西部地区农村冬季供水存在的问题及对策研究

2022-12-25徐素红

农村科学实验 2022年20期

徐素红

（上海勘测设计研究院有限公司，上海 200335）

引言

我国西部地区地域宽广，每当进入冬季后气温急剧下降，西部地区冬季气温骤降会引起很多社会性问题，其中农村供水系统冻害就是常见的问题之一。冻害现象给农村冬季供水系统造成严重影响，导致西部地区每年冬季农村群众“吃水难”问题十分普遍，尤其像高寒高海拔的西藏地区农牧民用水异常困难。农村供水系统冻害是指，在冬季低温环境作用下，农村供水工程设备设施会受到冰冻、冻融和冻胀等作用的影响，农村供水系统设备冻害会直接造成农村供水系统设备设施损坏并导致季节性供水中断，对西部地区农村群众的正常生活和生产造成严重影响，冬季农村供水系统冻害已经成为严重影响西部地区农村群众正常生活和生产的社会性问题。因此，防冻保暖工作是西部地区农村冬季供水系统建设和管理部门的重要工作，对于保障西部地区农村冬季正常稳定供水起着重要作用。

1.西部地区农村冬季供水系统冻害的表现形式

农村供水系统由水源、蓄水池、清水池、供水管道、管道闸阀、水龙头等设备设施组成，冻害会出现在供水系统的各个环节。当冻害出现在水源时，常见的表现是水源被冻结，水源冻结会导致水源不能为供水管道正常供水。当冻害出现在蓄水池或清水池时，会增大蓄水池或清水池中水流阻力，进而导致蓄水池或清水池不能正常运行，进而会对供水水量和水质造成影响。当冻害出现在供水管道时，特别是在西部地区夜间气温很低，低温会导致供水管道中的水流发生冻结，从而造成主管道、支管道和入户管道等供水管道堵塞。当冻害发生在检修阀、减压阀、泄水阀、进排气阀等供水系统附属设备设施时，会导致供水系统管道的气压和水压出现异常，直接对供水系统管道的安全造成威胁。西部地区农村用水口大多安装在户外，当冻害发生在用水口时，会导致水龙头冻结无法正常取水，水龙头等供水末端被冻结在西部地区农村冬季供水中最为常见。

2.西部地区农村冬季供水系统冻害的分布特点

我国西部地区大多属于冻土地区，因此造成西部地区农村冬季供水系统冻害十分普遍。按照冻土被冻结后持续的时间长短不同，可将冻土地区分为短时冻土地区、季节性冻土地区和多年冻土地区三种。我国西部地区基本都属于冻土地区，如果农村供水系统管道埋深没有深过冻土层深度，到了冬季就会发生冻害。西北黄土高原地区属于季节性冻土地区，青藏高原则属于多年冻土地区，虽然黄土具有比较好的保温作用，但是当遇到冬季极端气候且供水管道埋深较浅时就会发生冻害。我国西部地区面积广阔，包括西南边陲高纬度和高海拔的青藏高原地区和西北黄土高原地区，这些地区冬季气温骤降，而且低温持续时间长，这就导致农村供水系统冻害问题经常发生。而且随着近些年人类活动导致全球气候发生变化，极端气候时有发生，冬季经常有极低气温出现，一些以往认为不属于寒冷地区的农村冬季供水系统也时常发生冻害。

3.西部地区农村冬季供水系统冻害的解决对策

西部地区农村冬季供水系统设备设施冻害的导致原因大致包括：寒冷气候、冻土层深、冰冻期长等自然原因和防冻技术应用、工程项目设计、工程防冻施工、工程运行管护等人为原因，因此，西部地区农村冬季供水系统冻害的防治就需要基于上述原因进行针对性地预防。

