城鎮(zhèn)周邊農(nóng)村地區(qū)供水設(shè)施提升改造實(shí)踐探討

□ 羅新海

農(nóng)村地區(qū)的飲水安全長(zhǎng)期以來(lái)相對(duì)薄弱，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，提升和保障農(nóng)村地區(qū)的供水安全，已成為新時(shí)代實(shí)施國(guó)家鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略和新農(nóng)村建設(shè)的重要內(nèi)容。農(nóng)村地區(qū)需要根據(jù)現(xiàn)有條件，探索適宜當(dāng)?shù)氐墓┧绞?，從水質(zhì)、水量上充分保障供水安全。隨著廣西貴港市平南縣城鄉(xiāng)一體化建設(shè)的開展，以及為加強(qiáng)實(shí)現(xiàn)城鄉(xiāng)間“基礎(chǔ)設(shè)施互聯(lián)互通、公共服務(wù)共建共享”[1]，推進(jìn)國(guó)家“鄉(xiāng)村振興”戰(zhàn)略規(guī)劃，平南縣政府統(tǒng)籌規(guī)劃，對(duì)縣城周邊農(nóng)村地區(qū)供水設(shè)施進(jìn)行了全面提升改造。

1 現(xiàn)狀建設(shè)條件

平南縣城的居民用水主要由江南水廠供水，其現(xiàn)狀規(guī)模為5萬(wàn)m3/d，遠(yuǎn)期規(guī)劃擴(kuò)建規(guī)模為19.5萬(wàn)m3/d。根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，江南水廠長(zhǎng)期供水水量穩(wěn)定、水質(zhì)良好，滿足《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB 5749—2006）的要求。江南水廠位處西江南岸，水源充足、取水便利，發(fā)展用地預(yù)留充足，具備較好的擴(kuò)建條件。縣城現(xiàn)狀供水管網(wǎng)主要由DN200～DN700管道組成，縣城供水管網(wǎng)總體運(yùn)行狀況較好，漏損率較低。

平南縣城周邊的農(nóng)村主要呈點(diǎn)狀布置，分布分散，規(guī)模差異較大，大部分的村莊人口為300～2000人。臨近縣城的村莊用水由縣城供水管網(wǎng)供水，較遠(yuǎn)的村莊由村民自建水井供水。調(diào)查情況顯示，第一，由縣城供水的村莊供水管網(wǎng)管徑總體偏小，主要為DN50～DN100，部分管道老舊、材質(zhì)較差、漏水較嚴(yán)重，末端供水水壓較低，大部分村民自建二層樓房以上無(wú)自來(lái)水到達(dá)；第二，由自建水井供水的村莊，水量、水質(zhì)隨季節(jié)變化較大且穩(wěn)定性差，水中的鐵、錳、總硬度等指標(biāo)偏高，總體不符合《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB 5749—2006）的要求。平南縣城周邊農(nóng)村民眾對(duì)改善供水設(shè)施、提升飲水質(zhì)量的意愿十分強(qiáng)烈。

2 供水建設(shè)方案選擇

由于平南縣城周邊的村莊分散，為各處村莊分別新建獨(dú)立的凈水和供水設(shè)施投資較大，且水量水質(zhì)且難以集中調(diào)控，運(yùn)行管理也較為困難。為此，根據(jù)《鎮(zhèn)（鄉(xiāng)）村給水工程技術(shù)規(guī)程》（CJJ 123—2008）第1.0.5條“鎮(zhèn)（鄉(xiāng)）村給水應(yīng)優(yōu)先考慮采用城市給水管網(wǎng)延伸供水”[2]，采用城市給水管網(wǎng)延伸供水有著諸多優(yōu)勢(shì)，水量、水質(zhì)均能有較好的保證，且便于集約化管理、可以有效降低運(yùn)行成本。同時(shí)，考慮到平南縣城水廠及供水管網(wǎng)具備較好的供水條件，江南水廠遠(yuǎn)期進(jìn)行擴(kuò)建后可以充分保障縣城地區(qū)及周邊農(nóng)村地區(qū)的用水需要。經(jīng)綜合分析后，最終確定采用縣城管網(wǎng)延伸為平南縣城周邊農(nóng)村供水的方式。

3 供水系統(tǒng)建設(shè)

平南縣城周邊大部分村莊尚未建有供水管網(wǎng)，需要從縣城新建供水管網(wǎng)至各處村落，而且臨近縣城的部分村莊雖然已建有供水管網(wǎng)，但由于已建管道偏小、破損嚴(yán)重，也需要同步進(jìn)行改造擴(kuò)容以保障供水能力。根據(jù)現(xiàn)狀相關(guān)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，平南縣城供水管網(wǎng)末梢壓力較小，連接村莊供水管網(wǎng)后的剩余壓力無(wú)法滿足各處村落的用水需求，需要同步建設(shè)疊壓泵站提升供水水壓后再往村莊供水。

