福建泉州市泉港区农村饮水安全工程设计及应用

钟华芳

（泉州市水利水电勘测规划设计有限公司，福建 泉州 362000）

农村饮水安全不仅有助于维护农民的利益，增加农民的福利，促进“三农”问题的解决，而且对实现可持续发展和全面建设小康社会有着重大意义。随着当前社会主义新农村建设的不断推进，农村饮水安全工程日益成为国家和社会最关心的问题，也是目前最迫切需要解决的民生问题。

泉港区涂岭镇规划内20个行政村存在饮水不安全问题，涉及人口共48479人，其中涂岭镇农村饮水安全（一期）工程已解决其中6个行政村11306人饮水不安全问题，本次设计为涂岭镇农村饮水安全（二期）工程，拟解决37173人饮水不安全问题，共涉及14个行政村。

1 泉港区涂岭镇饮水安全存在的问题

涂岭镇农村饮水安全（二期）工程涉及到的工程区目前主要通过打井取用地下水或引用地表水的方式解决饮水问题。随着城乡生活污水排放量和农药、化肥使用量的增加，地表水水质不断恶化，给当地村民身体健康带来严重危害，且过量开采地下水导致地下水位下降，甚至有的水井已经枯竭，有的靠近化粪池，而且水源很容易受到季节性影响，使得供水量和水质无法得到保证。通过走访调查，村民对农村饮水安全工程项目实施的呼声很高。根据实际情况，本次各供水区主要采取管网延伸供水，个别偏远自然村采用打井供水来解决居民饮水不安全问题。

2 泉港区涂岭镇饮水安全工程设计

2.1 水源选择

在对农村饮水工程进行设计的时候，应结合该地现状与未来发展的需求进行水源选择。所选水源应水量充足、水质优良，符合相关水质标准。具体实施过程，还应安排专门人员对水源的出水量与水质进行抽水试验，并将试验结果及时报送至相关部门。

地下水由于受到环境影响比较小，水质通常比较好，并且水量稳定、分布广泛，所以，可以考虑作为水源使用。

2.2 水源工程设计

水源工程是农村饮水安全工程的重要组成，由于农村地区水源形式多样，因而需要设计人员结合水源出水量、水源总量等客观情况，进行科学合理的水源取水建筑设计。水源工程建筑物的设计形式主要包括以下几种类型：

（1）根据水源地水量进行平衡计算设计，对水源地的水量进行科学测算，若每个月所能够实现的供水量不能满足实际的应用需求，而全年水量却能够满足，便需要应用大坝进行蓄水，在水源地的适当区域建设大坝，并进行库容量测算，以保障实现水资源的合理调配。泉港区涂岭镇年降水量1291 mm，全区淡水资源总量（含地下水）为 2.58亿 m3，是个水资源相对匮乏的地区，人均地表水资源占有量仅有634 m3。经计算，3座中型水库、3座小（1）型水库及10座小（2）型水库基本可以满足全区农业灌溉用水和部分生活用水。

（2）根据水源地的数量分析水源出水量，若能够满足实际应用需求，则需要在水源地修建保护性建筑物，如封山或者防洪墙等。涂岭镇的农业人口分散，工业废水和废气排放量小且不集中，环境质量状况良好，基本可以满足相应的功能区要求，暂无需修建防洪墙等保护性建筑物。

（3）水源地的出水量能够满足供水需求，但是水源地的高程低于供水应用区域，此时需要利用泵站进行提水，同时还需建设集水建筑物，实现挡水功能；由于泵站能够实现对于水源的人为控制，在很多地区都已经得到广泛应用。若水源地的高程低于供水区，应用机械泵站给水方式；而如果水源地的高程高于供水区，便可以应用重力式给水方式。煻灶村山泉水出水量小，村落位置离湄丰水厂供水主管较远，因此，煻灶村供水水源选择抽取地下水的方式。拟投资约6.5万元，修建打机井1口，新建15 m3清水池一座，配套深井潜水泵1台，配套消毒设备1套，并设置简易泵房1座。

2.3 输水工程设计

输水工程是指将水从水源地运输到集水建筑物的过程，能够对供水过程进行调节和控制。输水工程的设计首先需要确定水源出漏的高程与供水区和高程之间的关系，进而确定应用何种供水方式。采用重力式供水方式能够大幅降低输水环节的应用成本，且应用效果良好，也可以减少农村居民用水费用，因而设计单位需要进行科学的测算，以确定最为合理的输水方式[2]。水泵的供水模式是指水泵从外供水系统取水的方式。通过这种方式，水量的供应更加有保障，而且更加适用于低位向高位供水。该项目的输水管道是驿坂村煻灶自然村机井至高位水池管段，使用水泵进行抽水。由于要确定井的位置，水管的长度暂时设定为100米，实际长度需要进行现场测量。

