集中供水在豐縣農(nóng)村飲水安全工程中的應(yīng)用探討

王麗君丁端鋒陳 棟陳 艷

科技推廣與應(yīng)用

集中供水在豐縣農(nóng)村飲水安全工程中的應(yīng)用探討

王麗君1丁端鋒2陳 棟3陳 艷1

一、豐縣集中供水現(xiàn)狀

集中式供水是一種由水源集中取水，經(jīng)統(tǒng)一凈化處理和消毒后，通過輸配水管網(wǎng)送到用戶或者公共取水點的供水方式。集中取水、凈化、消毒和嚴密的配水管網(wǎng)輸水能防止水在運送過程中受到污染保證水質(zhì)，能夠保證居民用水的安全。農(nóng)村供水工程現(xiàn)階段建設(shè)所倡導的主體供水方式就是建設(shè)跨村鎮(zhèn)、規(guī)模化的區(qū)域（聯(lián)片）集中供水工程。

豐縣地處江蘇省最西北部，屬飲用水高氟區(qū)，淺層水含氟量平均值超標4～6倍，極值超標16倍，被國家衛(wèi)生部確定為江蘇省9個高氟縣之首，農(nóng)村飲水安全形勢十分嚴峻。為了解決豐縣農(nóng)村飲水的不安全問題，需要對豐縣分區(qū)分片建設(shè)集中式供水水廠。

截至2012年底，豐縣農(nóng)村總?cè)丝诠灿?06.6054萬，其中集中式供水人口為93.5716萬，分散式供水人口為13.0338萬。按水源類型分類，全縣集中式供水水源全部為地下水。豐縣自2004年起開始實施農(nóng)村飲水安全工程，2004～2012年，豐縣農(nóng)村飲水安全共新建水廠34處，鉆打水源井134眼，總投資29505萬元，涉及全縣14個鎮(zhèn)，306個行政村，解決68.1040萬人的飲水不安全問題。

二、豐縣集中供水設(shè)計實例及創(chuàng)新點

1.工程設(shè)計

本文以豐縣2011年度農(nóng)村飲水安全工程建設(shè)項目順河鎮(zhèn)順河水廠為例進行設(shè)計。

（1）建設(shè)規(guī)模

集中供水設(shè)計要根據(jù)現(xiàn)狀人口預測規(guī)劃水平年人口，結(jié)合牲畜量確定生活用水量，然后將生活用水量、公共建筑用水量、未預見水量及管網(wǎng)漏失量等匯總后進行供需平衡分析，確定工程的建設(shè)規(guī)模。

豐縣2011年度農(nóng)村飲水安全工程建設(shè)項目順河鎮(zhèn)順河水廠供水區(qū)域包括7個行政村，35個自然村，現(xiàn)狀不安全人口15294人，人口自然增長率取4.0‰。根據(jù)《村鎮(zhèn)供水工程技術(shù)規(guī)范》不同地區(qū)的具體水量標準，計算順河鎮(zhèn)順河水廠設(shè)計供水規(guī)模及相關(guān)流量，詳見表1。

（2）水源井設(shè)計

根據(jù)項目區(qū)用水量的計算，順河鎮(zhèn)順河水廠最高時用水量為114.41m3/h；本設(shè)計方案為全天24h連續(xù)輸水，根據(jù)《豐縣農(nóng)村飲水安全工程水資源論證報告》，順河鎮(zhèn)順河水廠單井出水量為50m3/h。根據(jù)供水量要求以及水源井分布位置，3眼井即可滿足設(shè)計用水量要求，井深200m，位于鞏雙廟村、連樓村和邊廟村。

