集中供水在豐縣農村飲水安全工程中的應用探討

王麗君丁端鋒陳 棟陳 艷

科技推廣與應用

集中供水在豐縣農村飲水安全工程中的應用探討

王麗君1丁端鋒2陳 棟3陳 艷1

一、豐縣集中供水現狀

集中式供水是一種由水源集中取水，經統一凈化處理和消毒后，通過輸配水管網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輸水能防止水在運送過程中受到污染保證水質，能夠保證居民用水的安全。農村供水工程現階段建設所倡導的主體供水方式就是建設跨村鎮、規模化的區域（聯片）集中供水工程。

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

截至2012年底，豐縣農村總人口共有106.6054萬，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年起開始實施農村飲水安全工程，2004～2012年，豐縣農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，306個行政村，解決68.1040萬人的飲水不安全問題。

二、豐縣集中供水設計實例及創新點

1.工程設計

本文以豐縣2011年度農村飲水安全工程建設項目順河鎮順河水廠為例進行設計。

（1）建設規模

集中供水設計要根據現狀人口預測規劃水平年人口，結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、未預見水量及管網漏失量等匯總后進行供需平衡分析，確定工程的建設規模。

豐縣2011年度農村飲水安全工程建設項目順河鎮順河水廠供水區域包括7個行政村，35個自然村，現狀不安全人口15294人，人口自然增長率取4.0‰。根據《村鎮供水工程技術規范》不同地區的具體水量標準，計算順河鎮順河水廠設計供水規模及相關流量，詳見表1。

（2）水源井設計

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

1）井孔直徑

井孔直徑應滿足《村鎮供水工程技術規范》（SL310-2004）：

表1 設計供水規模及相關流量計算表

式中：

Dk—井孔直徑，m；

Q—設計取水量，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，根據《江蘇省豐縣地下水資源調查評價報告》滲透系數為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滿足設計要求，滿足井孔直徑大于井管外徑100mm的要求。

2）機井結構

水源井設計井深在地下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）管網工程

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

1）人均用水當量

按《村鎮供水工程技術規范》（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—村或鎮的最高日用水量，為1372.94m3/d；

W1—企業、機關及學校等用水大戶的用水量之和，為0m3/d；Kh—時變化系數，為2.0；P—村鎮設計用水人口，為16318人。

2）節點流量與水壓

根據人均用水當量和節點設計人數，計算出每個節點的出流量。

3）管網計算及選型

根據《村鎮供水工程技術規范》進行管網水力計算，設計用聚乙烯管PE100作輸配水管道，根據實際調查與計算，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）管網聯網

由于動用連接管進行供水，其供水線路都偏長，連接管的管徑應根據連接點的上級供水管道的管徑以及經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（兩個連接節點之后）需要分別設置閘閥進行控制，并且在連接管段的相應位置設置泄水閥和排氣閥。另外，對于區域聯網的集中供水工程，其連接點的節點水壓要確保相同，同時還要滿足配水管網中用戶接管點的最小服務水頭的要求，最后才能進行水泵的選型配套。

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

井1和井2進行聯網設計時，距離最近的分別是井1的節點3和井2的節點12，井1節點3之上為dn160的管段，井2節點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置閘閥，低凹處設置泄水閥，高凸處設置排氣閥。經計算，井1的節點水壓是81.57m，井1的節點3水壓為80.94m，井2的節點水壓80.05m，井2的節點12水壓為70.76m，井1的節點3和井2的節點12兩者之間的水壓相差10.18m，需要將井2及其所屬的節點整體增加10.18m，以保證井1的節點3和井2的節點12兩者水壓相等，即井2的節點水壓應為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該按照54.03m的自由水頭與相關的泵房出水水損、動水位等一并考慮進行確定。

（4）水泵選型

1）揚程

根據管網水力計算，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

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

3）選型

水泵的額定流量應滿足用戶最高時用水的要求，根據流量揚程進行水泵選型。

2.工程設計創新

（1）采用衛生級PVC-U管材作為水源井井壁管

與傳統的鑄鐵管、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

在設計過程中建立供水應急機制，供水方式由分散式供水向集中供水轉變，用主管網把水源井串聯起來，形成封閉網路，確保一眼水源井水源水質發生變化或需要檢修時，其他水源井及時給予補給。

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

三、豐縣農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檢驗、檢測；加強對運行管理人員的培訓，提高管水人員的業務能力和服務水平；集中供水工程實行計量收費，根據《水利工程飲水價格管理辦法》，結合農村實際，按照補償成本、合理收益、優質優價、公平負擔的原則合理確定水價，并根據飲水成本、費用及市場供求的變化情況進行調整，逐步做好水價調整工作；集中供水工程走市場化運作的軌道，實現自主經營、自負盈虧，真正實現企業化市場管理；加強用水安全宣傳，深入用水調查，采用促供手段，調動用水市場

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