陳明進,曾尉
(1.樂山市水務局,四川 樂山614000;2.四川大學建筑與環境學院,成都610021)
城市發展與給排水系統建設具有非常重要的關系,而給排水系統建設中最重要的就是給水系統,因此,城鎮在建設時必須要給予其充分的重視。但由于我國在規劃城鎮給水系統時局限性較大,造成了巨大的水資源流失。只有將城鎮給水系統建設遇到的問題進行改善,才能夠提高水資源的利用率,維護城鎮建設的可持續發展。
給水系統具有較強的復雜性,涵蓋了取水、輸水、沉淀水、過濾水、配送水等內容,由水處理設備和輸送管道共同組成。城鎮給水系統在工作時,需要利用管道從水源地進行抽取水,并按國家生活飲用水水質標準要求進行凈化處理,再利用管道將這些已達標的飲用水輸送到城鎮的各個用水點,為居民提供水量充足、水質合格、水壓達標的生活飲用水。
城鎮常規的給水系統程序主要包括3個層面,分別為取水系統、水處理系統、輸配水系統。取水系統是給水系統運行的第一級泵站,該系統的作用就是為了確保機械設備的取水量,利用管道向水處理廠進行持續不斷的輸送。水處理系統是給水系統中最關鍵的部分,由眾多處理環節或設備組成,該系統的作用就是運用各種技術和設備對原水進行凈化處理,符合國家生活飲用水標準,使其滿足居民的用水需求。輸配水系統由水處理系統和四通八達的輸水管線組成,該系統的作用就是把處理合格的飲用水輸送到用水點,滿足城鎮各個用戶的用水需求,保障用戶供水壓力【1】。
據統計,目前全世界每年約有4.2×1011m3的污水排入江河湖海,污染了5.5×108m3的淡水,這相當于全球江流總量的14%以上,仍有11億人不能使用符合安全標準的飲用水。近年來,隨著各種施工、工業生產對水資源的污染不斷上升,被污染的江河湖海數量急劇增加,許多城鎮周邊的河流都已經被污染,特別是經濟發展較快的城鎮,污染與發展呈正比例增長。
我國水資源分配長期失衡,這是由于水資源分布不均,呈現東多西少、南多北少的狀態,西北地區長期干旱,水源較少,城鎮周邊基本沒有江河湖泊,生產生活飲用水主要以地下水為主。一些城鎮由于開采地下水設計不合理,致使地面出現了下沉的情況,對當地居民的日常生活造成了巨大的威脅,政府為了避免這種情況繼續擴大,雖然已經制定并出臺一些法規條例用于限制開采地下水和中水回用,然卻仍不能滿足日漸增加的用水量需求,再加上有限的干凈水資源不斷被污染,持續擴大了城鎮化用水的使用危機【2】。
由于我國城鎮大部分給水系統設計的時間較早,機械設備的使用時間較長,設備老化情況比較嚴重,再加上地下水的開采能力有限,致使整個給水系統無法滿足城鎮用戶的生活用水需求。一些企業為了盡可能地擴大經濟效益,自行購買了取用水的設備,但不能與城鎮給水系統的管道進行連接,造成了水資源的浪費,使用效率較低,不利于給水系統的綜合開發利用。另外,夏季的用水頻率較高,自來水廠長時間處于高負荷運轉狀態,也增加了給水系統的輸水難度,供水安全無法得到保障。再加上夏季供電系統的不穩定,增加了水廠正常運行的難度,對自來水廠的安全生產造成了巨大的威脅。
給水系統是一個比較龐大的系統工程,設計、規劃、施工的任務量較大,且建設周期較長,需要投入大量的建設資金。但政府將重點放在地方經濟社會的發展基礎上,用于給水系統的建設資金較少,人民群眾將飲用水看作公益事業,沒有把其當作水商品來看待,弱化了城鎮供水的可持續發展能力,與經濟發展形成明顯的差異【3】。
資源型缺水是我國城鎮供用水的主要問題,目前擁有的資源型水資源僅占世界人均比例的22%,在國際上屬于貧水國家行列。尤其是在南方地區,城鎮用水量和供水量相差較大,水資源的應用矛盾比較突出。
城鎮給水系統是根據當時社會經濟發展和用水量水平進行規劃設計建設的,由于我國在改革開放初期,城鎮用水的需求較少。但隨著社會的進步和發展,用水量大幅度增加,雖然相關部門已經采取措施不斷延伸輸水管網,但仍與實際需求相差較大。再加上現有的輸水管直徑較小,管道水損量較大,管道泥沙淤積嚴重,也降低了給水系統的輸送能力。
