徐州市張集鎮農村飲水安全工程設計思路分析

杜蓓

徐州市張集鎮農村飲水安全工程設計思路分析

杜蓓

一、引言

水是人類社會生存和發展的必要條件，是其他任何物質都無法替代的資源，沒有水的安全，就沒有人的健康、社會的穩定和經濟的可持續發展。國家發改委、水利部、衛生部聯合制定《2000-2006年農村飲水安全應急工程規劃》，計劃投入18億元資金用于改善農村人口飲水不安全問題，旨在使2100萬農村人口飲上健康水。但是由于農村供水工程普遍存在工程規模小、技術力量薄弱、運行管理人員缺乏等諸多問題，我國農村飲水安全工作任務艱巨，任重而道遠。

飲用水安全含義包括：水質安全、水量安全、供水保證率安全和用水方便程度安全。我國水利部、衛生部2004年11月24日頒布的農村飲用水安全衛生評價指標體系中，把農村飲用水安全衛生分為安全和基本安全兩個檔次，具體為水質、水量、方便程度和保證率4項指標。其中水質指標以符合國家《生活飲用水衛生標準》（安全）和《農村實施）生活飲用水衛生標準）準則》（基本安全）為準；水量以每人每天可獲得的水量不低于20～40L（基本安全）和40～60L（安全）；用水方便程度以人力取水往返時間為限，10min以內（安全）和20min以內（基本安全）；供水保證率以不低于95%（安全）和不低于90%（基本安全）為限。上述的四項指標為飲水安全評價標準，只要其中有一項低于安全或基本安全最低值，即為飲用水不安全。本文主要針對張集鎮農村飲水現狀，對該地區飲水安全工程設計要點進行了分析。

二、張集鎮農村飲水現狀

徐州市張集鎮群眾一般采用手壓井飲用淺層地下水，井深一般在20～30m之間。從地面起至地面下20～30m，其特征是含水層由近代黃泛物組成，多為粉質土或粉質亞砂土，地下水同地表水、大氣降水關系密切，直接從降雨中得到補給，富水性不大，一般單井出水量20～50m3/d，僅能作小規模居民人畜供水，但由于其靠近地表，易受污染，水質較差，不宜直接飲用。目前，群眾基本都是采用“手壓井”的方式直接取該層地下水飲用，危害很大。而且該層水氟的含量變化較大，受黃泛沉積相控制，即在古黃河河道區氟含量低，而在漫灘區或河間地塊氟含量高；在地貌上比較低洼的沉積盆地區氟的含量也高。規劃地區該層地下水氟的含量最高為7mg/L，其他地區相對較低。

根據《徐州市銅山區2010-2013年農村飲水安全工程規劃人口調查評估報告》，銅山區擬納入2010～2013年規劃的飲水不安全人口有28.95萬人，且全部為采用手壓井及機井開采淺層地下水，其中張集鎮包括5個行政村，13個自然村，區域內共有豬680頭，羊522頭，大牲畜214頭，核定飲水不安全人口13749人，設計人口14603人。其中2360人為水量不足、保證率低、取水不便的人口，11389人為氟超標人口。

三、需水量進行預測和水資源的供需平衡

1.水量預測

根據《銅山區“十二五”農村飲水安全工程規劃》，通過對張集鎮地區的實地考察，根據規模、人口增長、產業布局與結構和村民生活習慣與用水狀況，結合本地經濟發展狀況和當地自然地理條件，計算張集鎮農村飲水安全工程需水量。由《村鎮供水工程技術規范》（SL310-2004）可知，需水量包括居民生活用水量、公共建筑用水量、飼養畜禽用水量、企業用水量、消防用水量、澆灑道路和綠地用水量、管網漏失水量和未預見用水量等。

根據《村鎮供水工程技術規范》不同地區的具體水量標準，可知工程所在地為三區，考慮水龍頭入戶有洗滌池，其他衛生設施較少情況，最高日居民生活用水定額取40L/（人·d）。牲畜最高日用水定額為：豬30升/頭，羊8升/只，大牲畜50升/頭。根據銅山近幾年統計年鑒，確定人口自然增長率為4‰。供水工程使用年限為15年，張集鎮張集水廠日最大用水量經計算為824.77m3，根據《村鎮供水工程技術規范》（SL310-2004），取日變化系數為1.3，則項目區日平均需水量為634.44m3，年需水量23.16萬m3。

