福建山區(qū)型縣域城鄉(xiāng)供水一體化規(guī)劃研究

陳 梁

(福建省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，福建 福州 350001)

1 概述

福建省境內(nèi)多山，地勢(shì)總體上西北高東南低，河谷和盆地串珠狀分布其間，山地丘陵約占全省土地總面積的80%以上，居我國(guó)東南沿海各省之首，素有“東南山國(guó)”“八山一水一分田”之稱(chēng)。福建省農(nóng)村飲水工程歷經(jīng)多年建設(shè)得到了長(zhǎng)足發(fā)展[1]，根據(jù)2020年福建省水利廳對(duì)全省農(nóng)村飲水安全現(xiàn)狀普查的情況，卻仍存在部分水廠水質(zhì)達(dá)標(biāo)率偏低、供水保證率不高、單村供水工程運(yùn)行管護(hù)工作薄弱、規(guī)?；畯S供水程度不高等問(wèn)題，成為供水工程的明顯短板。保障農(nóng)村飲水安全是實(shí)施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的重要內(nèi)容，是堅(jiān)持高質(zhì)量發(fā)展，實(shí)現(xiàn)城鄉(xiāng)融合發(fā)展及城鄉(xiāng)基本公共服務(wù)均等化的具體要求，為全面提升農(nóng)村飲水安全水平有必要進(jìn)行城鄉(xiāng)供水一體化規(guī)劃。

城鄉(xiāng)供水一體化一般以縣為單位進(jìn)行規(guī)劃和設(shè)計(jì)，目前城鄉(xiāng)供水一體化規(guī)劃思路[2]、工程建設(shè)管理[3]等方面已有進(jìn)行分析探討。由于地形條件優(yōu)勢(shì)，目前丘陵或平原縣城鄉(xiāng)供水一體化的研究較多[4- 6]，而山區(qū)縣主要著重于利用中心城區(qū)管網(wǎng)向周邊村延伸[7]、農(nóng)村供水工程的方案設(shè)計(jì)[8]等方面的研究。本文主要以山區(qū)型縣域?yàn)檠芯繉?duì)象，創(chuàng)建山區(qū)城鄉(xiāng)供水一體化全新模式，按照“城鄉(xiāng)一體、統(tǒng)籌規(guī)劃、國(guó)有控股、集約經(jīng)營(yíng)”的思路，打破行政區(qū)劃壁壘和城鄉(xiāng)供水分化的格局，整合區(qū)域水務(wù)資源、資產(chǎn)、資本要素，統(tǒng)籌城鎮(zhèn)、鄉(xiāng)村協(xié)調(diào)發(fā)展，重點(diǎn)推進(jìn)大水源、大水廠、大管網(wǎng)建設(shè)，運(yùn)用先進(jìn)實(shí)用的水處理工藝與消毒技術(shù)，以及自動(dòng)化控制與現(xiàn)代信息技術(shù)等，建立從源頭到龍頭的飲水安全保障體系，以全面提高供水質(zhì)量與管理水平，實(shí)現(xiàn)城鄉(xiāng)供水跨越式發(fā)展。

2 規(guī)劃目標(biāo)

2.1 基本情況收集分析

山區(qū)縣城鄉(xiāng)供水一體化規(guī)劃以整個(gè)縣域?yàn)橐?guī)劃范圍，包含全縣所有人口。收集縣域自然地理、社會(huì)經(jīng)濟(jì)、水資源開(kāi)發(fā)利用情況等資料，全面調(diào)研現(xiàn)狀供水工程情況，從水質(zhì)、水量、供水設(shè)施、運(yùn)行管理等方面分析現(xiàn)狀供水工程存在的問(wèn)題。分析統(tǒng)計(jì)現(xiàn)狀自來(lái)水普及率(服務(wù)人口100人以上且供水到戶的集中式供水工程服務(wù)人口占全縣戶籍人口的比例)、規(guī)?；┧こ谈采w率(1000m3/d以上水廠服務(wù)人口占全縣戶籍人口的比例)、水源保護(hù)區(qū)劃定率等數(shù)據(jù)。

