农村规模化供水工程的建设与运营研究

杨静宗 杨在华 尹自萍

(1.保山学院大数据学院，云南 保山 678000;2.云南省施甸县水务局，云南 保山 678200)

我国农村受生产生活规律、农民居住条件、卫生设施水平，以及地理环境、水资源状况、经济发展水平等诸多因素的影响，造成了供水工程规模小、供水分散，多数供水工程计量设施缺失、无水处理设施、供水保障程度不高、饮用水水质达标率低等饮水安全问题[1]。而以上现象与“让人民群众喝上安全水、放心水”的要求不相适应。云南省施甸县酒房乡抗旱应急供水工程(以下简称酒房供水工程)建立了从“水源”到“水龙头”的农村供水管理体系，实现了乡村供水同质、同服务的目标。

1 基本情况

施甸酒房乡面积317.95km2，辖10个行政村、166个村民小组、380个自然村，2019年末总人口26212人。乡境最高海拔2600m，最低海拔600m，村寨分散，文化经济比较落后，属典型的山区贫困乡。自20世纪60年代以来，该乡基本3年一小旱，10年一大旱。特别是2009年秋至2010年春，云南省发生了百年不遇的特大干旱，为历史上所罕见。这场秋冬春连旱持续时间长，受灾范围广，受灾程度深，给云南省的经济社会发展带来了严重影响，尤其是对农业发展、农民增收和城乡群众的生活造成较大影响，造成该乡约2万人及2万头牲畜饮水困难。为减轻自然灾害的影响，提高抗旱应急能力，解决当地人民群众的饮水安全问题，2016年12月酒房供水工程完工。本工程内容主要包括水源工程、水系连通工程、水处理设施、供水管网改造等。

酒房供水工程通过兴建小型水库工程、建设规模较大的集中供水工程，扩建、整合现有规模较小的集中供水工程，实现了乡村供水同质、同服务、同保障的一体化供水模式[2]。

2 农村供水工程规划设计

2.1 工程规模

酒房供水工程年供水量为104.4万m3，供水规模为6820m3/d，供水工程类型为II型。该工程的主要任务是保障酒房乡26212人和50231头牲畜的饮水安全。其主要建设内容为：ⓐ对杨柳洼、打磨山、白石头3座小型病险水库实施除险加固，并通过工程处理消除水库病险，恢复水库蓄水功能；ⓑ新建金星水库1座；ⓒ扩建、整合酒房、杨柳洼、旧寨、摆田等4个片区供水工程，新建水处理厂4座，建500m3调节池4个；ⓓ连村、连片改造供水管网1035.7km。工程总投资2641.61万元。

2.2 供水范围与供水平衡计算

酒房供水工程的供水范围包括所辖的10个行政村和166个村民小组。结合该乡自然、地理、水源等条件，供水工程以集中式供水为主、分散式供水为辅进行规划设计。将10个行政村划分为酒房、杨柳洼、旧寨、摆田等4个片区，并通过片区规模化供水工程的建设，实现乡村供水规模化。酒房供水工程的设计年限为15年，设计基准年为2014年，规划水平年为2029年。人口增长率取6.0‰，农村居民生活用水定额为70L/(人·d)，牲畜综合用水定额为35L/(头·d)。

2.2.1 需水量

依据《村镇供水工程设计规范》，经计算，摆田、旧寨、杨柳洼、酒房4个片区的年需水量为104.41万m3。需水量汇总信息见表1。

表1 酒房供水工程需水量

2.2.2 供水量

酒房供水工程规划水源为杨柳洼、打磨山、白石头、金星水库等4座小(2)型水库，以及狗善人、三岔洼、杨柳洼、白石头等4处泉眼。小型水库供水量按水库多年蓄水资料分析计算，泉眼采用多年实测的最枯流量。杨柳洼水库水源地和打磨山水库水源地见图1和图2。酒房供水工程(P=95%)可供水量为116.5万m3。通过计算分析，酒房供水工程可供水量大于需水量，供水量与需水量平衡。可供水量汇总信息见表2。

图1 杨柳洼水库水源地

图2 打磨山水库水源地

表2 酒房供水工程可供水量(P=95%)

2.3 水处理设施

酒房供水工程设计新建酒房、杨柳洼、旧寨、摆田水处理厂4座，水处理能力分别为960m3/d、2700m3/d、400m3/d、2760m3/d，合计水处理能力为6820m3/d。新建调节池4座，调节池容积均为500m3。

通过检测酒房供水工程水库、泉眼水源水质，发现水库、泉眼水质除浊度和大肠杆菌超标外，其余指标符合饮用水标准。水处理的主要任务是除浊和消毒，设计选用全自动净水装置对水质进行净化。采用集加药、反应、沉淀、过滤、自动虹吸反冲洗、排污等于一体的净水设备，其净水工艺流程见图3。本工程采用的一体化净水设备和次氯酸纳发生器消毒设备见图4和图5。