根據(jù)對(duì)平南縣城周邊各村落的調(diào)查，本次供水項(xiàng)目建設(shè)范圍內(nèi)的村莊總?cè)丝诩s48500人，按人均用水定額公式計(jì)算最高日用水量，如式（1）所示。

式（1）中：W—居民生活用水量，m3/d；

P—設(shè)計(jì)用水人口數(shù)，人；

P0—供水范圍內(nèi)的現(xiàn)狀常住人口數(shù)，人，本項(xiàng)目為48500人；

γ—設(shè)計(jì)年限內(nèi)人口自然生長(zhǎng)率，按調(diào)查數(shù)據(jù)取0.84%；

n—工程設(shè)計(jì)年限，年，本項(xiàng)目取10年；

P1—設(shè)計(jì)年限內(nèi)人口的機(jī)械增長(zhǎng)總數(shù)，人，按調(diào)查數(shù)據(jù)取900人；

q—最高日居民生活用水定額，L/（人·d），本項(xiàng)目取110L/（人·d）。

經(jīng)計(jì)算，平南縣城周邊村莊的設(shè)計(jì)日生活用水量約為5900m3/d。

由于各處村莊分布分散，為優(yōu)化供水路徑和提高供水效率，對(duì)平南縣城周邊農(nóng)村進(jìn)行了片區(qū)劃分，根據(jù)村莊的布置位置、地形地勢(shì)以及交通條件等，將縣城周邊農(nóng)村劃分為四大供水片區(qū)，各片區(qū)設(shè)置供水主管與縣城供水管網(wǎng)連接，并在連接處設(shè)置疊壓泵站進(jìn)行增壓后供往各處村莊。供水系統(tǒng)總體布置詳見圖1。

圖1 平南縣城周邊農(nóng)村供水系統(tǒng)總體布置圖

3.1 供水管網(wǎng)

由圖1可見，平南縣城周邊村莊進(jìn)行片區(qū)劃分后，各區(qū)供水線路和服務(wù)范圍較為明晰，分區(qū)后供水設(shè)施的施工、管理和維護(hù)也較為方便。根據(jù)對(duì)各片區(qū)村莊的用水量、供水距離等計(jì)算后，確定各片區(qū)供水主管規(guī)模，如表1所示。

表1 各供水分區(qū)主管道規(guī)模表

各片區(qū)村莊均按支狀管網(wǎng)供水，供水主管道敷設(shè)到村屯分叉口后，根據(jù)用水量大小設(shè)置DN80～DN125配水支管進(jìn)入村屯，再在村屯內(nèi)部設(shè)置DN32配水支管進(jìn)入各戶。由于各村屯較為分散，為降低建設(shè)成本和保持管道流速的經(jīng)濟(jì)性，供水主管道在一處較大的村屯或多處較小的村屯進(jìn)行分流后，根據(jù)分流情況按減小1～2級(jí)管徑后繼續(xù)往前方村屯供水，為適當(dāng)預(yù)留遠(yuǎn)期的發(fā)展空間和滿足消防的相關(guān)要求，供水末端的村屯主管管徑設(shè)置應(yīng)不小于DN100。

平南縣城現(xiàn)狀供水管道主要為預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管、球墨鑄鐵管和PE給水管。根據(jù)平南縣城供水主管部門的運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)意見，為充分保證供水安全和衛(wèi)生，本次農(nóng)村供水管道統(tǒng)一采用耐久性和衛(wèi)生性能均較好的PE給水管，給水管道接口統(tǒng)一采用熱熔對(duì)接連接；對(duì)于局部穿過(guò)道路的供水管道則采用焊接鋼管，焊接鋼管統(tǒng)一采用屏障系列GZ-2新型高分子涂料進(jìn)行內(nèi)外防腐處理以達(dá)到衛(wèi)生要求。

