南方某市城鄉供水一體化規劃方案研究

童承乾 胡鑫 寧克明

中國市政工程西北設計研究院有限公司深圳分公司 廣東 深圳 518000

引言

城鄉供水一體化是指構建城鎮與鄉村的供水一體化網絡格局，共享水資源的同時提高其利用率，實現鄉鎮居民同步普及優質飲用水的目的，為鄉村振興做好鋪墊[1]。近十年來，城市供水普及率持續增長，2021年已達99%；然而，農村自來水普及率同期僅為84%。2021年中央一號文件提出“實施農村供水保障工程，有條件的地區推進城鄉供水一體化，到2025年農村自來水普及率達到88%”[2]。在上述背景下，各地都在全力推動城鄉供水一體化進程，或啟動改造，或開展研究提前謀劃。本文是在南方某市城鄉供水一體化實施前開展總體布局規劃研究，用于指導后續工程實施，同時供類似工程提供規劃思路。

1 區域現狀分析

1.1 區域概況

某市位于廣東西南部，下轄23個鎮、5個街道辦和46個居委會，總面積3277km2。2018年末，戶籍人口約183萬，常住人口141.41萬。該市地形相對復雜，總體呈東北高，西南低的特點。東北部棉被頂最高海拔達1627.3m，西南部祥山鑒江河為最低點，海拔僅11.5m，高差相差1615.8m[3]。

1.2 供水概況

1.2.1 水資源現狀。該市位于鑒江流域中上游，全市可采用水資源總量為40.74km3，其中地表水占比約81%，地下水占比約19%。地質上以不透水的花崗巖以及變質巖為主，地下水位較高，水源相對充足。產水來源主要是依靠降雨，10月到次年3月為枯水期，其余月份為豐水期，降雨與產水的時空分布相似，從西南到東北方向，產水量呈遞增趨勢。區域河流有汛期短、終年不凍，含沙量少和水力資源豐富等特點[4]。

1.2.2 供水情況現狀。受地方經濟實力制約，農村分散供水人口仍占相當比例，主要為分布在山區、高丘區居民，同時現有集中式供水工程難以保證長久、良性、安全運行。中心片區由第二自來水廠和金山自來水廠供水，沙田片區主要由金銀河水廠供水。另外還有20家鎮級水廠，但大部分存在設備殘舊、制水工藝落后的特點[5]。供水主要問題體現在工程建設標注低、水處理工藝簡單和管理不規范導致供水保障程度低。

1.2.3 運營管理現狀。該市3座規模相對較大的水廠分屬兩個自來水公司管理。20家鎮級水廠中，1家為水庫所有并外包經營，剩下19家為鎮政府所有，其中7家為自營，12家對外承包經營。供水管理體制各不相同，無統一管理和調度平臺，管理方式落后、運營水平低、成本高，另外設備、管網檢修及維護困難。

2 規劃布局與規劃方案的確定

2.1 規劃研究思路

高州水庫水資源充足，水質優良，規劃提倡優水優用，減少水質污染風險，考慮以高州水庫為主要水源向城鄉居民供水；全市地形復雜，規劃需合理布局，節省運行能耗，提倡大水源、大水廠、大管網[6]，以重力供水為主；尊重現狀，保留大的布局分區，整合優化不合理分區，形成主力水廠集中供水，偏遠、地勢較高等地區采用分散獨立供水；主要的水廠之間形成互聯互通格局，提高安全供水保證率。

2.2 總體布局分析

全市除東北部山區地理標高為103～315m之間外，其他位置高程范圍為33～72m。高州水庫位于東北側，分為良德、石骨兩個庫區，地勢相對較高，兩庫聯通后正常水位為90.0m。近庫區建設水廠，原水管短，保證率高，原水提升處理后基本可以實現對西南大部分地區的重力供水。另外，因東北部山區地勢過高，若依靠新建水廠加壓供水，建設成本高且后期運行費用不經濟，因此可考慮布局分散供水設施，西部片區靠近龍灣水庫，且水質水量均有保障，可考慮將現狀水廠進行擴建后保障飲用水水源。總體的供水布局統籌考慮水源的遠近及地理相對標高等情況后進行合理分區，試圖最大限度節省水廠運行能耗。

2.3 用水量預測

2.3.1 用水指標。根據《室外給水設計標準》、《村鎮供水工程技術規范》和實地調研，結合居民的生活水平和用水量情況選取用水指標。城鎮居民生活用水定額取210L/（人·d），因該市城鎮工業用水量占比極少，未來工業發展用水計入未預計用水量，未預計用水與漏損水量取居民生活用水量的20%；鄉鎮居民生活用水定額取100L/（人·d）；公共建筑的總體用水量取居民生活用水總量的10%。

2.3.2 人口及水量預測。該市戶籍人口與常住人口差異不大，選用戶籍人口為計算基數。人口自然增長率因鎮而異，范圍為0.3%～1.2%。再結合總規及近幾年人口增長率來預測各供水片區2025年和2035年供水人口數據。計算得到人口數據后，將居民用水、公建和企業用水、漏損和未預見用水累加后預測規劃用水量。綜合預測，本市2025年預測人口190.7萬人，用水量為317400m3/d，2035年預測人口206.3萬人，用水量為336300m3/d。

2.3.3 供需平衡分析。水源需水量為水廠規模與水廠自用水及輸水漏損之和，其中水廠自用按5%、原水管漏損率按10%考慮[7]。中心片區、高州水庫南片區和北片區原水取自高州水庫，沙田河片區原水取自龍灣水庫。云潭鎮水源為云潭水庫。高州水庫上游片區水源為地下水及河流水，水源相對充沛。水量供需平衡分析如表1所示。

