)依托縣自來(lái)水公司水質(zhì)檢測(cè)并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行改擴(kuò)建，建立縣級(jí)水質(zhì)檢測(cè)中心。在地表水廠配套水質(zhì)化驗(yàn)室1處，以提升工程水質(zhì)檢測(cè)水平和檢測(cè)能力，滿足農(nóng)村供水工程的常規(guī)水質(zhì)檢測(cè)需求。日常水質(zhì)檢測(cè)項(xiàng)目為42項(xiàng)，頻率為半年1次。

為保證飲水水源長(zhǎng)期運(yùn)用，進(jìn)一步健全水質(zhì)衛(wèi)生常規(guī)監(jiān)測(cè)制度，完善農(nóng)村飲水水質(zhì)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，在有條件的村鎮(zhèn)供水廠開(kāi)展水質(zhì)自檢工作。

每個(gè)供水站需配套6參數(shù)常規(guī)水質(zhì)（pH、色度、嗅和味、混濁度、肉眼可見(jiàn)物、余氯（CLO2）檢測(cè)設(shè)備。對(duì)于專項(xiàng)檢測(cè)供水調(diào)度中心與衛(wèi)生部門(mén)配合進(jìn)行水質(zhì)檢測(cè)，做到資源共享。

3 結(jié)語(yǔ)

（1）該工程規(guī)劃實(shí)施后，吳橋縣實(shí)現(xiàn)供水城鄉(xiāng)一體化，解決473個(gè)村、23.55萬(wàn)人的飲水水質(zhì)問(wèn)題。

（2）通過(guò)規(guī)劃實(shí)施，建立縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)兩級(jí)水質(zhì)檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)。

（3）通過(guò)水源置換，地下水開(kāi)采大幅度減少，每年壓采地下水521.4萬(wàn)m3，逐漸緩解吳橋地面沉降的發(fā)展趨勢(shì)。

［1］河北省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院.河北省吳橋縣農(nóng)村飲水安全鞏固提升工程“十三五”規(guī)劃［R］.2016.

［2］戴乙，王立明.海河流域農(nóng)村地下飲用水源污染研究［J］.海河水利，2007（4）.

［3］岳恒．農(nóng)村飲水安全基本現(xiàn)狀分析［J］．水利水電技術(shù)，2006（8）.

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［6］劉建強(qiáng)，金麗．農(nóng)村飲水安全工程水資源開(kāi)發(fā)與保護(hù)技術(shù)研究［J］．水利水電技術(shù)，2005（11）.

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［8］翟浩輝．保障飲水安全是農(nóng)村全面建設(shè)小康社會(huì)的必然要求［J］．河海大學(xué)學(xué)報(bào)，2003（1）.

Rural drinking water safety and water supply engineering planning and design of urban and rural integration

YANG Ya-lun，DAI Mei
（Hebei Research Institute of Investigation&Design of Water Conservancy&Hydropower，Tianjin 300250，China）

Through the integration of urban and rural water supply engineering of Wuqiao county，the rural waterworks will be supplied with the urban surface water works.The professional management can fundamentally solve the problems on the aspects of water quality，cost，facilities and water supply capacity.Accdording to the planning，a perfect urban and rural water supply management system will be formed with the central water supply network，which with a majority of surface water and supplemented by groundwater，it guarantees the security of water supply of urban and rural integration.

rural drinking water safety；water displacement；the integration of urban and rural areas；management

TV213.4

B

1672-9900（2017）05-0042-04

2017-08-30

楊亞倫（1962-），男（漢族），河北石家莊人，正高級(jí)工程師，主要從事水利水電工程設(shè)計(jì)，（Tel）022-26157689。

（責(zé)任編輯：尹健婷）