城鎮給水系統主要負責生活用水,但實際上工業用水占有比例在悄無聲息地擴大。城鎮工業用水來源通常都是由自建給水設備供給的,而城鎮飲用水主要用于居民生活和商業用水。隨著城鎮工業發展逐漸強大,給水系統需要承載的輸送量越來越大,也在無形中增加了用水量,增加了給水系統的工作負擔。
要想改善城鎮給水系統運行時存在的問題,就必須要根據本地水資源量和用水特點對給水系統的整體進行布局和規劃,具體做法如下:
一是對現有的設計規劃進行升級。為了強化給水系統對城鎮水需求量的服務能力,保障大幅度供水需求和飲用水質量,相關部門應該根據城鎮發展用水需求,對現有的設計規劃進行調整和升級,不僅需要對城鎮周邊的河流湖泊數量進行統計和水質分析,也需要對給水系統的供水能力進行評估,還需要對給水系統的電路和輸水管道進行及時的維護和清理。這樣才能夠將城鎮的給水系統不斷優化,挖掘給水系統的最大潛能,最大程度將新添置的設備和原有設備進行融合,保證城鎮給水系統的供水能力。需要注意的是,相關人員在進行升級改造前,必須要分析給水系統的設備使用情況、設備數量、管道鋪設圖紙等,并整合形成直觀的圖表,防止出現供水安全、重復添置同類型機械設備的情況【4】。
二是遵循“就近原則”開展建設工作。由于各個城鎮的地域范圍比較廣泛,若沒有按照“就近原則”完善供水輸水管網,將會增加人力、物力、財力的多重投入,因此,相關人員必須要本著“就近原則”對可利用的資源進行調度。相關人員需要根據可利用河流的位置,在保證地下其他管道的正常運行下,鋪設距離最近的輸水管道,盡量建設成環狀供水管網,這樣不僅可以緩解水廠的供水壓力,還可以降低輸送管道鋪設的成本投入,增加供水工作的安全系數。
三是分析用水需求對取水泵站和輸水泵站進行電力改造。上面已經對現階段的城鎮用水量進行了簡要的分析,了解了城鎮用水量的發展趨勢?;谕k娂赐K脑?,相關人員需要參照本地用水需求對泵站的電力系統進行改造,尤其是對供水需求較大的輸水泵站和取水泵站。利用技術手段和高效率水泵等先進設備將給水系統工作時產生的能耗降到最低,為改造單位節省成本投入,從根本上減少成本對水廠運行的影響。
四是需要考慮地理環境和自然災害的外部影響。我國地大物博,城鎮的地理環境差異較大,再加上各地容易遭受自然災害的概率不同,因此,必須要將這些外部因素考慮到給水系統的建設規劃中去,增加設計布局的合理性。例如,在建設地下取水設施時,應該在保證地基穩定性的前提下盡量縮短與河岸的距離,不宜在容易受到河水沖刷次數過多或泥沙容易堆積的區域建設取水廠,同時,還要滿足取水設施防洪標準要求。相關人員還要將春季河面開化的因素考慮在內,盡可能地保障取水廠地建廠安全。
五是完善給水系統的應急裝置。當城鎮發生洪水災害時,為了將損失降到最少,需要在第一時間恢復供水和供電系統,以滿足城鎮居民日常生活和工作用水要求,因此,相關人員必須完善給水系統的應急裝置。例如,購買應急發電設備、應急輸水設備、應急凈化水處理設備及水質檢測設備等【5】。
六是建立全面的給水系統改造計劃。隨著經濟的發展,各個城鎮的水資源利用效率逐漸提高,相關人員必須要以長遠的發展為考慮基礎,建立規劃性較強且長遠的分期施工計劃,先建立城鎮給水系統的水質監測系統,然后再聯合形成完整的供水系統,并在完善的過程中根據社會經濟的發展形勢和水資源量來調整自己階段性的建設目標,實現我國給水系統的高效運轉。
綜上所述,無論日常生活還是工業生產,水資源都是行業發展的基礎。因此,相關人員在完善給水系統時必須要以自身地勢地質特點為基礎,以水資源合理應用為前提,根據遇到的問題制定出合理的解決方案,并且加大對給水系統的研究力度,這樣才能夠強化整個系統的承載能力,應對更大的挑戰。