農(nóng)村既有水源地供水工程改造實(shí)踐

向雪枚

(韶關(guān)市利源工程建設(shè)有限公司,廣東 韶關(guān) 512000)

0 引 言

隨著自來(lái)水的全面普及,農(nóng)村過(guò)去沒(méi)水喝,缺水喝的階段儼然已經(jīng)過(guò)去,但在我國(guó)農(nóng)村供水的發(fā)展才剛剛起步,與國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平不相適應(yīng)。農(nóng)村自來(lái)水的供水源安全和穩(wěn)定得到不到保障,無(wú)形中制約了農(nóng)村的工農(nóng)業(yè)發(fā)展[1-2]。為了統(tǒng)籌城鎮(zhèn)和農(nóng)村發(fā)展,縮小城鄉(xiāng)差距,從根本上促進(jìn)農(nóng)村的繁榮,必須加強(qiáng)農(nóng)村供水工程的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)和規(guī)范化管理[3-4]。農(nóng)村經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展也對(duì)鄉(xiāng)鎮(zhèn)水量、水質(zhì)以及供水保障程度提出了更高的要求,亟待全面推進(jìn)農(nóng)村供水體系建設(shè),滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展需求。

對(duì)現(xiàn)有供水工程進(jìn)行提升改造,不僅可以實(shí)現(xiàn)公共服務(wù)均等化,還能促進(jìn)社會(huì)安定,為地方經(jīng)濟(jì)更好更快發(fā)展建立堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。從基礎(chǔ)設(shè)施上保障村容環(huán)境及農(nóng)民衛(wèi)生條件,避免水質(zhì)污染,減少水源性疾病的發(fā)生,提高農(nóng)民的身體健康水平,也是加快社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)的基本前提[5]。

為了進(jìn)一步推進(jìn)民生水利發(fā)展,完善農(nóng)村供水設(shè)施,全面提高農(nóng)村引水安全保障水平,促進(jìn)城鄉(xiāng)一體化發(fā)展,計(jì)劃對(duì)乳源瑤族自治縣大橋鎮(zhèn)大坪村委會(huì)農(nóng)村供水系統(tǒng)進(jìn)行改造提升。文章以該提升改造工程為例,探討農(nóng)村既有水源地供水工程提升改造新方案,為類(lèi)似工程提供參考經(jīng)驗(yàn),提高鄉(xiāng)村水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)水平。

1 工程概況

乳源縣屬粵北山區(qū)縣,地貌以中、低山地貌為主,溝谷多呈“V”型谷,總體地勢(shì)上西部高東部低。本縣西部和北部為高中山區(qū)、多峽谷。山地石多土少,植被覆蓋少,平地溶洞多,滲漏嚴(yán)重,地表水奇缺。乳源瑤族自治縣大橋鎮(zhèn)大坪村委會(huì)農(nóng)村供水改造提升工程位于大橋鎮(zhèn)大坪村境內(nèi),涉及18個(gè)自然村,現(xiàn)狀農(nóng)村供水人口為2665人,設(shè)計(jì)供水人口2829人。

大坪村有三座完好水源,大坪村原水源供給大坪村用水,三處水源點(diǎn)均位于楊溪河一級(jí)支流石坑水,三處水源引水陂以及水源凈水系統(tǒng)已建設(shè)完工,現(xiàn)狀引水陂頭、粗濾池、清水池、輸水管及配水管均完好,可正常使用,流域內(nèi)無(wú)水土流失,植被良好,上游沒(méi)有農(nóng)田、果園和村莊,水量充沛,供水保證率可以達(dá)到95%以上。

本工程最高日供水量為330m3/d,年供水量為12.05萬(wàn)m3,本工程三處水源95%設(shè)計(jì)保證率的年來(lái)水總量為93.04萬(wàn)m3,水量能基本滿足供水要求。水廠設(shè)置有一套一體化凈水設(shè)備,設(shè)備凈水規(guī)模為20m3/h,滿足本工程供水量要求。但大坪村村內(nèi)及進(jìn)村主管未配備水表,無(wú)法統(tǒng)計(jì)現(xiàn)狀用水量,本次改造工程擬在村內(nèi)進(jìn)戶水管及進(jìn)村主管處各安裝一套智能水表,并對(duì)水廠進(jìn)行升級(jí)改造,以達(dá)到節(jié)約用水目標(biāo),確保當(dāng)?shù)鼐用裼盟砍渥?。總?jì)新增智能水表582個(gè),新增閘閥18個(gè),配套入戶管道5640m。

2 輸配水工程

現(xiàn)狀輸配水管網(wǎng)過(guò)流能力滿足要求,無(wú)需改造。本次設(shè)計(jì)只需對(duì)村內(nèi)進(jìn)戶水管及進(jìn)村主管處配套10mPE管dn20進(jìn)戶管道與現(xiàn)有管道銜接,方便安裝智能水表。

