鄧勁方,李連香,曲鈞浦,聞 童
(1.湖北省宜昌市農村供水管理中心,443000,宜昌;2.中國灌溉排水發(fā)展中心,100054,北京;3.水利部農村飲水安全中心,100054,北京)
農村供水是農村基礎設施的重要組成部分,也是實施鄉(xiāng)村振興的重要任務。2021 年,水利部聯合國家發(fā)展改革委、財政部等9 部門印發(fā)《關于做好農村供水保障工作的指導意見》,明確提出要實施規(guī)?;┧こ探ㄔO。湖北省近年提出要建成適度超前、城鄉(xiāng)一體的供水格局,提高農村供水工程的建設標準和質量。湖北省宜昌市馬蹄井村及周邊村多數居民居住在高山坡地上,缺乏水源,該地區(qū)由于農村飲水安全工程建設年代較早及經濟、技術條件差等原因,原建的飲水工程部分水源枯竭,水量、水質均不穩(wěn)定。為進一步提高供水設施運行保障能力,充分滿足建設美麗鄉(xiāng)村的發(fā)展需求,本文以新建馬蹄井供水工程為例,突出抓好規(guī)劃設計的前期工作,詳細介紹工程規(guī)范化建設技術要點,旨在為農村供水工程規(guī)范化建設提供借鑒與參考。
湖北省宜昌市馬蹄井村及周邊村在“十一五”甚至更早時間建設了供水工程,解決了有水喝和通自來水的問題。但受觀念認識、自然地理、經濟技術條件等方面影響,早期的供水工程建設標準不高,近年逐步出現供水水量不足、供水水質不穩(wěn)定、管道老化、漏損嚴重等問題。
近些年來,宜昌市結合鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略實施,在充分征求用水戶意見的基礎上,堅持能集中就不分散、能大則大、能延則延、能并則并的原則,盡可能推行規(guī)模化、集約化供水工程建設,不斷提升農村供水工程規(guī)?;健榱苏w提升農村供水保障水平,解決供水工程布局不合理、水量水質不穩(wěn)定、管網老化和漏損高等問題,馬蹄井村所在鄉(xiāng)鎮(zhèn)結合本地區(qū)農村飲水問題特點,計劃將具備條件的村莊統一實施集中供水,滿足居民生活用水需求。
水利部在2019 年專門出臺了《水利部關于推進農村供水工程規(guī)范化建設的指導意見》(水農〔2019〕150 號),對農村供水工程規(guī)范化建設提出了明確要求,旨在提高工程建設質量,發(fā)揮供水效益。
馬蹄井集中供水工程在滿足供水功能的基礎上,按照國家現行的工程建設法規(guī)和工程設計標準,充分考慮水源保障、水廠建設、管網布局、設施提標、安保提升等內容,合理選擇供水系統工藝和廠區(qū)布局方案,按照節(jié)約能耗、安全高效的原則開展工程建設。本次供水工程主要解決馬蹄井、田家山、火山、付家堰村3 組、鴨兒坪的焦莊等5 片農戶1778 戶和付家堰集鎮(zhèn)7789 人水量水質不穩(wěn)定的問題,建設內容包括水源地取水構筑物、原水輸送管路系統、集中供水廠、供水廠至鎮(zhèn)核心村莊的配水管網系統。通過深入分析總結,提煉以下規(guī)范化建設技術要點。
馬蹄井供水工程在規(guī)劃時,以批準的《五峰縣農村飲水安全鞏固提升“十三五”規(guī)劃》和《五峰縣2019年度農村飲水安全鞏固提升實施方案》為依據,旨在建設安全可靠的供水系統,加快推進馬蹄井集中供水廠建設,建立鎮(zhèn)區(qū)集中、村莊分散的供水體系。馬蹄井供水工程以給水工程專業(yè)規(guī)劃、水資源規(guī)劃等相關規(guī)劃為主要依據,充分考慮改廁、農村二三產業(yè)發(fā)展、民宿旅游、污水處理等鄉(xiāng)村建設發(fā)展用水需求,優(yōu)化工程布局。馬蹄井村作為集聚提升類村莊,需要提升規(guī)?;┧こ谈采w范圍,因此以整個五峰縣區(qū)域為單元考慮,按照能大則大、能延則延的原則,確定馬蹄井供水工程的供水服務范圍,主要包括馬蹄井、田家山、火山、付家堰村3 組、鴨兒坪的焦莊、付家堰集鎮(zhèn)等6 片區(qū)。