1）井孔直徑

井孔直徑應(yīng)滿足《村鎮(zhèn)供水工程技術(shù)規(guī)范》（SL310-2004）：

表1 設(shè)計供水規(guī)模及相關(guān)流量計算表

式中：

Dk—井孔直徑，m；

Q—設(shè)計取水量，為0.00139m3/s；

Lg—過濾器長度，為20m；

Vj—允許井壁進水流速，m/s。

允許井壁進水流速可按下式計算：

Vj=K1/2/15

式中：K—開采含水層的滲透系數(shù)，根據(jù)《江蘇省豐縣地下水資源調(diào)查評價報告》滲透系數(shù)為0.0000776m/s。

Dk≥0.0139/（3.14×20×0.00007760.5/15）=0.38m

井孔直徑取650mm，井管直徑為315mm滿足設(shè)計要求，滿足井孔直徑大于井管外徑100mm的要求。

2）機井結(jié)構(gòu)

水源井設(shè)計井深在地下200m左右，動水位埋深為20m左右。

井管采用PVC-U塑料管。上部閉水管采用管徑￠315 mmPVC-U塑料管，下部濾水管采用PVC-U塑料管。

（3）管網(wǎng)工程

集中供水工程的設(shè)計供水標準必須要滿足水量、水質(zhì)、水壓、保證率以及方便程度等幾項基本要求，在滿足管網(wǎng)布置原則的前提下對管網(wǎng)進行選線布置。

1）人均用水當量

按《村鎮(zhèn)供水工程技術(shù)規(guī)范》（SL310-2004）式（6.0.9）計算：

q=1000（W-W1）Kh/24P

式中：q—人均用水當量，L/（h·人）；

W—村或鎮(zhèn)的最高日用水量，為1372.94m3/d；

W1—企業(yè)、機關(guān)及學校等用水大戶的用水量之和，為0m3/d；Kh—時變化系數(shù)，為2.0；P—村鎮(zhèn)設(shè)計用水人口，為16318人。

2）節(jié)點流量與水壓

根據(jù)人均用水當量和節(jié)點設(shè)計人數(shù)，計算出每個節(jié)點的出流量。

3）管網(wǎng)計算及選型

根據(jù)《村鎮(zhèn)供水工程技術(shù)規(guī)范》進行管網(wǎng)水力計算，設(shè)計用聚乙烯管PE100作輸配水管道，根據(jù)實際調(diào)查與計算，dn20、dn32、dn40、dn50的PE100管的管材公稱壓力為1.6MPa；dn63的PE100管的管材公稱壓力為1.25MPa；dn75的PE100管的管材公稱壓力為1.0MPa；dn75以上管材公稱壓力為0.8MPa。

4）管網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)

由于動用連接管進行供水，其供水線路都偏長，連接管的管徑應(yīng)根據(jù)連接點的上級供水管道的管徑以及經(jīng)濟因素等方面綜合考慮，一般控制在dn90以上。同時，在連接管兩頭（兩個連接節(jié)點之后）需要分別設(shè)置閘閥進行控制，并且在連接管段的相應(yīng)位置設(shè)置泄水閥和排氣閥。另外，對于區(qū)域聯(lián)網(wǎng)的集中供水工程，其連接點的節(jié)點水壓要確保相同，同時還要滿足配水管網(wǎng)中用戶接管點的最小服務(wù)水頭的要求，最后才能進行水泵的選型配套。

根據(jù)實際打井位置，井1和井2兩眼井距離較近，對井1和井2進行聯(lián)網(wǎng)。由于井3位置相對較遠，聯(lián)網(wǎng)補給水損較大，供水較困難，因此，設(shè)計暫不考慮井3與井1、井2的聯(lián)網(wǎng)，可考慮與下階段建成的周邊水井進行聯(lián)網(wǎng)供水。