2.2 規(guī)劃目標(biāo)

規(guī)劃山區(qū)縣自來(lái)水普及率不低于95%，全部供水水質(zhì)達(dá)標(biāo)，提升規(guī)模化供水工程覆蓋率，規(guī)模化供水工程水源保護(hù)區(qū)劃定率達(dá)到100%?；緦?shí)現(xiàn)縣城所在的中心城區(qū)大水網(wǎng)連通，鄉(xiāng)鎮(zhèn)之間盡量聯(lián)合供水，各鄉(xiāng)鎮(zhèn)由鎮(zhèn)區(qū)向周邊村莊延伸供水范圍，村莊密集區(qū)域建設(shè)大水廠統(tǒng)一供水，邊遠(yuǎn)獨(dú)立村莊供水工程進(jìn)行鞏固提升改造。全縣設(shè)立專(zhuān)業(yè)化水務(wù)公司進(jìn)行統(tǒng)一管理，通過(guò)建設(shè)數(shù)字水務(wù)系統(tǒng)、健全供水工程運(yùn)行管理機(jī)制等，逐漸形成城鄉(xiāng)供水發(fā)展新格局，促使供水管理水平和服務(wù)質(zhì)量提升，以達(dá)到“同質(zhì)同服務(wù)”的山區(qū)縣域城鄉(xiāng)供水一體化目標(biāo)。

3 供水分區(qū)劃分

山區(qū)縣需劃分多個(gè)規(guī)?；┧謪^(qū)，每個(gè)供水分區(qū)內(nèi)均由1000m3/d以上規(guī)模化水廠供水，結(jié)合實(shí)際情況規(guī)劃一座或多座水廠共同供水，各供水分區(qū)內(nèi)配水管網(wǎng)是連通的。除規(guī)?；┧謪^(qū)以外的供水區(qū)域統(tǒng)稱(chēng)為高遠(yuǎn)獨(dú)立村莊供水分區(qū)。

規(guī)?；┧謪^(qū)的劃分主要根據(jù)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)現(xiàn)狀情況調(diào)查，結(jié)合村莊位置遠(yuǎn)近及高程落差條件，以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為中心并盡量向周邊村莊輻射，鄉(xiāng)鎮(zhèn)之間如水源和地形滿足條件應(yīng)盡量劃為同一分區(qū)，水源及供水范圍均應(yīng)打破鄉(xiāng)鎮(zhèn)行政界線的限制。

以福建北部山區(qū)縣將樂(lè)縣為例[9]，將樂(lè)縣全境面積2246km2，全縣轄8個(gè)鎮(zhèn)、5個(gè)鄉(xiāng)和1個(gè)國(guó)家自然保護(hù)區(qū)，包括135個(gè)行政村、8個(gè)居委會(huì)、8個(gè)良種(林果)場(chǎng)，戶籍人口18.7萬(wàn)人。按照供水分區(qū)劃分原則，全縣共形成9個(gè)規(guī)模化供水分區(qū)，通過(guò)水廠管網(wǎng)延伸新增規(guī)?；┧?4個(gè)行政村，新增受益人口3.60萬(wàn)人，使全縣規(guī)?；┧婕?1個(gè)行政村(居委會(huì))，合計(jì)受益人口達(dá)到17.3人，規(guī)?；┧こ谈采w率將達(dá)到92.3%(現(xiàn)狀73.1%)。現(xiàn)狀分散式供水盡量納入規(guī)?；畯S或獨(dú)立集中供水工程供水，最終自來(lái)水普及率達(dá)到97.8%。

4 供水工程規(guī)劃

4.1 需水量計(jì)算方法

供水工程規(guī)模通過(guò)預(yù)測(cè)最高日需水量確定。常用的預(yù)測(cè)方法主要有綜合用水量指標(biāo)法和分項(xiàng)指標(biāo)法兩種，如兩種方法計(jì)算結(jié)果相差較大，可結(jié)合用地指標(biāo)法綜合分析確定采用成果。

