農(nóng)村飲水安全工程水源方案比選

劉宏偉

（和順縣水利局 山西和順 032700）

1 基本情況

和順縣地處山西省境東陲，太行山中段，全縣東西長約75 km，南北寬約30 km，總面積約2 180 km2，全縣轄10個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，294個(gè)行政村，82個(gè)自然村，農(nóng)業(yè)總?cè)丝?1.34萬人。農(nóng)村飲水工程是和順縣的主要水利實(shí)施，水源工程配套不合理、維修管理滯后、超期服役、功能衰竭等是農(nóng)村飲水安全工程存在的主要問題。2018年年初對農(nóng)村飲水現(xiàn)狀進(jìn)行了調(diào)查，共篩選出飲水安全問題村85個(gè)，涉及2.9萬人，其中39個(gè)村飲用水量不達(dá)標(biāo)，占飲水不安全人數(shù)的49.6%，長期飲用水短缺，給群眾生產(chǎn)、生活帶來極大的不便，由此可見水源工程建設(shè)是解決和順縣農(nóng)村飲水安全鞏固提升的重要內(nèi)容。

2 水源工程出現(xiàn)問題的主要原因

2.1 工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低

農(nóng)村飲水安全經(jīng)過了不同的實(shí)施階段，飲水解困至飲水安全期間，工程建設(shè)按照人頭計(jì)算投資補(bǔ)助，工程建設(shè)投資不均衡。和順縣地處山區(qū)，受益村人口少而且居住分散，工程建設(shè)難度大，受人頭計(jì)算投資補(bǔ)助的限制，工程不能按照所需建設(shè)，當(dāng)時(shí)片面追求自來水普及率，水源工程投資壓縮較嚴(yán)重，致使水源工程布控不合理，先天性存在缺陷，群眾飲水反困現(xiàn)象日益嚴(yán)重，影響飲水工程穩(wěn)定持續(xù)發(fā)展。

2.2 自然及社會因素影響

和順縣屬于太行山區(qū)，地形千溝百壑，水源近一半為小泉小水，受自然、地理、降水等影響，季節(jié)性缺水嚴(yán)重。部分水源深井年久失修導(dǎo)致出沙率大幅度提升，影響水源正常出水量。隨著新農(nóng)村建設(shè)步伐的推進(jìn)，群眾生產(chǎn)、生活用水量逐年增加，許多水源工程出水量難以滿足日益增長的社會需求，供、需失衡，出現(xiàn)新的飲水不安全問題。

2.3 人為活動及工程建設(shè)的影響

河道采沙、礦產(chǎn)采挖以及高速公路、鐵路隧道建設(shè)破壞了隔水層，疏干了淺層地表水或洞層以上地表水，改變了地表水和地下水的徑流、補(bǔ)給與排泄條件，導(dǎo)致河川徑流減少、地下水位下降，使原水源工程出水不足，水生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞。

2.4 水環(huán)境污染

人類生產(chǎn)、生活廢水以及企業(yè)廢水不合理排放，部分河川徑流和淺層地下水受到污染，污水入滲補(bǔ)給飲用水水源，特別是靠近生活區(qū)和養(yǎng)殖區(qū)的水源，微生物指標(biāo)總大腸桿菌群和菌落總數(shù)嚴(yán)重超標(biāo)，群眾長期飲用不達(dá)標(biāo)水，容易引發(fā)多種疾病，致使工程不能良性運(yùn)行。

3 水源工程的主要建設(shè)方案及發(fā)展成果

3.1 水源工程的主要建設(shè)方案

和順縣地域遼闊，人口少而居住分散，受地理?xiàng)l件、水資源狀況、農(nóng)村經(jīng)濟(jì)、群眾認(rèn)識、管理水平等因素的影響，水源工程建設(shè)方案確定比較復(fù)雜。根據(jù)和順縣的實(shí)際，主要采取的水源工程建設(shè)方案有：自然泉水水源、河道型地表水水源、滲透型地表水水源、輻射井水源、深井水源。

3.2 水源工程方案的布置原則

水源工程的建設(shè)方案影響到飲水工程的水質(zhì)、水量、建設(shè)規(guī)模、運(yùn)行管理等，我們在選擇水源工程建設(shè)方案時(shí)，遵循自然規(guī)律和生態(tài)法則，統(tǒng)籌水資源的開發(fā)、利用、節(jié)約和保護(hù)，充分考慮地形、地質(zhì)、地上水、地下水等因素，依托綠色治水理念，把資源水利、生態(tài)水利、環(huán)境水利作為和順縣水源工程方案的布置原則，取得了很好的效果。