井1和井2進行聯(lián)網(wǎng)設(shè)計時，距離最近的分別是井1的節(jié)點3和井2的節(jié)點12，井1節(jié)點3之上為dn160的管段，井2節(jié)點12之上為dn110的管段，連接管以兩者的最小管徑考慮，采用dn110的管段，并分別在連接管兩端設(shè)置閘閥，低凹處設(shè)置泄水閥，高凸處設(shè)置排氣閥。經(jīng)計算，井1的節(jié)點水壓是81.57m，井1的節(jié)點3水壓為80.94m，井2的節(jié)點水壓80.05m，井2的節(jié)點12水壓為70.76m，井1的節(jié)點3和井2的節(jié)點12兩者之間的水壓相差10.18m，需要將井2及其所屬的節(jié)點整體增加10.18m，以保證井1的節(jié)點3和井2的節(jié)點12兩者水壓相等，即井2的節(jié)點水壓應(yīng)為90.23m，除去此點的地面高程36.2m，井2的自由水頭為54.03m，即2號水源井的水泵揚程應(yīng)該按照54.03m的自由水頭與相關(guān)的泵房出水水損、動水位等一并考慮進行確定。

（4）水泵選型

1）揚程

根據(jù)管網(wǎng)水力計算，將不同水源井最大水頭損失、用戶接管點的最小服務(wù)水頭與動水位埋深、泵房出水水損累加算泵站揚程。

2）流量

根據(jù)項目區(qū)用水量的計算，順河水廠最高時用水量為114.41m3/h，其中南片區(qū)82.97m3/h，北片區(qū)31.45m3/h，設(shè)計方案為全天24h連續(xù)輸水，設(shè)計3個水源井，設(shè)計單井出水量50m3/h，故水泵的額定流量為50m3/h。

3）選型

水泵的額定流量應(yīng)滿足用戶最高時用水的要求，根據(jù)流量揚程進行水泵選型。

2.工程設(shè)計創(chuàng)新

（1）采用衛(wèi)生級PVC-U管材作為水源井井壁管

與傳統(tǒng)的鑄鐵管、鋼管、水泥管等井用管材相比，采用PVC-U管材作為水源井井壁管具有重量輕、運輸和安裝方便，抗腐蝕能力強、耐力性好，水質(zhì)保證程度高，能耗低，抗破裂強度高、抗震性好，耐磨損，井管連接方式安裝速度快，井管綜合建井成本低等優(yōu)點。

（2）水源井采用分散布置，集中供水，相互補充，互為備用

在設(shè)計過程中建立供水應(yīng)急機制，供水方式由分散式供水向集中供水轉(zhuǎn)變，用主管網(wǎng)把水源井串聯(lián)起來，形成封閉網(wǎng)路，確保一眼水源井水源水質(zhì)發(fā)生變化或需要檢修時，其他水源井及時給予補給。

截至目前，豐縣農(nóng)村飲水安全工程已經(jīng)建成34座水廠，解決了306個行政村，68萬人的飲水不安全問題，社會效益和經(jīng)濟效益顯著。

三、豐縣農(nóng)村飲水安全工程管理建議

著力深化管理體制改革，建立良性運行機制，落實管理主體和管護責任；強化安全供水意識，加強水源保護和水質(zhì)檢驗、檢測；加強對運行管理人員的培訓，提高管水人員的業(yè)務(wù)能力和服務(wù)水平；集中供水工程實行計量收費，根據(jù)《水利工程飲水價格管理辦法》，結(jié)合農(nóng)村實際，按照補償成本、合理收益、優(yōu)質(zhì)優(yōu)價、公平負擔的原則合理確定水價，并根據(jù)飲水成本、費用及市場供求的變化情況進行調(diào)整，逐步做好水價調(diào)整工作；集中供水工程走市場化運作的軌道，實現(xiàn)自主經(jīng)營、自負盈虧，真正實現(xiàn)企業(yè)化市場管理；加強用水安全宣傳，深入用水調(diào)查，采用促供手段，調(diào)動用水市場

（作者單位：1.徐州市水利建筑設(shè)計研究院 221000 2.徐州市水利局221018 3.江蘇省水利勘測設(shè)計研究院有限公司 225009）