供水管道總體沿已建的鄉(xiāng)村道路進(jìn)行布置，埋設(shè)在道路外側(cè)便于維護(hù)和檢修的位置。并在管道低點(diǎn)設(shè)置排泥閥，在管道高點(diǎn)設(shè)置排氣閥。為便于供水管道的檢修，在交叉路口及適當(dāng)位置設(shè)置給水檢修閥門井；為保障供水管道運(yùn)行穩(wěn)定，在管道轉(zhuǎn)彎（轉(zhuǎn)彎角度＞10°）、三通、端頭及閥門處設(shè)置支墩，支墩采用C15混凝土現(xiàn)澆而成。由于管道敷設(shè)的路徑較長(zhǎng)、范圍較大，為保護(hù)供水管道免受破壞，在管道沿線按固定間距設(shè)置含有“下有供水管道、禁止開挖”等字樣的供水管道安全警示標(biāo)志。

3.2 疊壓供水泵站

本項(xiàng)目需要設(shè)置疊壓供水泵站，從縣城供水管網(wǎng)取水后進(jìn)行壓力疊加供水。疊壓泵站所需的揚(yáng)程根據(jù)地形標(biāo)高、水頭損失等進(jìn)行計(jì)算后確定。一是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和測(cè)量確定各片村落的最不利點(diǎn)用戶，二是根據(jù)各片區(qū)村落的最不利點(diǎn)用戶的供水路徑，按《鎮(zhèn)（鄉(xiāng)）村給水工程技術(shù)規(guī)程》計(jì)算最不利供水路徑的管道沿程水頭損失，如式列2所示。

式（2）中：h—沿程水頭損失（m）；

L—管段長(zhǎng)度（m）；

D—管徑（m）；

q—流量（m3/s）；

C—系數(shù)，塑料管取140。

根據(jù)相關(guān)規(guī)范，供水管道局部水頭損失，按沿程水頭損失的10%進(jìn)行計(jì)算。

根據(jù)最不利點(diǎn)的地面標(biāo)高、管道總水頭損失以及縣城供水管網(wǎng)接入點(diǎn)的地面標(biāo)高和供水水壓，并保證供水至各村屯最不利點(diǎn)水壓不低于0.1MPa，確定各片區(qū)疊壓供水泵站揚(yáng)程，如表2所示。

表2 各供水分區(qū)疊壓供水泵站揚(yáng)程表

為保證縣城供水管網(wǎng)運(yùn)行安全、不產(chǎn)生負(fù)壓，本次新建疊壓供水泵站采用無(wú)負(fù)壓式泵站。另外，考慮到農(nóng)村地區(qū)的供水變化系數(shù)較大，為保證持續(xù)穩(wěn)定的供水能力，疊壓泵站采用箱式無(wú)負(fù)壓泵站，即每處疊壓泵站配套設(shè)置一定規(guī)模的供水水箱（容積按日供水量的5%），用于水量調(diào)節(jié)以及應(yīng)急使用，平峰時(shí)段直接由縣城管網(wǎng)供水，高峰時(shí)段縣城管網(wǎng)供水量不足時(shí)由水箱進(jìn)行補(bǔ)充供水，箱式無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備的組成如圖2所示[3]。

圖2 箱式無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備系統(tǒng)圖

本項(xiàng)目采用的箱式無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備由廠家成套提供，具備自動(dòng)控制功能、進(jìn)出水水錘防護(hù)功能，配置有防負(fù)壓裝置、增壓裝置，并具備接入在線管理平臺(tái)的智能模塊，遠(yuǎn)期可連接至水廠中控室進(jìn)行集中監(jiān)控和管理。配套的調(diào)節(jié)水箱采用不銹鋼材料，為保證水質(zhì)，水箱的儲(chǔ)水停留時(shí)間設(shè)置為不大于12h進(jìn)行設(shè)置。

由于本項(xiàng)目疊壓泵站規(guī)模較大（含調(diào)節(jié)水箱），泵房尺寸長(zhǎng)×寬×高=10.6m×5.3m×3.9m，需要占用較大的用地。根據(jù)市政管理部門意見，為保持縣城周邊良好的環(huán)境風(fēng)貌，疊壓泵站泵房布置在地下建設(shè)。泵站結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，泵站內(nèi)設(shè)置有集水坑并采用自動(dòng)控制的排水系統(tǒng)，在地面上設(shè)置有檢修入口和通風(fēng)口。泵站的供電電源采用單回路10kV電源，由電纜引入泵站，泵站內(nèi)設(shè)置變配電室，電流經(jīng)過(guò)變配電后，供給泵站內(nèi)所有的動(dòng)力和照明用電。地下泵站布置形式如圖3所示。