3.3 工程實(shí)施提升后，水源工程的發(fā)展成果

實(shí)踐證明，和順縣所采用的五種供水水源方案，各有利弊，需綜合分析，科學(xué)選擇。通過實(shí)施農(nóng)村飲水安全鞏固提升，各種水源方案的發(fā)展成果是：在聯(lián)村集中供水工程中，泉水水源2處，涉及15個(gè)村、3 591口人，占聯(lián)村集中供水總?cè)丝?0.68%；攔截型地表水水源2處，涉及23個(gè)村、13 888口人，占聯(lián)村集中供水總?cè)丝?1.3%；滲透型地表水水源2處，涉及20個(gè)村、7 645口人，占聯(lián)村集中供水總?cè)丝?2.73%；深井水源3處，涉及16個(gè)村、8 505口人，占聯(lián)村集中供水總?cè)丝?5.29%。在單村集中供水工程中，泉水水源61處，14 481口人，占單村集中供水總?cè)丝?9.8%；攔截型地表水水源6處，410口人，占單村集中供水總?cè)丝?.56%；滲透型地表水水源42處，24 980口人，占單村集中供水總?cè)丝?4.17%；深井水源52處，29558口人，占單村集中供水總?cè)丝?0.43%；輻射井水源13處，3 687口人，占單村集中供水工程總?cè)丝?.04%。各種供水水源方案在和順縣農(nóng)村飲水安全工程建設(shè)中站位把控精準(zhǔn)，優(yōu)越性得到了充分發(fā)揮，社會反映良好。

4 各水源方案評價(jià)

4.1 自然泉水水源

1）建設(shè)形式

利用村莊附近自然出漏的山泉水，進(jìn)行小范圍的開挖，開挖以不破壞泉水的自然出流為前提，開挖深度一般較淺，并砌筑集水前池，集水前池多采用漿砌石或混凝土結(jié)構(gòu)，容積依泉水出水量而定，集水前池對泉水進(jìn)行匯聚，可彌補(bǔ)泉水出水量的不足，同時(shí)提升自流引水時(shí)水頭壓力或者為提水泵站儲蓄充足的可利用水量。

2）適用范圍及主要優(yōu)點(diǎn)

由于典型的太行山地質(zhì)構(gòu)造，受儲水層含水量的限制，和順縣境內(nèi)泉水出漏量較小，聯(lián)村集中供水工程不易采用泉水作為供水水源，而單村供水水源采用較多。主要優(yōu)點(diǎn)：（1）當(dāng)?shù)氐乃Y源達(dá)到充分利用，有效控制了地下水的開采量，使所屬區(qū)域的地下水得到充分涵養(yǎng)。（2）山泉水水質(zhì)優(yōu)良是很好的飲用水水源。（3）水源建設(shè)形式簡單，投資費(fèi)用較小，多數(shù)山泉水所處地形較高屬于高地泉，水借重力流向高位水塔，后期運(yùn)行費(fèi)用低。

3）主要缺點(diǎn)

該水源方案存在的主要缺點(diǎn)是：（1）受地形、地質(zhì)、降雨、氣候等因素的影響，部分山泉水隨季節(jié)變化明顯，開發(fā)利用時(shí)必須進(jìn)行設(shè)計(jì)保證率條件下的供、需水平衡計(jì)算，科學(xué)確定可開采量，保證工程的持續(xù)利用。（2）山泉水多出漏于具有良好隔水性的山澗，鋪設(shè)輸水管線石方開挖量大，且管線較長。（3）由于水量有限，不利于鄉(xiāng)村企業(yè)、家庭作坊、田園經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

4 攔截型地表水水源

1）建設(shè)形式

利用自然河道，通過工程措施筑壩，有效攔截地面徑流形成蓄水區(qū)，壩體形式主要有土壩、砌石壩、混凝土壩、橡膠壩等。

2）適用范圍及主要優(yōu)點(diǎn)

攔截型地表水水源工程適用于河道內(nèi)有穩(wěn)定的地面徑流，且具有筑壩攔水的優(yōu)越地質(zhì)條件的區(qū)域，以河道防洪安全、供水安全、生態(tài)安全為重點(diǎn)，是擋、排、引、蓄、控功能齊全的水利工程體現(xiàn)。主要優(yōu)點(diǎn)：（1）充分開發(fā)利用了地表水資源，特別適宜發(fā)展集中供水工程，對村莊集中，人口密度較大的區(qū)域，能規(guī)模解決飲用水水源問題。（2）供水保證率高，相關(guān)資料顯示，此供水水源供水保證率可以達(dá)到95%以上，可與工、農(nóng)業(yè)用水相結(jié)合，保證人畜飲用水外的剩余部分可供工業(yè)、農(nóng)業(yè)用水，對支持當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展意義重大。（3）河道內(nèi)河水流速快，水體交換頻次高，是活水周流思想的重要體現(xiàn)，對該區(qū)的人文景觀建設(shè)、優(yōu)美生態(tài)建設(shè)起到積極的推動作用。