4.1.1綜合用水量指標(biāo)法

M=m0·P/1000

(1)

式中，M—最高日用水量，萬(wàn)m3/d；m0—最高日居民綜合用水量指標(biāo)，L/(人·d)；P—供水服務(wù)受益人口，萬(wàn)人。

綜合生活用水量指標(biāo)法是根據(jù)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和居民生活水平、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、工業(yè)用水重復(fù)利用率等因素，在現(xiàn)狀用水量調(diào)查基礎(chǔ)上，結(jié)合節(jié)水要求，綜合分析確定用水指標(biāo)預(yù)測(cè)用水量。城區(qū)和集鎮(zhèn)往往是常住人口大于戶籍人口，山區(qū)農(nóng)村則相反，考慮農(nóng)忙季節(jié)和節(jié)假日大量居民返鄉(xiāng)，在計(jì)算時(shí)采用服務(wù)受益人口取戶籍人口和常住人口數(shù)的大值。

4.1.2分項(xiàng)指標(biāo)法

M=∑Mi

(2)

式中，Mi—城鄉(xiāng)生活、公共建筑、禽畜養(yǎng)殖、工業(yè)企業(yè)、道路澆灑及綠地、管網(wǎng)漏損及未預(yù)見(jiàn)用水等水量計(jì)算結(jié)果，萬(wàn)m3/d。

分項(xiàng)指標(biāo)法中，居民生活需水定額根據(jù)相關(guān)規(guī)范，在考慮節(jié)水的基礎(chǔ)上合理確定定額，城鎮(zhèn)居民不高于180L/(人·d)，農(nóng)村居民不高于150L/(人·d)；公共建筑物需水量可按居民生活用水量的10%～25%估算；工業(yè)需水計(jì)算時(shí)，現(xiàn)狀萬(wàn)元工業(yè)增加值用水定額根據(jù)水資源公報(bào)和統(tǒng)計(jì)年鑒數(shù)據(jù)計(jì)算，規(guī)劃年定額采用工業(yè)用水重復(fù)利用率提高法進(jìn)行計(jì)算；澆灑道路和綠地等河道外生態(tài)需水定額取1.0～2.0L/(m2·d)；消防用水量作為管網(wǎng)的校核用，確定供水規(guī)模時(shí)，可不計(jì)此項(xiàng)，不計(jì)入總用水量；管網(wǎng)漏損水量和未預(yù)見(jiàn)水量之和可按上述各類(lèi)需水量之和的10%～25%取值。

4.1.3原水需水量計(jì)算

原水取水量為供水需水量、水廠自用水量、輸水管道漏失水量三項(xiàng)之和。按規(guī)范日變化系數(shù)取1.3～1.6，根據(jù)日變化系數(shù)計(jì)算日均原水需水量；水廠自用水量按最高日用水量5%～10%計(jì)算，只進(jìn)行消毒的水廠，可不計(jì)列此項(xiàng)；渠道輸水時(shí)應(yīng)考慮渠道的蒸發(fā)、滲漏損失量，長(zhǎng)距離管道輸水應(yīng)考慮管道漏失水量，一般取輸水量的10%左右。

4.2 可供水量計(jì)算方法

城鄉(xiāng)供水設(shè)計(jì)保證率采用P=95%，可供水量計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮河道生態(tài)下泄流量。

蓄水工程可供水量計(jì)算時(shí)，對(duì)控制面積大、興利庫(kù)容大、調(diào)節(jié)性能較好的水庫(kù)采用長(zhǎng)系列法進(jìn)行調(diào)節(jié)計(jì)算，對(duì)于其他小型水庫(kù)采用典型年法或數(shù)理統(tǒng)計(jì)法進(jìn)行調(diào)節(jié)計(jì)算，山塘工程采用設(shè)計(jì)代表年日過(guò)程進(jìn)行調(diào)節(jié)計(jì)算。