图3 净水工艺流程

图4 重力式一体化净水设备

图5 次氯酸纳发生器消毒设备

通过规模化建设水处理设施，使水质达到了《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006)的要求。此后，当地的群众喝上了安全水、放心水，并实现了水资源共享、供水同质。

2.4 管道工程设计

酒房供水工程管道主要包括引水管、输水干管、配水主管和配水管网；引水管径根据片区引水量进行分析计算；配水主管的管径根据各设计供水流量进行分析计算；输水干管的管径根据各条配水主管确定的设计供水流量进行叠加分析计算。供水工程管道所选择的经济流速如下：

管径小于150mm，经济流速0.5～1.0m/s；

管径150～300mm，经济流速0.7～1.2m/s；

管径大于300mm，经济流速1.0～1.5m/s。

上述经济流速值根据下式求出：

(1)

式中：Q为管道设计流量,m3/s；v为经济流速，m/s；d为管道内径，m。

计算后选取的管径为标准管径，保证控制点自由水头不小于5m。计算总水头损失时，按沿程水头损失的10%计局部水头损失。通过分片规模化建设引水、输水、配水管网，实现了联村、连片供水，打破“一地一水”，提高了水资源利用率和供水保障率。

3 规模化供水工程建设分析

3.1 投融资模式

以往农村供水工程采用的方式是“国家投资、村建群管”，但存在的问题是群众吃水不交费，供水工程无人管，运行管理困难。酒房供水工程采取了整合投资的方式，实现了融资多元化。除中央和地方财政资金之外，拓展了水利融资渠道[3]，并大力争取政策性、开发性金融机构以及国有商业银行的长期项目贷款支持。

本工程将水库除险加固、消除安全隐患与农村供水进行了有机结合。水库病险治理后恢复蓄水功能，解决了农村供水量的不足。水库建设所需资金由中央和地方财政资金解决。同时，供水工程水处理、管网改造等规模化建设资金除由中央和地方财政资金解决外，不足部分采取了向金融机构融资的方式。

3.2 水系连通

受技术和投资所限的影响，传统的农村供水工程规模小，以分散式供水(水井、水窖、水池、泉眼等)为主，导致水资源未得到合理的开发和利用，面临水源无调节能力、供水保证率低的困境。

规模化建设打破了传统供水模式，并结合当地水资源的情况，统一规划利用水资源。通过采取管网连通、泵站提水等措施，将现有水库、地表水通过水系连通，增加水库调蓄功能，提高了水资源的利用率和供水保障率。

3.3 规模化建设

规模化建设不受行政区划限制，采取工程措施解决工程性缺水问题，统一开发利用水资源。同时，以连村、连片供水为主，分散供水为辅，实现了乡村供水同质、同价、同服务，使人民群众喝上了安全、放心、优质的饮用水，并提高了人民群众的饮水安全感和节水意识[4]。

4 规模化运营特点

4.1 运营管理

酒房供水工程于2015年7月开工，2016年12月完工。2018年2月酒房乡人民政府注册成立了“施甸县天泉供水有限公司”，其性质属国有独资。由该公司对酒房供水工程实行企业化运作和专业化管理。按照“谁投资、谁所有，谁受益、谁负担”的原则，明晰了工程的所有权、经营权和管理权。

4.2 水价机制

天泉供水有限公司推行用水超定额累进加价的制度，对居民生活用水实行阶梯水价。阶梯式水量设置为四级，核定每月每户基本水量20m3，每上浮10m3为1个级差。基本水价1.90元/m3，超过基本水量后的计价标准如下：

用水量20～30m3，水价2.4元/m3；

用水量30～40m3，水价2.8元/m3；

用水量≥40m3，水价3.0元/m3。

公司对农村特困户、五保户实行了倾斜政策，对上述用水户采取每户每月免费供水6m3的政策。同时，养老机构用水价格按居民生活用水价格执行，不实行阶梯水价。自2018年2月开始运营至今，水费收缴率达100%。农村规模化供水工程建设取得了较好的社会效益和经济效益，实现了乡村供水一体化。

5 结 语

通过农村规模化供水工程建设，将酒房乡垂直高差达2000m的山区划分为4个片区。通过水库、地表水的水系连通，并扩建、整合现有规模较小的集中供水工程，实现了连村连片供水(供水量104.4万m3/年、6820m3/d), 解决了全乡10个行政村、166个村民小组26212人的饮水安全问题，使全乡农村自来水普及率达100%，集中供水率达99%，供水保证率达98.5%，让全乡人民群众喝上了安全水、放心水，实现了乡村供水一体化，以及供水同质、同价、同服务。该供水工程规划设计、建设、运行管理取得的经验，可为山区农村供水规模化建设提供有益借鉴。