3）主要缺點(diǎn)

該水源方案存在的主要缺點(diǎn)是：（1）工程建設(shè)費(fèi)用高，地質(zhì)要求嚴(yán)，施工難度大，施工涉及面廣，遇到的實(shí)際問題多，如占地補(bǔ)償、移民等，不利于工程建設(shè)順利開展。（2）發(fā)展規(guī)模集中供水，部分村所需管線較長，后期管理、維護(hù)難度大，存在二、三級高揚(yáng)程提水的問題，加大了工程投資，運(yùn)行成本相對較高，受益戶水價(jià)難以接受，水費(fèi)征收困難。（3）天然地表水水質(zhì)較差，特別是雨季洪水會導(dǎo)致水渾，需安裝水質(zhì)凈化設(shè)備，增加工程建設(shè)費(fèi)用在所難免。（4）水源地保護(hù)范圍廣、難度大，規(guī)劃時(shí)必須以小流域片區(qū)為中心，把水源工程建設(shè)和水土流失防治有機(jī)結(jié)合，權(quán)衡開發(fā)與保護(hù)、治理與利用，確保工程持續(xù)健康發(fā)展。

4.3 滲透型地表水水源

1）建設(shè)形式

滲透型地表水水源有兩種形式，一是河道涵箱式，就是利用天然河道筑低壩，抬高水位，壩上游建集水涵箱，涵箱多以干砌石或孔網(wǎng)結(jié)構(gòu)混凝土為主，周圍設(shè)置濾料，反濾層厚度一般小于1 m，由2～20 mm顆粒組成合理級配；二是岸邊大口井，就是在河岸邊建滲水大口井，大口井多以干砌石為主，直徑一般小于3 m，井深一般小于12 m，井深5 m以下壁厚0.5 m，井深5 m以上壁厚0.3 m，周圍可填筑濾料，取水采用自流式進(jìn)水管，經(jīng)岸上加壓泵站或直接由潛水泵加壓，送往凈水廠或高位水池。

2）適用范圍及主要優(yōu)點(diǎn)

滲透型地表水水源適用于地表水充足，地下水埋藏較淺，含水層較薄，且透水性較強(qiáng)的區(qū)域，適用于任何砂、卵、礫石層，滲透系數(shù)最好在20 m/d，岸邊大口井適宜含水層厚度在5～20 m的區(qū)域。主要優(yōu)點(diǎn)：①合理開采了地表水資源，對深層地下水進(jìn)行涵養(yǎng)。②工程建設(shè)比較簡單，補(bǔ)給水源充足，剩余水量可以輔助發(fā)展農(nóng)業(yè)灌溉、家庭小作坊、田園經(jīng)濟(jì)等。③將地表水轉(zhuǎn)化為地下水，天然河床的沙礫石層起到了過濾作用，達(dá)到初步凈化效果。

3）主要缺點(diǎn)

該水源方案存在的主要缺點(diǎn)是：（1）必須和河道治理、水生態(tài)修復(fù)、水源地保護(hù)同步進(jìn)行，規(guī)劃時(shí)論證區(qū)域水生態(tài)系統(tǒng)平衡和可持續(xù)性十分必要，保護(hù)水環(huán)境、控制水面率是工程長久運(yùn)行的關(guān)鍵。（2）受降雨影響明顯，必須與河道行洪設(shè)計(jì)緊密結(jié)合，確保雨季度汛安全。（3）日常維護(hù)困難，特別是涵箱式水源，年久失修后，隨著河道淤積會逐漸被填埋，進(jìn)水量可隨之減少，影響工程長久運(yùn)行。

4.4 輻射井水源

1）建設(shè)形式

輻射井是集取垂直滲透水的取水工程，通常由一口直徑較大的豎井和自豎井內(nèi)任一高度沿水平方向向含水層打進(jìn)具有一定長度的數(shù)根水平輻射管組成，豎井是輻射井的取水點(diǎn)，深度與水平輻射管的設(shè)計(jì)高程相關(guān)，輻射管的長度和仰角和所取含水層的位置有關(guān)，控制工程建設(shè)費(fèi)、保證取水量是前提。

2）適用范圍和主要優(yōu)點(diǎn)