引提水工程根據(jù)取水口的徑流量、引提水工程的能力及用戶需水要求計(jì)算可供水量。引水工程的引水能力與進(jìn)水口水位及引水渠道的過(guò)水能力有關(guān)；提水工程的提水能力與設(shè)備能力、開(kāi)機(jī)時(shí)間等有關(guān)，引提水工程可供水量采用下式計(jì)算：

(3)

式中，Qi、Hi、Xi—i時(shí)段取水口的可引提水量、工程的引提水能力及用戶需水量，萬(wàn)m3；i—計(jì)算時(shí)段數(shù)。

4.3 水源選擇

4.3.1水源選擇原則

(1)規(guī)模化水廠宜選擇保證率高、水量充沛、水質(zhì)良好、滿足重力供水要求的地表水源，應(yīng)根據(jù)區(qū)域水資源特點(diǎn)，合理選擇水庫(kù)水、江河水等，有條件的地下水可作為備用水源。

(2)高遠(yuǎn)獨(dú)立村莊的集中供水工程，宜優(yōu)先選擇水質(zhì)更優(yōu)，僅需消毒即可飲用的水源，如泉水、深井優(yōu)質(zhì)地下水、山溪水、未污染的水庫(kù)水和湖泊水等。當(dāng)無(wú)優(yōu)質(zhì)水源時(shí)，也應(yīng)優(yōu)先考慮經(jīng)常規(guī)工藝凈化后即可飲用的江、河以及水庫(kù)水等，盡量采用便于管理的水處理工藝。

(3)在居住地點(diǎn)分散的山區(qū)，當(dāng)山泉水和裂隙水的水量水質(zhì)能達(dá)到供水要求時(shí)，可規(guī)劃建井、蓄水池等，采取單戶或聯(lián)戶方式進(jìn)行分散式供水。缺水村莊及農(nóng)戶，可建雨水集蓄工程，增加蓄水能力。加強(qiáng)消毒設(shè)施配套，以井水為水源時(shí)，水源井應(yīng)選擇在便于衛(wèi)生防護(hù)的地段。

(4)地域性水污染嚴(yán)重、干旱缺水地區(qū)，應(yīng)從區(qū)域統(tǒng)籌角度，制定跨區(qū)域調(diào)水方案，通過(guò)使用其它區(qū)域內(nèi)的優(yōu)質(zhì)可靠水源，確保供水工程建設(shè)。

(5)取水點(diǎn)應(yīng)設(shè)在水質(zhì)較好、靠近主流、水深足夠、地質(zhì)地形及施工條件良好且靠近主要用水地區(qū)的地點(diǎn)，還應(yīng)與河流的綜合利用相適應(yīng)。水源地確定后，必須加快完善水源地保護(hù)工作，規(guī)模化水廠的水源應(yīng)全部建立水源保護(hù)區(qū)。

4.3.2水資源配置

在進(jìn)行供需平衡分析時(shí)，盡量采用日最大原水需水量進(jìn)行配置，如水源水量不足則至少保證可供水量滿足日均原水需水量。對(duì)現(xiàn)狀水源不能滿足需水要求的，應(yīng)規(guī)劃新水源點(diǎn)，首先考慮轉(zhuǎn)換現(xiàn)狀已有發(fā)電或灌溉水庫(kù)功能用于供水，然后再規(guī)劃新建水庫(kù)或山塘等水源工程。當(dāng)供水分區(qū)內(nèi)存在多種水源方案時(shí)，應(yīng)從水質(zhì)、水量和投資等方面綜合分析選擇水源方案。

4.4 工程布局規(guī)劃

4.4.1取水工程布局

供水工程取水方式應(yīng)根據(jù)水源位置、水量、水位條件設(shè)置，一般采用閘壩取水、抽水取水或水庫(kù)取水等方式。

4.4.2輸水管道規(guī)劃

輸水管道布線時(shí)，應(yīng)盡量采用線路較短、重力流輸水，選擇地形地質(zhì)條件較好的線路，減少征地拆遷，可沿現(xiàn)有道路布線，以便于管道施工和維護(hù)，保證供水安全。