表1 水量供需平衡分析

2.4 規劃方案的確定

2.4.1 水廠規劃建設分析。良德與石骨庫區范圍內均有合適場平條件，場地標高均在100m以上，有條件建設大水廠。綜合總體布局思路，統籌現狀水廠、人口發展和水量供需平衡分析如下。

（1）中心片區遠期設計用水量為150000m3/d，現狀水廠規模無法滿足規劃需求，市第二水廠有預留擴建用地，為強化城鄉供水一體化，規劃擴建市第二水廠，關停金山自來水廠。水源由高州水庫保障，滿足水量要求。

（2）高州水庫北片區遠期設計用水量54700m3/d，整合后新建東岸水廠（60000m3/d）；高州水庫南片區遠期設計用水量74200m3/d，整合后新建長坡水廠（80000m3/d）。水源取自高州水庫，滿足水量要求。

（3）沙田河片區遠期設計用水量20000m3/d，擴建后規模取20000m3/d，水源取自龍灣水庫，滿足水量要求。

（4）云潭鎮片區遠期設計用水量7700m3/d，擴建后水廠規模取8000m3/d，供水水源來自云潭水庫，滿足水量要求。

（5）高州水庫上游片區遠期設計用水量23000m3/d，可擴建各鎮級水廠，整合后總規模為23000m3/d，水源多來自地下水及河流，上游為河流發源地，水源充沛。

全市整合后主要規劃10座自來水廠，總設計規模341000m3/d，其余16座鎮級水廠逐步關停或保留作為備用水源，擴建和保留的水廠同步進行工藝改造或提升。此外，東北部部分偏遠農村因地勢高差大，集中供水難度大，規劃擬新建307套分散供水設備，同步完善村級供水管網，保障區域供水。規劃情況如表2示。

表2 某市水廠規劃一覽表

2.4.2 管網規劃建設分析。管網規劃方案的確定與城鄉供水一體化總體布局緊密聯系。根據供水布局，配水干管主要沿交通干線輻射，升級改造老舊管網。經管網水力平差計算合理規劃清水池、泵站和補氯點，為實現供水管網“互聯互通”和“增擴”奠定基礎。

（1）主力供水管網規劃。中心片區供水由市第二水廠處理后加壓供水。市第二水廠現有原水管道為DN1200鋼管，水源地與水廠進水口位置有35m左右高差，自流方式僅滿足近期用水需求。此外，該原水管道為單管，一旦損壞影響原水輸送，為提高供水保障率，規劃增設一根DN1200原水管，滿足遠期供水需求。

在良德庫區范圍和石骨庫區范圍分別選址新建東岸水廠和長坡水廠后，原水就近提升至兩水廠，經一凈水工藝處理后通過主干供水管網輸送至各鎮區。兩新建水廠之間建設聯通管，形成互聯互通格局，提高供水保證率。另外，考慮到沙田河片區的水源水質、水量變化波動大，將高州水庫北片區主干供水管網延伸至沙田河片區，進一步提升該鎮的用水保障度。

（2）各鎮、街管網擴網規劃。規模相對較大的村鎮，管網布置形式以環狀或環、樹狀結合為主，而規模較小的村鎮，可采用樹枝狀。鋪設水廠至鎮區、鎮區至村配水管網；配套村內及入戶配水管網，安裝遠傳水表。

3 規劃方案研究總結

城鄉供水一體化區域統籌十分重要，應在規劃階段把控全局，合理布局，實現水資源共享。規劃階段需要研究的重點有大水廠近水源與近供水對象的建設選擇、原水重力供水與加壓供水的選擇、原水管與清水管的建設選擇以及規劃與現狀管網的銜接等。結合本應用實例分析，可總結得出如下結論及城鄉供水一體化一般技術路線（圖1）：

圖1 城鄉供水一體化規劃研究技術路線圖

城鄉供水一體化研究前應對取水與用水的時空分布、現狀地形分布、現狀管網布局、現狀片區用水量情況、水廠運行情況等做重點分析，以便于提出規劃方案；

城鄉供水一體化并非盲目將所有城鎮、農村的管網聯網成片，因充分尊重現狀水廠、現狀管網的情況下因地制宜，能集中解決供水問題的可實現一體化供水，但一體化供水不經濟、實施難度大的區域宜保留其現狀供水格局，即采用集中與分散相結合的供水模式；

供水對象非常分散，且鄉鎮供水覆管網蓋率低的情況下，應優先選擇近水源建設大水廠，管網擴網以建設清水管為主，一方面可滿足就近取原水的需要，另外新建供水管可沿途分散至各個集中供水點，節省建設投資；

規劃前應詳細分析各區域現狀供水主干管，建設后的大水廠配水管應以聯通各片區主干管網為主，通過主干管網的接入激活現狀成片的配水支管。

4 結束語

總體而言，在國家鄉村振興發展戰略的大背景下，城鄉供水一體化在保障農村飲用水安全、優化農村供水格局、早日實現城鄉融合發展和區域協調發展上意義重大。而開展前期供水一體化規劃研究能加快城鄉供水一體化的實施進程，進而可實現供水模式從分散獨立、簡陋、自建自管向集約、科學、智慧化轉變，是對水資源的高效配置，能夠為水源穩定、水質安全和工程運行提供保障，但也應注意因地制宜地開展城鄉供水一體化建設，避免一刀切的集中供水模式。