和順縣的輻射水源井主要是遠(yuǎn)離河流集取地下水型，以小泉小水為水源的農(nóng)村飲水安全工程，可通過實(shí)施水平輻射把漏失的泉水和未開發(fā)的散泉集中起來，增水效果十分明顯，比如橫嶺鎮(zhèn)的龍旺村、陽照村等，尤其適宜厚度較薄的含水層以及不易用滲渠開采的厚度薄、埋深大的含水層。主要優(yōu)點(diǎn)：（1）山區(qū)輻射井水源工程多為引水工程，管理方便，運(yùn)行成本較低。（2）集水范圍大，含水層厚時(shí)可多層設(shè)置集水孔，此水水質(zhì)優(yōu)良且水量穩(wěn)定，受季節(jié)影響較小。

3）主要缺點(diǎn)

該水源方案存在的主要缺點(diǎn)是：（1）結(jié)構(gòu)復(fù)雜，目前尚沒有與之相對應(yīng)的取水機(jī)理研究成果，沒有成熟的取水模型，對影響輻射井的取水量影響因素不清，致使輻射井的勘察、設(shè)計(jì)、施工缺乏科學(xué)理論依據(jù)，導(dǎo)致達(dá)不到預(yù)期的取水效果。（2）取山泉水時(shí)，含水層的水量評估、論證困難，勘察難度高，必須進(jìn)行多方討論，否則水量難以保證。（3）水平鉆進(jìn)要求工藝水平高，施工難度大，且耗費(fèi)時(shí)長。

4.5 深井水源

1）建設(shè)形式

在劃定的地下水資源開發(fā)區(qū)，科學(xué)勘察，合理布置井位，采用先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備和現(xiàn)代化的工藝鑿至含水層，用井管保護(hù)井壁，以獲取深層地下水來滿足飲水需求。

2）適用范圍及主要優(yōu)點(diǎn)

以深井作為飲用水水源適用于地表水枯竭（如松煙鎮(zhèn)、青城鎮(zhèn)等）、地表水污染嚴(yán)重且地下水相對富有的區(qū)域，能用于各種巖性、埋深、含水層厚度和多層次含水層，按揭露含水層的類型分為潛水井和承壓井，按揭露含水層的程度分為完整井和非完整井，是地下水取水構(gòu)筑物應(yīng)用中最為廣泛的一種。主要優(yōu)點(diǎn)：（1）可依當(dāng)?shù)厮Y源狀況就近選擇打井位置，管道鋪設(shè)相對較短。（2）深井一般為單村供水工程，施工過程中占地、用水、用電及其它事宜容易協(xié)調(diào)解決。（3）易于管理，水質(zhì)優(yōu)良，便于村集體對工程租賃、承包、拍賣等，也便于開展水源地保護(hù)工作。

3）主要缺點(diǎn)

該水源方案存在的主要缺點(diǎn)是：（1）過度開采地下水，可破壞水系統(tǒng)的平衡，加重對已經(jīng)形成的地下水開采漏斗區(qū)的影響。（2）地下水動態(tài)監(jiān)測與計(jì)量工作滯后，地下水水位監(jiān)測和開采量監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)沒有開展，評估監(jiān)管服務(wù)平臺尚未建立，不能精細(xì)分析地下水取水量、水位、水質(zhì)的動態(tài)關(guān)系，不能預(yù)測分析其變化趨勢，地下水的開發(fā)、利用、管理、保護(hù)仍然存在制約因素。（3）深井鉆進(jìn)要求工藝水平高，施工難度大，必須精準(zhǔn)掌控風(fēng)化帶、破碎帶的位置，嚴(yán)格按地層巖性和水文地質(zhì)條件施工，濾水管、濾網(wǎng)目數(shù)、井壁濾料分型級配等都會影響到深井的出水量和長久運(yùn)行。（4）深井投資費(fèi)用高，使用存在潛在危險(xiǎn)，一旦水源水量或者水質(zhì)出現(xiàn)問題，導(dǎo)致整個(gè)工程無法運(yùn)行，再打井又需要較大投資，群眾飲水就會再一次陷入困境。

5 結(jié)論

農(nóng)村飲水安全鞏固提升建設(shè)是脫貧攻堅(jiān)的中心工作，水源工程建設(shè)方案的選擇和利用是農(nóng)村飲水安全鞏固提升建設(shè)的保證，優(yōu)良的水源工程是農(nóng)村飲水安全工程健康運(yùn)行的基礎(chǔ)。適宜的水源工程一定要建立在實(shí)地勘測、充分論證、因地制宜的基礎(chǔ)上，要遵守自然規(guī)律和生態(tài)法則，以努力向水安全、水環(huán)境、水資源等多目標(biāo)并重邁進(jìn)，構(gòu)建本底優(yōu)良的水源工程為目的。通過對和順縣所采用水源工程建設(shè)方案優(yōu)缺點(diǎn)的分析，旨在靈活水源建設(shè)形式，補(bǔ)齊水量短板，形成各自的水脈，確實(shí)發(fā)揮水源工程的支撐和根基作用。