輸水管道設(shè)計(jì)流量應(yīng)按照最高日原水取水量確定，復(fù)核現(xiàn)狀已有輸水管道是否可繼續(xù)使用，有條件的建議設(shè)置兩條輸水線路互為備用。

4.4.3水廠布局

各供水分區(qū)內(nèi)水廠布局在很大程度上受水源點(diǎn)狀況的制約，水廠應(yīng)根據(jù)水源情況確定建設(shè)規(guī)模，盡量就近選擇供水服務(wù)區(qū)域，水廠布局應(yīng)遵循以下原則：

(1)充分考慮現(xiàn)狀水廠設(shè)施，對(duì)現(xiàn)狀水廠進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，對(duì)水源有保證、布局恰當(dāng)或適當(dāng)?shù)募夹g(shù)更新改造能繼續(xù)使用的現(xiàn)狀水廠應(yīng)予以保留。

(2)考慮逐步趨向集約化、規(guī)?；贾?，以發(fā)揮水廠的規(guī)模效益，提高水廠的技術(shù)管理水平，更好地為用戶服務(wù)。

(3)結(jié)合規(guī)劃用地布局、水源高程、供水區(qū)高程、供水管網(wǎng)，合理規(guī)劃廠區(qū)高程，減少系統(tǒng)能耗，節(jié)約能源。

(4)考慮規(guī)劃實(shí)施的合理性，近遠(yuǎn)期結(jié)合，提高規(guī)劃的可操作性和實(shí)施性，同時(shí)應(yīng)便于管理運(yùn)營(yíng)、日常維護(hù)等。

4.4.4凈水工藝確定

規(guī)模化水廠凈水工藝包括常規(guī)凈水工藝(由混凝、沉淀、過(guò)濾和消毒等四個(gè)處理單元所組成的處理工藝)、微污染原水處理工藝、深度處理工藝等，應(yīng)結(jié)合各水源地水質(zhì)情況，并考慮水廠運(yùn)行管理實(shí)際情況、出廠水水質(zhì)、制水成本等多方面因素綜合確定凈水工藝。

高遠(yuǎn)獨(dú)立村莊的集中供水工程均采用集混合反應(yīng)、絮凝、沉淀、過(guò)濾出水為一體的模塊化凈水設(shè)備。

4.4.5輸配水管材選擇

球墨鑄鐵管與PE管具有水力條件好、機(jī)械性能良好、對(duì)各類(lèi)地質(zhì)情況適應(yīng)性良好等優(yōu)點(diǎn)。且球墨鑄鐵管與PE管廣泛應(yīng)用于供水工程中，施工技術(shù)成熟。綜合造價(jià)方面，PE管在大管徑上的單價(jià)比球墨鑄鐵管要更高。因此，綜合比較各種因素，推薦DN300以上管徑采用球墨鑄鐵管，橡膠圈接口；DN300及以下管徑采用PE管，熱熔連接。

4.4.6水廠化驗(yàn)室設(shè)置

規(guī)劃1000m3/d以上規(guī)?；畯S均設(shè)置水質(zhì)化驗(yàn)室，按照檢測(cè)能力9項(xiàng)指標(biāo)配置。規(guī)劃成立一個(gè)農(nóng)村飲水安全水質(zhì)檢測(cè)中心，檢測(cè)能力按照42項(xiàng)指標(biāo)配置，為全縣供水工程做水質(zhì)檢測(cè)服務(wù)。

5 工程實(shí)施規(guī)劃

5.1 工程分期實(shí)施計(jì)劃

高遠(yuǎn)獨(dú)立村莊供水鞏固提升工程應(yīng)優(yōu)先實(shí)施，另外用水需求上升較快，供需矛盾日趨明顯，水質(zhì)問(wèn)題較為突出，迫切需要在近期新上馬供水設(shè)施項(xiàng)目，按照“統(tǒng)一規(guī)劃，先急后緩，分步推進(jìn)”的原則，優(yōu)先立項(xiàng)，集中力量，提前推進(jìn)，切實(shí)避免重復(fù)建設(shè)，杜絕新的投資浪費(fèi)。

