集中供水在丰县农村饮水安全工程中的应用探讨

王丽君丁端锋陈 栋陈 艳

科技推广与应用

集中供水在丰县农村饮水安全工程中的应用探讨

王丽君1丁端锋2陈 栋3陈 艳1

一、丰县集中供水现状

集中式供水是一种由水源集中取水，经统一净化处理和消毒后，通过输配水管网送到用户或者公共取水点的供水方式。集中取水、净化、消毒和严密的配水管网输水能防止水在运送过程中受到污染保证水质，能够保证居民用水的安全。农村供水工程现阶段建设所倡导的主体供水方式就是建设跨村镇、规模化的区域（联片）集中供水工程。

丰县地处江苏省最西北部，属饮用水高氟区，浅层水含氟量平均值超标4～6倍，极值超标16倍，被国家卫生部确定为江苏省9个高氟县之首，农村饮水安全形势十分严峻。为了解决丰县农村饮水的不安全问题，需要对丰县分区分片建设集中式供水水厂。

截至2012年底，丰县农村总人口共有106.6054万，其中集中式供水人口为93.5716万，分散式供水人口为13.0338万。按水源类型分类，全县集中式供水水源全部为地下水。丰县自2004年起开始实施农村饮水安全工程，2004～2012年，丰县农村饮水安全共新建水厂34处，钻打水源井134眼，总投资29505万元，涉及全县14个镇，306个行政村，解决68.1040万人的饮水不安全问题。

二、丰县集中供水设计实例及创新点

1.工程设计

本文以丰县2011年度农村饮水安全工程建设项目顺河镇顺河水厂为例进行设计。

（1）建设规模

集中供水设计要根据现状人口预测规划水平年人口，结合牲畜量确定生活用水量，然后将生活用水量、公共建筑用水量、未预见水量及管网漏失量等汇总后进行供需平衡分析，确定工程的建设规模。

丰县2011年度农村饮水安全工程建设项目顺河镇顺河水厂供水区域包括7个行政村，35个自然村，现状不安全人口15294人，人口自然增长率取4.0‰。根据《村镇供水工程技术规范》不同地区的具体水量标准，计算顺河镇顺河水厂设计供水规模及相关流量，详见表1。

（2）水源井设计

根据项目区用水量的计算，顺河镇顺河水厂最高时用水量为114.41m3/h；本设计方案为全天24h连续输水，根据《丰县农村饮水安全工程水资源论证报告》，顺河镇顺河水厂单井出水量为50m3/h。根据供水量要求以及水源井分布位置，3眼井即可满足设计用水量要求，井深200m，位于巩双庙村、连楼村和边庙村。

1）井孔直径

井孔直径应满足《村镇供水工程技术规范》（SL310-2004）：

表1 设计供水规模及相关流量计算表

式中：

Dk—井孔直径，m；

Q—设计取水量，为0.00139m3/s；

Lg—过滤器长度，为20m；

Vj—允许井壁进水流速，m/s。

允许井壁进水流速可按下式计算：

Vj=K1/2/15

式中：K—开采含水层的渗透系数，根据《江苏省丰县地下水资源调查评价报告》渗透系数为0.0000776m/s。

Dk≥0.0139/（3.14×20×0.00007760.5/15）=0.38m

井孔直径取650mm，井管直径为315mm满足设计要求，满足井孔直径大于井管外径100mm的要求。

2）机井结构

水源井设计井深在地下200m左右，动水位埋深为20m左右。

井管采用PVC-U塑料管。上部闭水管采用管径￠315 mmPVC-U塑料管，下部滤水管采用PVC-U塑料管。

（3）管网工程

集中供水工程的设计供水标准必须要满足水量、水质、水压、保证率以及方便程度等几项基本要求，在满足管网布置原则的前提下对管网进行选线布置。

1）人均用水当量

按《村镇供水工程技术规范》（SL310-2004）式（6.0.9）计算：

q=1000（W-W1）Kh/24P

式中：q—人均用水当量，L/（h·人）；

W—村或镇的最高日用水量，为1372.94m3/d；

W1—企业、机关及学校等用水大户的用水量之和，为0m3/d；Kh—时变化系数，为2.0；P—村镇设计用水人口，为16318人。

2）节点流量与水压

根据人均用水当量和节点设计人数，计算出每个节点的出流量。

3）管网计算及选型

根据《村镇供水工程技术规范》进行管网水力计算，设计用聚乙烯管PE100作输配水管道，根据实际调查与计算，dn20、dn32、dn40、dn50的PE100管的管材公称压力为1.6MPa；dn63的PE100管的管材公称压力为1.25MPa；dn75的PE100管的管材公称压力为1.0MPa；dn75以上管材公称压力为0.8MPa。