2.1 管材選擇

本工程輸水、配水管線布設(shè)范圍內(nèi)地形起伏變化較大,屬于中亞熱帶中高山地帶,石頭山多,風(fēng)化嚴(yán)重,山地石多土少,植被覆蓋少,平地溶洞多,局部基巖出露,表層分布厚度較薄的粉土。結(jié)合工程場(chǎng)地特點(diǎn),對(duì)6種常用管材進(jìn)行對(duì)比分析,綜合比較管徑DN100mm的管材的優(yōu)缺點(diǎn)。PE管雖然抗外荷載較差[6],對(duì)地基及回填要求高且受紫外線照射易老化但具有糙率小、抗腐能力強(qiáng)及造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn),本工程新增管道主要是與現(xiàn)場(chǎng)供水管道銜接,因此采用PE管。

2.2 管道流速

本工程輸水主管設(shè)計(jì)流量應(yīng)按最高日最高時(shí)用水量確定,經(jīng)計(jì)算,輸水主管設(shè)計(jì)流量為34.05m3/h,輸水管的設(shè)計(jì)流速,宜采用經(jīng)濟(jì)流速。各管徑的經(jīng)濟(jì)流速可見(jiàn)表1。

表1 不同管徑的經(jīng)濟(jì)流速

本工程管線管徑均≤200mm,水源至各自然村線路較長(zhǎng),高差較大,且低洼段均布設(shè)排水閥,故本工程管線流速盡量控制在0.5～1.0m/s,局部輸配水主管流速略<0.5m。

2.3 管道敷設(shè)施工

該工程管道主要是配置進(jìn)戶管道與現(xiàn)有管道銜接,要穿越眾多既有建筑物。采用傳統(tǒng)的明挖方式對(duì)管道溝槽進(jìn)行開(kāi)挖,可能會(huì)對(duì)既有建筑產(chǎn)生危害,影響村民居住安全,并且施工量大,開(kāi)挖難度高,不能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)溝槽的精準(zhǔn)控制,影響管道敷設(shè)的質(zhì)量,因此在本工程中采取水平定向鉆技術(shù)進(jìn)行管道敷設(shè)。

水平定向鉆技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)主要有:①環(huán)保性強(qiáng),該技術(shù)對(duì)于工程周邊環(huán)境的影響小,不會(huì)阻隔交通,滿足環(huán)境保護(hù)的要求。②破壞性小,該技術(shù)施工方法簡(jiǎn)單,不會(huì)破壞其他已鋪設(shè)的地下管道,避免不必要的損失。③精準(zhǔn)性高,該技術(shù)的使用施工設(shè)備精準(zhǔn)度高,能夠?qū)艿冷佋O(shè)的方向和距離進(jìn)行精準(zhǔn)控制,按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行調(diào)整,滿足工程要求。④施工效率高,該技術(shù)的施工過(guò)程對(duì)于場(chǎng)地的要求較低,并可調(diào)整型高,較為靈活,在施工速度方面占有一定的優(yōu)勢(shì),降低了施工的成本。

在管道敷設(shè)之前需做好一系列的施工前期準(zhǔn)備工作,精準(zhǔn)對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行測(cè)量方向,水平定向鉆的施工流程主要是工作坑開(kāi)挖→機(jī)具就位→泥漿制備→鉆孔導(dǎo)向→預(yù)擴(kuò)孔→管線回拖。根據(jù)該工程的地形特征以及場(chǎng)地現(xiàn)狀,重難點(diǎn)施工過(guò)程是鉆孔導(dǎo)向這一步。

鉆孔的導(dǎo)向工作決定了管道的位置,因此必須選擇合適的導(dǎo)向板,找準(zhǔn)入土點(diǎn)的位置和方向后在持續(xù)深入,在施工過(guò)程中對(duì)鉆頭的位置進(jìn)行實(shí)時(shí)控制,如若鉆頭位置產(chǎn)生偏差,則及時(shí)進(jìn)行調(diào)整,直至鉆頭在預(yù)設(shè)的出土點(diǎn)出土后,才算完成了鉆進(jìn)。

3 水廠改造工程

本工程大坪村現(xiàn)狀設(shè)備管理房和清水池已建設(shè)完工,現(xiàn)狀完好,可繼續(xù)使用,本次只需對(duì)設(shè)備管理房左右兩側(cè),后側(cè)外墻以及清水池面進(jìn)行外墻磚。