5.2 工程建設(shè)管理

在推進(jìn)城鄉(xiāng)供水一體化的進(jìn)程中，政府首先要發(fā)揮組織帶頭作用，對(duì)工程建設(shè)進(jìn)行周密的規(guī)劃和部署。通過(guò)成立專(zhuān)門(mén)的領(lǐng)導(dǎo)小組進(jìn)行針對(duì)性的研究，對(duì)不同地區(qū)的供水問(wèn)題展開(kāi)調(diào)查，并根據(jù)具體情況進(jìn)行組織分期建設(shè)。在進(jìn)行推進(jìn)的過(guò)程中，要有縣級(jí)領(lǐng)導(dǎo)進(jìn)行組織，并擔(dān)任領(lǐng)導(dǎo)小組組長(zhǎng)，同時(shí)聯(lián)合財(cái)務(wù)部門(mén)進(jìn)行相應(yīng)資金籌集，聯(lián)合水務(wù)部門(mén)進(jìn)行規(guī)劃，聯(lián)合建設(shè)部門(mén)進(jìn)行具體工作的實(shí)施開(kāi)展，以及聯(lián)合相關(guān)鄉(xiāng)鎮(zhèn)干部進(jìn)行溝通協(xié)調(diào)等，通過(guò)多個(gè)部門(mén)聯(lián)合、多項(xiàng)措施并舉的形式，徹底將城鄉(xiāng)供水一體化落實(shí)到實(shí)處。

5.3 工程運(yùn)行管理

規(guī)劃由縣水務(wù)公司統(tǒng)一運(yùn)行管理，實(shí)行專(zhuān)業(yè)化管理、企業(yè)化運(yùn)營(yíng)和市場(chǎng)化運(yùn)作。根據(jù)地理位置可設(shè)立供水分公司的方式進(jìn)行運(yùn)營(yíng)管理，高遠(yuǎn)獨(dú)立村莊供水分區(qū)的供水工程管理由就近的供水分公司管理，管理技術(shù)人員通過(guò)定期巡檢和發(fā)生故障時(shí)及時(shí)處理的方式進(jìn)行維護(hù)。

5.4 數(shù)字水務(wù)

規(guī)劃建設(shè)城鄉(xiāng)供水信息化管理的數(shù)字水務(wù)系統(tǒng)，通過(guò)該系統(tǒng)及時(shí)、準(zhǔn)確提供宏觀的城鄉(xiāng)供水大數(shù)據(jù)，為政府履行供水安全保障責(zé)任、提升行業(yè)監(jiān)管能力、服務(wù)民生提供決策支撐。同時(shí)，使供水企業(yè)能夠?qū)崟r(shí)感知供水系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，精準(zhǔn)掌控供水系統(tǒng)的生產(chǎn)、管理和服務(wù)流程，提高供水企業(yè)的管理效率，降低管理成本，提高服務(wù)水平。

6 結(jié)語(yǔ)

按照統(tǒng)籌城鄉(xiāng)發(fā)展，逐步縮小城鄉(xiāng)差別，統(tǒng)一規(guī)劃、優(yōu)化布局，形成安全、經(jīng)濟(jì)、合理的城鄉(xiāng)一體化供水體系，可促進(jìn)城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。城鄉(xiāng)供水一體化工程點(diǎn)多面廣，投資較大，資金籌措時(shí)應(yīng)考慮采用利息較低的專(zhuān)項(xiàng)債券、一般債券等，逐步分期完成工程建設(shè)，同時(shí)建立合理的水價(jià)機(jī)制，以保證工程長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。本文根據(jù)福建山區(qū)縣特點(diǎn)，提出縣域城鄉(xiāng)供水一體化規(guī)劃方法，打破各自獨(dú)立供水的理念，整合民資自來(lái)水企業(yè)，由水務(wù)公司統(tǒng)一管理，保證老百姓都喝上水量充足水質(zhì)達(dá)標(biāo)的水，可為其他山區(qū)建設(shè)城鄉(xiāng)供水一體化提供借鑒。