圖3 建設(shè)中的一處泵站及部分設(shè)備

4 運(yùn)行效果

本項(xiàng)目供水管網(wǎng)和疊壓泵站投入運(yùn)行后，平南縣城周邊農(nóng)村地區(qū)的供水水質(zhì)有了大幅度的提升，通過(guò)對(duì)各村屯水質(zhì)的檢測(cè)，水質(zhì)總體達(dá)到《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB 5749—2006）要求。經(jīng)過(guò)對(duì)各處村屯的最不利點(diǎn)供水水壓的檢測(cè)，最不利點(diǎn)供水水壓能夠保持在0.1MPa以上。根據(jù)對(duì)各村屯的調(diào)查結(jié)果，群眾對(duì)供水設(shè)施提升改造后的供水水量、水質(zhì)和水壓均較為滿意。平南縣城周邊農(nóng)村地區(qū)長(zhǎng)期以來(lái)的飲水安全問(wèn)題得到了解決，群眾幸福感也有了較大提升。

本項(xiàng)目疊壓泵站基本能夠?qū)崿F(xiàn)全自動(dòng)化的監(jiān)測(cè)和運(yùn)行，可以根據(jù)不同時(shí)段的水壓變化和用水量變化進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整運(yùn)行參數(shù)，保障設(shè)備和供水安全。疊壓泵站水箱在用水高峰時(shí)段的調(diào)節(jié)效果較為明顯，高峰時(shí)段縣城管網(wǎng)的供水量有所下降后，通過(guò)水箱補(bǔ)充供水后，距縣城較遠(yuǎn)處的村屯用戶依然能獲得用水。

雖然供水設(shè)施提升改造后供水效果顯著，但在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了一些問(wèn)題。

（1）由于縣城管網(wǎng)為支狀管網(wǎng)供水，當(dāng)縣城的管網(wǎng)進(jìn)行局部維修時(shí)，部分村莊的供水會(huì)受到較大影響，而解決該問(wèn)題需要對(duì)縣城供水管網(wǎng)按環(huán)狀管網(wǎng)進(jìn)行改造建設(shè)。由于涉及的工程量和投資較大，短期難以實(shí)施，近期僅能建議村民自備小型水箱儲(chǔ)水以備發(fā)生斷水事故時(shí)的應(yīng)急使用。

（2）由于疊壓泵站設(shè)置在地下，在地面上設(shè)置的通風(fēng)口離地面較近，部分揚(yáng)塵、污染物等會(huì)從通風(fēng)口進(jìn)入泵站內(nèi)部，對(duì)泵站內(nèi)的設(shè)備運(yùn)行和水質(zhì)安全等造成一定的影響。所以需要定期對(duì)泵站內(nèi)部進(jìn)行清理、保潔和消毒，以保證供水設(shè)備的正常運(yùn)行和水質(zhì)安全。

（3）由于村莊分布分散，供水線路較長(zhǎng)，其中最長(zhǎng)的供水線路達(dá)4000m，沿途需要經(jīng)過(guò)包括果林、菜地、山地等的多種地形，供水管道總體按0.7m～1.0m覆土進(jìn)行埋設(shè)。雖然沿線每隔一定距離設(shè)置有警示標(biāo)志，但村民在進(jìn)行耙、鋤、耕、種等作業(yè)時(shí)，仍會(huì)挖到供水管道，造成管道破損、漏水并污染水質(zhì)。為保障供水質(zhì)量，一是要進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)村民的宣傳和教育，不斷提高村民對(duì)公共供水管道的保護(hù)意識(shí)；二是要加強(qiáng)對(duì)供水管道的巡查和維護(hù)，對(duì)發(fā)生破損的管道及時(shí)進(jìn)行修復(fù)以保障供水安全和避免因漏水造成的浪費(fèi)。

5 結(jié)語(yǔ)

城鎮(zhèn)周邊農(nóng)村地區(qū)通過(guò)合理利用城鎮(zhèn)供水系統(tǒng)建設(shè)和改造農(nóng)村供水設(shè)施，可以更好地提高供水保障能力和供水安全。農(nóng)村供水管網(wǎng)的建設(shè)，需要因地制宜、合理分區(qū)，通過(guò)多點(diǎn)位與城鎮(zhèn)管網(wǎng)進(jìn)行銜接，形成經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定的供水系統(tǒng)。此外，采用箱式無(wú)負(fù)壓供水泵站，可以較好地保護(hù)城鎮(zhèn)供水管網(wǎng)，避免負(fù)壓供水；通過(guò)配套水箱的調(diào)節(jié)，可以有效地保障偏遠(yuǎn)村屯的高峰時(shí)段用水需求。農(nóng)村供水設(shè)施的長(zhǎng)期高效、安全運(yùn)行，需要不斷提高村民對(duì)供水設(shè)施的保護(hù)意識(shí)和加強(qiáng)對(duì)供水設(shè)施的管理維護(hù)。