3.1 施工準(zhǔn)備

在對(duì)設(shè)備管理房和清水池進(jìn)行墻磚鋪設(shè)時(shí),應(yīng)先對(duì)清查墻面凹凸不平的坑洞,以及管道溝槽的位置,對(duì)有凹陷和開(kāi)裂的部位進(jìn)行剔除,抹平和填充,保證墻面光滑,凹凸距離≤4mm。清理完畢墻面缺陷后,提前1天的時(shí)間用水澆濕墻面,使其充分浸潤(rùn),清除墻面的附著物垃圾。

施工用水可直接取用山溪溝水或現(xiàn)狀已有供水管道來(lái)水,且管線施工因施工用水量較小,可滿足施工用水需要且較為方便。并且該工程交通便利,項(xiàng)目區(qū)大橋鎮(zhèn)有通過(guò)高速G4,325縣道、縣道357,內(nèi)有鄉(xiāng)道及村內(nèi)水泥道路,所有材料和設(shè)備可用汽車(chē)從外面運(yùn)輸至施工地點(diǎn)。本工程所需的天然建筑材料主要有石料、砂料、土料,工程需要數(shù)量都比較少,石料和砂料按就近原則在工程點(diǎn)位附近的商用石砂場(chǎng)購(gòu)買(mǎi)。

外墻所選墻磚在使用之前,應(yīng)對(duì)墻磚的質(zhì)量進(jìn)行檢查,包括墻磚的外觀、強(qiáng)度、平整度等。經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)合格的墻磚方可進(jìn)場(chǎng)。在鋪磚之前,應(yīng)提前2h浸泡磚體,直待磚體不出泡,表面整體濕潤(rùn)后進(jìn)行使用。

3.2 貼磚施工

本工程的墻磚采用直縫或45°斜縫排列,水平控制彈線與窗臺(tái)平行,豎向彈線將不完整的磚留在不顯眼的位置上,保證貼磚的美觀性。

貼磚時(shí)在下面第一層磚上放置支撐、固定墊底尺,根據(jù)控制線控制貼磚的位置和高度,先完成面積較大的墻面。余下的拐角,以及管線部位的墻面通過(guò)對(duì)墻磚進(jìn)行切割按照磚的花紋進(jìn)行鋪貼,在鋪設(shè)完成后,及時(shí)對(duì)磚與磚之間縫隙的多余水泥清理干凈。本次工程選用的是淺色墻磚,根據(jù)墻磚的觀感選擇素水泥漿進(jìn)行擦縫,特別注意擦縫過(guò)程中需保證縫中的多于水泥被清理掉,擦縫的寬度和平整度保持一致,讓水廠墻面看起來(lái)美觀清潔。

貼磚施工結(jié)束后,施工單位進(jìn)行自檢,監(jiān)理單位進(jìn)行復(fù)檢,保證貼磚墻面沒(méi)有開(kāi)裂和空鼓,磚面邊緣光滑整潔,磚縫大小一致,整個(gè)墻面的花紋走向一致,出現(xiàn)不符合質(zhì)量要求和美觀的部分,進(jìn)行重新貼磚。

4 智能管理系統(tǒng)

在如今的信息智能時(shí)代,農(nóng)村供水工程管理水平還較為落后,在供水過(guò)程中,存在著用水量計(jì)算不清,管道漏水情況不明,各戶水表計(jì)數(shù)不準(zhǔn)等問(wèn)題,并且處理這些問(wèn)題耗時(shí)長(zhǎng),人工消耗大,是我國(guó)農(nóng)村供水系統(tǒng)的一大難題,阻礙了農(nóng)村供水系統(tǒng)的發(fā)展。

本次供水提升改造工程在各戶安裝了一套智能水表,利用現(xiàn)代電子技術(shù),傳感技術(shù),對(duì)水表數(shù)據(jù)進(jìn)行智能儲(chǔ)存管理,解決了人工入戶抄表,水表管理雜亂的問(wèn)題。致力于通過(guò)智能水表建立智能的供水管理系統(tǒng),提高農(nóng)村的供水水平,對(duì)農(nóng)村水資源進(jìn)行更加合理的利用。

4.1 智能水表系統(tǒng)

該工程智能水表系統(tǒng)是一種采用聯(lián)網(wǎng)通訊技術(shù)的智能水表,通過(guò)“水表—處理平臺(tái)—服務(wù)端口”三者連接的方式,對(duì)水的實(shí)時(shí)用量進(jìn)行監(jiān)控和計(jì)算。并且通過(guò)無(wú)線通訊的方式,加大了水表系統(tǒng)的適用范圍,安裝無(wú)需布線,減輕了工程對(duì)于周邊環(huán)境的影響。