要保證供水規(guī)模適中,且與當地經濟社會發(fā)展、鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略等對供水量的發(fā)展需求相協調。為合理確定供水規(guī)模,馬蹄井供水工程開展了詳細的需水量預測,重點包括居民生活用水量、管網漏失水量和未預見用水量的預測,由于供水范圍內沒有規(guī)模較大的用水企業(yè),因此企業(yè)用水量和綠化用水量暫不考慮。在鄉(xiāng)村振興階段,由于供水量遠大于消防用水量,此次不再單列消防用水量,但對消防設施設置進行了統籌考慮;供水范圍內無規(guī)模養(yǎng)殖,因此飼養(yǎng)畜禽用水量不考慮。針對設計供水人口,由于馬蹄井村的特殊性,在人口考慮的時候重點包括戶籍人口、常住人口、流動人口以及高峰旅游人口。居民生活用水定額的確定參考相似規(guī)模的供水工程在高峰期的用水情況,考慮到改廁、二三產業(yè)和鄉(xiāng)村旅游的用水需求,按照80 L/(人·d)計算,生豬用水定額按照35 L/(頭·d)計算,管網漏失水量和未預見水量之和按前2項之和的10%計算,即11.5 L/(人(頭)·d)計算。此外,隨著鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的實施,供水范圍的村莊將會表現出更多的用水需求,綜合考慮到鎮(zhèn)域的未來發(fā)展,本項目將馬蹄井集中供水廠近期規(guī)模確定為982 m3/d。
穩(wěn)定水源的要求已納入“十四五”農村供水新標準中,這就要求供水工程的水源必須要選擇穩(wěn)定水源,要做好充分論證,開展充分的水質檢測。馬蹄井供水工程覆蓋區(qū)域屬于典型的山區(qū)喀斯特地區(qū),區(qū)域內坡度較陡,地下巖溶遍布,水資源匱乏,在對該區(qū)域供用水需求平衡分析的基礎上,優(yōu)先利用牛莊鄉(xiāng)九里坪村八里荒供水水源(泉水)作為飲用水水源,經過兩年的水量考察測算,泉水水源在枯水季節(jié)流量可達0.006 m3/s,豐水期加上地表水源,水量可達1.68 m3/s以上,年平均流量為0.12 m3/s;根據本工程實際運行情況推算,八里荒枯水季節(jié)水源平均產水量為518 m3/d,豐水期平均來水量為145 152 m3/d。鑒于枯水期泉水水量不能滿足設計供水規(guī)模需求的情況,需要利用豐水期進行調節(jié),同時考慮到廠區(qū)用水和水質凈化,決定建設蓄水池,通過建池調節(jié),使水源水量供水能夠滿足供水要求。對泉水近幾年枯水期和豐水期的原水水質檢測報告進行分析,水質良好,大部分季節(jié)的水質可達到《地表水環(huán)境質量標準》(GB 3838—2002)Ⅱ類,枯水期的水質也符合生活飲用水水源水質要求,可以作為生活飲用水水源。水源確定之后,在工程規(guī)劃建設的同時,水源保護工作也應做到“應劃盡劃”。
飲用水水質直接關系廣大人民群眾身體健康和生命安全,供水工程必須要根據水源類型、原水水質及季節(jié)性變化情況、供水規(guī)模、制水成本、運行管理條件等確定凈水工藝。由于原水水質為地表水Ⅱ類水質,應優(yōu)先采用常規(guī)處理工藝,綜合造價及后期運行費用等考慮,馬蹄井供水工程采用混凝—沉淀—過濾—消毒常規(guī)處理工藝。從泉水取水后通過輸水管線壓力流至凈水廠,水廠設有調節(jié)池進行水量調節(jié),原水通過提升泵加壓進行混凝、沉淀、過濾,然后出水進入清水池消毒,最后通過管網供給村莊用戶,并將系統產生的污水及污泥外運。