2.供需平衡

根據《江蘇省銅山縣地下水資源調查評估報告》、《江蘇省徐州市地下水資源開發利用規劃報告》，銅山區的地下水開采資源量（允許開采量或稱可開采量）為：全新統—中更新統孔隙潛水—弱承壓水多年平均允許開采量10049.24萬m3；下更新統和上第三系深層承壓水多年平均允許開采量945.47萬m3；裂隙巖溶水多年平均允許開采量11746.73萬m3。張集鎮境內具備生活飲用開采價值的地下水主要為裂隙巖溶水，該地區地下水的可開采資源2890萬m3/a，現狀開采資源量500萬m3/a，設計水平年可供水量2390萬m3/a。張集鎮項目區裂隙巖溶水可供水資源量可以滿足農村飲水安全工程需水量的要求。

表1 設計供水規模及相關流量計算表

表2 地下水規劃新增供水量與飲水安全需水量平衡表（萬m3）

圖1 供水工藝流程圖

四、水廠設計要點

1.總體布置

供水系統由水源井群、深井泵、變頻器系統、輸水管道、供水泵房和配水管網組成。供水水源主要為地下水（即裂隙巖溶水）。水廠水源位于張集鎮李村和楊樓村。水廠的水源井設計由4眼深150m左右的井組成，水源井附近設警示牌，防止破壞。

根據對該地區地下水質觀察和水樣檢測，符合國家《生活飲用水衛生標準》（GB5749-2006）。不需作特殊的水處理，只增設一個消毒設備。

2.水源井的選擇與機井結構

在深入細致的勘查與論證的基礎上，根據供水需求、地形地貌的特征、供水人口分布等條件，因地制宜、合理來確定水源井的位置。如果當地沒有合適的水源，可在更大區域范圍內結合聯片集中供水的方式，以及利用現有管網進行管網延伸供水；山丘區充分利用地形條件和落差，自壓供水。

水源井設計井深在地下150m，水源井設計流量為20m3/h，動水位埋深為40m。井孔直徑為650mm，根據出水量確定井管直徑為325mm，施工到基巖后變徑，如巖石完整可以Φ273～Φ219mm裸孔成井，否則應加井管及濾水管。上部閉水管采用管徑325mm鋼管護壁。

3.管網布置

管網應合理分布于整個用水區，線路盡量短，并符合村鎮有關建設規劃；管道宜沿現有道路或規劃道路路邊布置；干管布置應以較短的距離引向用水大戶；在管道凸起點，應設自動進（排）氣閥；樹狀管網的末稍，應設泄水閥；干管上應分段或分區設檢修閥，各級支管上均應在適宜位置設檢修閥。

管網按照形式可分為樹狀網和環狀網兩種，農村飲水工程一般采用樹狀網。對于樹狀網，在管網布置時，任一節點i的上游側可能布置ai條管段，如有n個節點就可能有a1×a2×...×an種布置。計算工作量大，不易找出最優解。把這類問題歸結為ai個水平、n個因素影響下的最優化問題，即可用正交表求解。一般，假定節點上游側的管段連接方向有縱向和橫向兩個水平，根據管段方向數和節點數，可查兩水平的正交表，得出計算次數和每種布置方式的管段連接方向。按每種方式進行管網的經濟設計，并求其總費用，然后選取縱向和橫向總費用最小值，作為確定連接方向的依據，得出各節點連接管的方向，從而確定出管網的最優布置方式。

采用正交表法，當管段數較少時，比較容易分析，當管段數比較多時，也可采用同樣的方法進行分析，但計算比較復雜。而且正交表法是以方差分析為基礎的，包含幾個因素相互作用時的效果，所以有時求出的并不一定是最優解，有時甚至是較差的解。

五、結論

工程實施后，將結束該地區長期飲用水不安全的歷史，改善當地居民的生活和生產條件，改善當地的開發投資環境，有利于項目區及周邊地區二、三產業的發展，為地區農村產業結構調整創造良好條件。

與此同時，當地要加強水源保護，在水源井的影響半徑范圍內，不開鑿其他生產用水井，不使用工業廢水或生活污水灌溉和施用持久性或劇毒的農藥，不修建滲水廁所和污廢水滲水坑、堆放廢渣和垃圾或鋪設污水渠道，不從事破壞深層土層的活動，定期進行水質檢測，保證群眾飲水安全

（作者單位：徐州市水利建筑設計研究院 221018）