4）管网联网

由于动用连接管进行供水，其供水线路都偏长，连接管的管径应根据连接点的上级供水管道的管径以及经济因素等方面综合考虑，一般控制在dn90以上。同时，在连接管两头（两个连接节点之后）需要分别设置闸阀进行控制，并且在连接管段的相应位置设置泄水阀和排气阀。另外，对于区域联网的集中供水工程，其连接点的节点水压要确保相同，同时还要满足配水管网中用户接管点的最小服务水头的要求，最后才能进行水泵的选型配套。

根据实际打井位置，井1和井2两眼井距离较近，对井1和井2进行联网。由于井3位置相对较远，联网补给水损较大，供水较困难，因此，设计暂不考虑井3与井1、井2的联网，可考虑与下阶段建成的周边水井进行联网供水。

井1和井2进行联网设计时，距离最近的分别是井1的节点3和井2的节点12，井1节点3之上为dn160的管段，井2节点12之上为dn110的管段，连接管以两者的最小管径考虑，采用dn110的管段，并分别在连接管两端设置闸阀，低凹处设置泄水阀，高凸处设置排气阀。经计算，井1的节点水压是81.57m，井1的节点3水压为80.94m，井2的节点水压80.05m，井2的节点12水压为70.76m，井1的节点3和井2的节点12两者之间的水压相差10.18m，需要将井2及其所属的节点整体增加10.18m，以保证井1的节点3和井2的节点12两者水压相等，即井2的节点水压应为90.23m，除去此点的地面高程36.2m，井2的自由水头为54.03m，即2号水源井的水泵扬程应该按照54.03m的自由水头与相关的泵房出水水损、动水位等一并考虑进行确定。

（4）水泵选型

1）扬程

根据管网水力计算，将不同水源井最大水头损失、用户接管点的最小服务水头与动水位埋深、泵房出水水损累加算泵站扬程。

2）流量

根据项目区用水量的计算，顺河水厂最高时用水量为114.41m3/h，其中南片区82.97m3/h，北片区31.45m3/h，设计方案为全天24h连续输水，设计3个水源井，设计单井出水量50m3/h，故水泵的额定流量为50m3/h。

3）选型

水泵的额定流量应满足用户最高时用水的要求，根据流量扬程进行水泵选型。

2.工程设计创新

（1）采用卫生级PVC-U管材作为水源井井壁管

与传统的铸铁管、钢管、水泥管等井用管材相比，采用PVC-U管材作为水源井井壁管具有重量轻、运输和安装方便，抗腐蚀能力强、耐力性好，水质保证程度高，能耗低，抗破裂强度高、抗震性好，耐磨损，井管连接方式安装速度快，井管综合建井成本低等优点。

（2）水源井采用分散布置，集中供水，相互补充，互为备用

在设计过程中建立供水应急机制，供水方式由分散式供水向集中供水转变，用主管网把水源井串联起来，形成封闭网路，确保一眼水源井水源水质发生变化或需要检修时，其他水源井及时给予补给。

截至目前，丰县农村饮水安全工程已经建成34座水厂，解决了306个行政村，68万人的饮水不安全问题，社会效益和经济效益显著。

三、丰县农村饮水安全工程管理建议

着力深化管理体制改革，建立良性运行机制，落实管理主体和管护责任；强化安全供水意识，加强水源保护和水质检验、检测；加强对运行管理人员的培训，提高管水人员的业务能力和服务水平；集中供水工程实行计量收费，根据《水利工程饮水价格管理办法》，结合农村实际，按照补偿成本、合理收益、优质优价、公平负担的原则合理确定水价，并根据饮水成本、费用及市场供求的变化情况进行调整，逐步做好水价调整工作；集中供水工程走市场化运作的轨道，实现自主经营、自负盈亏，真正实现企业化市场管理；加强用水安全宣传，深入用水调查，采用促供手段，调动用水市场

（作者单位：1.徐州市水利建筑设计研究院 221000 2.徐州市水利局221018 3.江苏省水利勘测设计研究院有限公司 225009）