馬蹄井供水工程在建設與改造現場施工過程中,以安全生產為底線,建立了安全生產管理制度,嚴格做好建設質量檢查以及原材料質量檢驗,做好安全風險管控。按照國家現行的工程建設施工及驗收規(guī)范執(zhí)行建、構筑物的施工,根據施工規(guī)范和施工經驗設置施工縫或后澆帶,保證施工質量滿足設計要求。嚴格控制混凝土的水灰比,采取養(yǎng)護措施,減少混凝土的體積收縮。深基礎施工時采取支護措施。試水水位以工藝圖設計水位為準,試水完畢方可回填。
供水管網建設與改造,首先要合理布局管網結構,供水工程在管網布局時充分考慮供水規(guī)劃、供水安全、水質水壓要求、節(jié)能降耗、外部污染、消防、排水等因素,盡可能將所有不利情況發(fā)生的可能性降至最低。在供水管材選擇的過程中,對現行常用的管材進行了充分的技術經濟比較,按照承壓性能好、使用壽命長、耐腐蝕性能強、易安裝、抗震及便于施工等原則進行選擇,結合宜昌市其他區(qū)類似集中供水工程項目經驗,最終選擇給水PE 管(PE100 級),管道公稱壓力為1.0 MPa,并埋設至凍土層以下。輸配水管網根據山區(qū)高程做好安全調控,設置了必要的減壓池、減壓閥等減壓措施。
為了提高馬蹄井供水工程的自動化和智能化水平,馬蹄井供水工程建設了水廠自動化監(jiān)控系統。主要建設原則為保障自動化監(jiān)控設備和儀表是現行市場主流產品,并且整體自動化系統可靠性高、使用方便、安裝和維護簡單、價格合理。結合水利部推進“四預”功能建設,馬蹄井供水工程實現的功能主要包括:在預報和遠程控制方面,實現對關鍵工藝設備、水泵機組下達起停指令,實現遠程控制,同時對各生產車間進行實時監(jiān)控,并采集、存儲、分析、匯總及打印數據信息;在預警方面,實現對設備或工藝環(huán)節(jié)故障的報警,并根據報警情況切換到手動控制模式,水泵、消毒設備則會切換到備用設備;在預演方面,通過對系統數據趨勢、歷史數據和預警信息分析,確定相應故障的影響范圍;在預案方面,結合相似水廠運行經驗,制定水廠應急供水預案,并根據應急情況采取對應的措施。
馬蹄井集中供水廠遵循“安全規(guī)范、整潔衛(wèi)生、舒適美觀、環(huán)境友好”的原則,根據廠內各部分用地功能將廠區(qū)劃分為2個主要區(qū)域,北側為生產區(qū),南側為生產管理區(qū),各區(qū)相對獨立,便于維護和管理。各區(qū)間通過道路或綠化帶進行分隔。工藝流程在生產工藝節(jié)能高效的基礎上,做到廠內環(huán)境清潔整齊、廢水廢物合理處置、廢氣噪聲嚴格控制。對廠區(qū)內蓄水池與院墻之間的空閑地段和池頂裸露面進行綠化,在水池四周栽植一排大葉黃楊,其余空閑地種植麥冬。水池上部沿水池邊緣種植一排千年矮,中間采用撒金柏栽植成一個橢圓形“水”的圖案,其余空地種植麥冬或野生蘭草。重視標識標牌建設,設立了公告宣傳等各類標識標牌,重點設立工藝構筑物、管線、道路、巡檢路線、安全警示、制度流程等標識標牌,做到規(guī)范統一。
農村供水安全是鞏固拓展脫貧攻堅成果的底線要求,是全面推進鄉(xiāng)村振興的一項重要內容,規(guī)范化的前期工作和工程建設是保障農村供水工程如期發(fā)揮效益的關鍵和核心。農村供水工程的建設與改造堅持以城鄉(xiāng)融合發(fā)展以及規(guī)?;┧疄榘l(fā)展方向,充分考慮工程總體布局、供水規(guī)模、水源論證、水質保障、管網布局、智能供水、美化環(huán)境等內容,以整體提升農村供水保障水平為目標,綜合比選技術對策和設計方案,提升農村供水保障水平,更好地支撐當地經濟社會發(fā)展和鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略實施。