智能水表的主要功能有數(shù)據(jù)傳輸,遠(yuǎn)程控制,智能開(kāi)關(guān),自動(dòng)報(bào)錯(cuò)等,通過(guò)這些功能,水務(wù)管理人員可直接在服務(wù)端口獲取供水?dāng)?shù)據(jù),處理水表信息,遠(yuǎn)程對(duì)水表情況進(jìn)行控制,不僅可以通過(guò)智能計(jì)量解決用水量收費(fèi)難的問(wèn)題,還可以幫助水務(wù)人員通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)異常點(diǎn)的觀察和監(jiān)測(cè)及時(shí)處理管網(wǎng)損壞問(wèn)題,加快了問(wèn)題的解決速度。

4.2 智能管網(wǎng)系統(tǒng)

農(nóng)村供水的流程主要是通過(guò)水源地取水,將取到的水送入水廠進(jìn)行消毒清潔,使得水源到達(dá)使用標(biāo)準(zhǔn)后,再通過(guò)加壓泵將水源送到各家各戶。這個(gè)過(guò)程看似簡(jiǎn)單,可是每一步都關(guān)乎到用水安全問(wèn)題,每一個(gè)流程的協(xié)調(diào)管理和互相配合顯得十分重要。在傳統(tǒng)的人工管理模式下,需要配置大量的人員對(duì)每一個(gè)步驟進(jìn)行監(jiān)管,并且大部分人員管理素質(zhì)低下,管理能力差[7],導(dǎo)致供水過(guò)程容易出現(xiàn)差錯(cuò),影響農(nóng)村的正常用水。

本工程通過(guò)智能水表系統(tǒng),也建立了一套相應(yīng)的智能管理系統(tǒng),并采用自動(dòng)化監(jiān)控的方式,自動(dòng)處理水表傳輸?shù)男畔?在無(wú)人值班或者少人值班的條件下,也可以自動(dòng)化對(duì)信息進(jìn)行處理和上報(bào),使得農(nóng)村供水過(guò)程可以持續(xù)化,準(zhǔn)確化的進(jìn)行運(yùn)行。結(jié)合大坪村的供水特點(diǎn),配置了一套管理軟件,成功實(shí)現(xiàn)了線上繳費(fèi),賬戶充值以及維修上報(bào)等功能,提供了多種便民服務(wù)[8]。

該管網(wǎng)管理系統(tǒng)通過(guò)人工智能建立了資源分配機(jī)制,能夠及時(shí)的通過(guò)合理科學(xué)的規(guī)劃,對(duì)于出現(xiàn)問(wèn)題的管道段進(jìn)行人員分配,大大地減輕了搶險(xiǎn)的時(shí)間,保障了人民群眾的用水情況。在搶險(xiǎn)的過(guò)程中,通過(guò)系統(tǒng)及時(shí)對(duì)搶險(xiǎn)過(guò)程中的問(wèn)題和處理信息進(jìn)行記錄存檔,為之后管道的維修和檢測(cè)提供了便利的資料,并及時(shí)反饋處理結(jié)果,避免供水系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)較長(zhǎng)的空白期,減少險(xiǎn)情損失。

5 結(jié) 語(yǔ)

大坪村供水改造提升工程在運(yùn)行上科學(xué)管理,,優(yōu)化各輔助設(shè)備的運(yùn)行形式,合理調(diào)度,充分利用水能資源,相對(duì)減小能源浪費(fèi),降低運(yùn)行能耗。在施工組織設(shè)計(jì)時(shí),選擇經(jīng)濟(jì)高效的施工技術(shù)方案和合理的施工工期,將節(jié)能降耗落實(shí)到施工材料、設(shè)備、工藝等技術(shù)措施上,降低工程造價(jià),提高了綜合效益。所取得的節(jié)能措施合理可行,降低了施工能耗和運(yùn)行能耗,環(huán)境效益和社會(huì)效益都十分顯著[9]。

在工程建成后,供水人口2665人,提高了供水水源的保證率,增加了農(nóng)民投入其他勞動(dòng)的時(shí)間,年人均增加的收入為150元,該工程建成后每年節(jié)省取水工日的效益為39.98萬(wàn)元,工程實(shí)施后,農(nóng)民喝上了清潔衛(wèi)生的水,減少了疾病的發(fā)生次數(shù),按照鎮(zhèn)實(shí)際情況,綜合采用人均減少疾病支出100元,則該工程建成后每年減少疾病支出的效益為26.65萬(wàn)元。本工程的正常運(yùn)行期取為30a,總計(jì)工程效益將近2000萬(wàn)元。

實(shí)施供水改造提升工程,可以在現(xiàn)有供水工程基礎(chǔ)上,通過(guò)完善、改造、整合等措施和手段,充分發(fā)揮現(xiàn)有工程效益。通過(guò)建立有效的運(yùn)行管理體制、機(jī)制,增強(qiáng)農(nóng)民的節(jié)水意識(shí)和用水保障意識(shí),保障工程能夠長(zhǎng)久良性運(yùn)行,使農(nóng)民能夠長(zhǎng)期受益。