2.4 二级项目设计

二级项目设计主要应用机械式输水方式的建设方案进行设计。二级项目主要包括泵房建筑、水泵机组安装、上水管道等三个部分。其一，泵房建筑设计，泵房建筑面积的确定需要以水泵机组的应用尺寸作为基础，并保证泵房的建筑空间能够满足水泵机组安装和检修的应用需求，并尽量保证泵房光照和通风良好，其建筑设计需要满足国家相关标准的设计要求。泉港区涂岭镇安全饮水工程项目中，每套加压设备新建1座简易加压泵房，加压泵房根据现场实际地形选址。加压设备位于泵房内中心位置，泵房尺寸为2.5 m×2.5 m×2.5 m（高），四周采用水泥实心砖砌筑，顶部设C25钢筋砼屋面板0.1 m。其二，水泵机组的安装，水泵机组的型号选择主要根据扬水高度、水泵运行时间、上水量以及管径等进行确定，其配套电机功率需要进行准确计算。本工程计划新建机井1口，QJ型深井潜水泵1台。其三，上水管道。上水管道是指水泵进口到扬水高程出口的管段，对整个工程的设计具有重要影响，水泵进口之前的管道口径应大于水泵口径。自然村最大日供水量40.7 m3，供水规模小，供水管道采用单管设计，管径根据设计流量和流量确定（取1.0 m/s）。计算出管的内径为24.5 mm。因此，使用符合国家标准的De32PE100供水管，管的公称压力为1.6 Mpa。

2.5 水处理及调节工程

水处理及调节工程需要将出水口及水处理程序设置在供水区域附近的高台位置。农村饮水安全工程的关键控制环节是水处理环节，水处理的效果直接影响民众的饮水水质。不同地区应当结合自身的水质情况选择合理的水处理设备。如果水处理设备安装在室内环境中，则需要重视室内环境的卫生问题。驿坂村煻灶自然村清水池前设1台CTT-200型消毒剂投加器对源水进行消毒。消毒剂选用缓释氯片，控制水中氯指标为0.3 mg/L～0.5 mg/L。进水设备进、出口设有透明管和阀门，以观察水的浊度和水质取样。

调节工程是应用水塔或者水池对经过处理设备处理之后的合格水进行收集和控制调节。调节工程需要保证其调节环节不受外界因素干扰，确保水不会受到二次污染，同时调节工程还需要满足农村民众的用水需求，具有良好的水资源调控能力。调节工程的容量需要结合实际供水区域和供水用量进行科学设置，酌情考虑调节工程的容积大小，体现因地制宜的设计理念[3]。根据实际情况，该村需要建立高位清水池，清水池采用C20埋石混凝土结构。池底部厚250 mm，侧壁厚600 mm～300 mm，池盖采用120 mm的C25钢筋混凝土，外部用粘土回填夯实。根据煻灶自然村的地形情况，清水池建在村后高地。

2.6 配水工程设计

配水工程主要是将水从调节工程出口配送给各个用户。配水工程的管道设计需要进行逐级设计，从调节工程出口到一级分配水管，再由一级分配水管到二级分配水管，以此类推直至将配水管引入到居民家中。通常情况下配水管会采用管道铺埋的安装方式，管径大小也需要根据供水区域的用水量进行计算和分析，保证配水管径既能够满足村民的用水需求，也能够适用于调节工程的出口。考虑到管道价格，施工条件和经济条件，本项目跨越桥梁和河段的管道采用衬塑复合钢管，直径小于50 mm的管道采用PE100给水管，直径大于等于50 mm的管道采用钢丝网骨架塑料(聚乙烯)复合管给水管。

式中：d为管径（内径），单位：m；Q 为设计流量，单位：m3/s；v为管内流速，单位：m/s。

管道沿程水头损失计算，采用经验公式：hf=il

式中：hf为沿程水头损失，m；l为计算段管道长度，m；i为单位管长水头损失（水力坡度）。

以编号为D1-1的管段为例，设计流量为0.00017 m3/s，流速为0.32 m/s，计算管道内径为26 mm；管道长度85 m，取0.0068，沿程水头损失为0.58 m。

3 泉港区涂岭镇饮水安全工程的有效应用

自泉港区涂岭镇农村饮水安全工程投入运行以来，基本解决了所属辖区的农村民众饮水安全问题。当前泉州市内的农村地区已经实现了自来水的全覆盖，在城市周边农村地区，对城市供水管网进行延伸，扩大城区供水规模，保证城市周边农村地区的用水安全；对于城市管网无法实现覆盖的区域建立集镇联村的供水模式，通过增加对镇级供水单位的建设投入，尽可能将其管网连接到周边乡镇和村落，进一步拓展集中供水管网；对于距离城镇较远、人口分布零散的农村区域，建立村级独立分散性供水模式，建立村级单位的饮水工程，组建村民构建供水联合会对供水工程进行自主管理。通过三层供水体系的改革和建设，实现泉州市泉港区农村饮水安全工程的全覆盖[4]。

为保证饮水安全工程的应用效能，结合泉港区本地地表水及地下水污染较为严重的实际情况，相关部门通过采取多重打击和管控措施来减小人为经济生产和生活活动对自然水体造成的污染和破坏，并制定相应的饮水安全工程管理制度，加大工程的经济投入，定期对水源地的水质进行科学监测，对各级工程单位水处理工作环节的有效性进行检查，对过滤、沉淀、消毒等水质处理环节进行重点质量管控，保证实现对水质的科学监管。同时提升各级主管单位自身的工程管控职责，确保水质检验合格后才能够为民众供水，保证农村地区民众的饮水安全。

4 结语

农村饮水安全工程是民生工程的重要组成部分，我国地域辽阔，不同地区的水文环节、地质条件、农村居民用水情况均存在差异，各地区进行饮水安全工程设计时需要结合自身实际情况，进行科学的勘测、计算和数据分析，保证工程各环节方案设计的合理性。同时为更好地完成饮水安全工程的建设和应用工作，地区还需要加强对饮水工程的有效管控，保证水处理设备能够发挥其应用价值，保障农村地区民众的饮水安全。