浅谈农村饮水安全工程优化设计

浅谈农村饮水安全工程优化设计

闫宁

闫宁

榆林市城乡供水管理办公室陕西

摘要：农村饮水安全工程作为农村地区社会经济发展的重要基础设施，是提高农村地区群众生活水平、建设社会主义新农村的重要条件。下面本文就农村饮水安全工程设计过程中存在的部分问题进行简单探讨。

关键词：水源选择；供水管网；供水规模；

一、优化农村饮水安全工程设计

1、水源选择优化

水源的选择是关系到农村饮水安全工程能否有效解决饮水不安全问题的首要条件，是农村饮水安全工程项目设计中最重要的一个环节。

农村饮水安全工程选取水源需要满足如下条件：⑴水量充沛，干旱年枯水期设计取水量的保证率，严重缺水地区不低于90%，其他地区不低于95%。当单一水源水量不能满足要求时，可采取多水源或调蓄等措施。⑵水质良好，便于卫生防护。地下水源水质符合《地下水质量标准》（GB/T14848）的要求，地表水源水质符合《地表水环境质量标准》（GB3838）的要求，或符合《生活饮用水水源水质标准》（CJ3020）的要求。当水源水质不符合上述要求时，不宜作为生活饮用水水源。若限于条件需加以利用时，应采用相应的净化工艺进行处理，处理后的水质应符合《（村镇供水技术设计规范》要求。⑶符合当地水资源统一规划管理的要求，并按照优质水源优先保证生活用水的原则，合理安排与其它用水之间的关系。即优先选用水质良好的泉水、承压水、潜水作水源。来水量比较稳定、无污染等条件。⑷对于一些地表水欠缺需要打井的地区，井群位置和井群系统的选择与布置方式对整个给水系统都有着很大的影响，从水文地质条件及用水条件出发，主要从以下几点考虑：取水点应设于补给条件好、渗透性强，水质及卫生环境良好的地段；尽可能接近主要用水地区，井距要合理，力求降低取水和输水电耗、取水井及提水管道长度、配水管网的造价；取水井应尽可能垂直于地下水流向布置，以求充分利用含水层；考虑施工、及后期的管理和维护方便度；尽可能考虑防洪及影响地下水水量，水质变化的各种因素。

进行井群布置时，一般遵循以下几个步骤：①通过了解和核对现有水文地质资料，根据含水层埋藏条件、厚度、岩性、水力状况及材料设备、施工条件，初步确定管井的形式与构造。同时根据地下水位、流向、补给条件和地形地物情况，初步选择取水设备形式和井群布置方案。②按有关理论公式和经验公式确定单井的出水量和对应的水位降落值，并在此基础上结合技术要求、材料设备和施工条件，确定取水设备型式和容量。对于井群系统应考虑井群互阻对出水量的影响，必要时应进行井群互阻计算，确定管井数目、井距及井群布置方案。在选择井数时，需设置一定数量的备用井。③根据上述计算结果进行管井构造设计，包括井室、井壁管、过滤器、沉淀管、填料的构造尺寸、材质、规格。最后，对过滤器进行校核计算，检查过滤器周围含水层的渗透稳定性，防止漏沙。

农村供水工程的类型较多，但水质水量差异较大，取水方式分散。在选择水源时，应因地制宜，进行多方案的经济技术比较和论证来确定，使之达到安全可靠、技术先进、经济适用。正确地选择给水水源不但可以保证充足的水量，安全的水质，还可以节约工程投资，运行成本，便于施工管理及卫生防护。

2、供水管网优化

农村供水管网的优化设计比较复杂，包含的内容较多，主要有：流量的设计、管网流量的分配、管线的选择、节点的分布、管网布置形式的优化、管网压力控制、管网的附属设施的设置等。

管线布置合理与否对管网运行的安全性、实用性与经济性至关重要。农村用户较为分散，供水距离较长，时变化系数大，用水安全用水系数普遍要求不高。因此，设计人员在设计输水管道时，首先要会同水利相关部门工程技术人员进行实地勘查。选择输配水管线时要考虑近远期结合和分步实施的可能；与当地规划相结合，结合实际布置；减少公路、铁路等障碍物；充分利用重力条件，优先利用重力流供水；尽量减少拆迁和少占农田等等。例如在新建水厂的管道走向和已建水厂的重新铺设管道走向上由水利部门、交通建设部门共同协商，避免发生管道重新铺设的问题。同时，应该根据实际情况考虑村民的远期规划问题，在新规划的居民点上要做相应的规划，适合农村抗震安居工程，避免工程重复建设，最大限度地发挥饮水安全工程的效益，使农村饮水达到国家颁布的安全饮用水标准。

管材选取也直接影响到工程的使用年限。以前大部分是PVC管，耐冲击强度较差，低温条件下易脆，易老化，时常有管道爆裂、漏水现象，致使水厂不能正常供水，现在大多采用PE管，在大规模集中供水工程中，较大管径的管材也采用钢管，加大工程的安全性。由于输水管道负担全系统供水，且压力较高，所以它的安全运行问题始终被设计部门所重视。输水管道常见的事故是爆管，引起爆管的原因主要有：温度应力、管材质量、施工质量、地质构造和水锤等管道中的气囊虽然不能直接造成水锤，但可借助水锤造成危害。在地形起伏地段，要求输水管道的最高点设排气阀。综上，根据内水压力选择管材，根据经济指标选择管材，对地质、地形条件差（陡坎、跨河、跨路、跨沟段）建议选取离心球墨铸铁管或钢管。

合理进行水力计算。在压力较高且超过管材允许压力的地段，应设计减压阀或减压池，减少压力，保证输水管道安全。在管道的设计上还要设计出最经济的管径，使管道造价和送水费用二者之和最小，在设计中，常采用平均经济流速来选择管径，按此流速求出的管径，只是在经济上最有利的近似值，设计上需要多次校核计算，才能满足选择最优的设计管径。

3、供水规模合理确定

农村安全饮水工程的设计首先需要对供水工程的供水范围进行确定，确定供水规模时，应综合考虑现状用水量、用水条件及其设计年限内的发展变化、水源条件、制水成本、已有供水能力、当地用水定额标准和类似工程的供水情况。联片集中供水工程的供水规模，应分别计算供水范围内各村、镇的最高日用水量。

目前农村安全饮水工程的用水量的计算主要以居民生活用水为主，其他用水量均以居民生活用水量乘以不同的百分数计算求得。用水量大小与经济发展水平、城镇规模、城镇化水平、人口增长速度、工业生产结构、牲畜饲养量等社会经济发展指标相辅相成。由于用水系统的复杂性，无法建立一个确定模型对它进行描述，所以绝大多数需水量预测方法都是建立在对历史数据的统计分析基础上，不同之处仅在于数据处理方式及应用特点。

二、结束语

总之，农村饮水安全工程是一个复杂的系统工程，影响因素众多，仅从其中几个方面进行分析具有一定的局限性。随着工程的大力发展，相应的问题将愈来愈多。需要设计人员在设计过程应不断思考、总结，从而完善农村供水社会化服务体系、保障农村饮水安全。合理开发和利用水资源至关重要。合理开发和利用开发水资源特别是对于水资源比较匮乏的地区的全面发展具有决定性的意义。

参考文献:

[1]《村镇供水工程技术规范》(SL310-2004).中国水利水电出版社

[2]倪福全，邓玉等.《农村饮水安全工程设计、施工与管理》.中国水利水电出版社.2017

[3]周伟斌.《中国农村给水工程规划设计手册》.化学工业出版社.2013