3.1 工程设计方面的预防对策

3.1.1 高度重视西部地区供水项目工程设计

目前我国农村供水系统设计工作主要参考《村镇供水工程技术规范》和《室外给水设计标准》等，这些规范性文件对西部地区农村供水系统中的保暖防冻设计进行了相关要求，为农村供水系统保暖防冻设计提供了可靠参考。西部地区的自然环境相对恶劣，经济发展也相对落后，因此在农村供水系统项目工程建设中应该对项目工程设计工作高度重视，尤其像西藏高海拔高寒地区，应当结合当地特殊的自然环境、经济水平和运管能力等要素开展农村供水项目工程设计及其优化工作，进而确保设计方案的适宜性和合理性，如此才能保障供水工程良好运行，进而为当地农民群众的生产生活以及农村经济发展提供助力。

3.1.2 供水泵房的保暖防冻设计

西部地区大部分地区冬季阳光辐射值在140～190kcal/（cm2.a-1），阳光辐射值高。根据《村镇供水工程技术规范》要求，西部寒冷地区农村供水工程在设计时泵房应当进行相应的保暖防冻设计，目前比较常用的方式是通过太阳能采暖保温装置对泵房进行加热保温，太阳能采暖保温装置不但节能而且环保，同时在一些气候严寒地区，为了达到更好的保暖防冻效果从而保证供水泵房正常运行，还应设计辅助加热装置，常用的辅助加热方式为电加热方式。

3.1.3 建筑物朝向、外形和材质设计

西部地区冬季虽然气候寒冷，但是大多阳光辐射强，因此在对农村供水工程建筑进行设计时，应当最大化利用阳光辐射强带来的热量从而提高建筑物的保暖防冻能力。例如：结合西部地区当地地理特点和阳光辐射条件科学合理的设计建筑物朝向，最大化吸收和利用太阳辐射能，提高建筑物的采暖防冻能力。西部地区冬季多强风天气，热量流失快，因此在对供水工程建设进行设计时应将建筑物外形设计为U形或L形，最大化降低强风导致的热量散失，从而提升建筑物的保温防冻能力。此外，随着建筑材料的发展，在进行农村供水工程建筑设计时，建筑墙面和屋顶应多采用新型吸热保暖材料来增强建筑的采暖保温能力。

3.1.4 取水井材质和取水方式设计

对于西部一些冬季气候严寒且采用户外取水井来取水的地区，在设计取水井时，取水井材料宜选择PVC树脂，因为PVC树脂具有良好的隔寒保暖性。同时，取水井取水方式应设计成“一井两路，冬夏两用”模式，具体来说就是将供水管设计两路，一路专门为冬季取水使用，设计冬季取水管路时，将地面立杆的下部分埋在地下可以防止冬季管道冻害，在地上留出一段立柱安装橡胶软管。取水时将井内的橡胶软管取出打开水龙头即可取水，取水结束后又将橡胶软管挂于井内，天气暖和时则直接通过室外立杆水龙头来取水。

3.2 防冻技术措施方面的预防对策

3.2.1 继承和优化传统保暖防冻技术

西部地区农村供水设备设施冬季冻害会发生在供水系统的各个环节，因此应当从水源到用水端采取从头到尾的保暖防冻技术措施，根据以往保暖防冻工作经验积累，总结出了一些行之有效的保暖防冻技术措施，具体包括：（1）蓄水池、清水池等供水设施保暖防冻措施，根据以往经验，在建设蓄水池、清水池时通过加厚墙壁、加大保温层厚度、增加覆土层厚度能够达到比较理想的保温防冻效果，从而防止蓄水池、清水池冻结，确保取水口水源正常流动进而正常取水。（2）消毒净化设施保暖防冻措施，农村供水系统消毒净化设施由电气控制器、沉淀池、混凝池、过滤池等组成，通常将电气控制器安装在室内，沉淀池、混凝池、过滤池则设置在室外，通过锅炉和火炉加热方式为电气设备保暖，通过调节控制消毒池中水流速度防止消毒池水面冻结从而保证消毒池的消毒净化效果。（3）供水管网和附属设备保暖防冻措施，在供水管网和附属设备施工时，通常遵循着“两头暖、中间深”的原则。具体来说就是在水源端和取水末端做好采暖防冻措施，在供水管网铺设时，根绝当地冻土层的深度和地质地貌尽可能将供水管网铺设在冻土层之下，以防供水管网发生冻害。在无法将管网深埋的多山地和地下水水位较高的地区，在铺设供水管网时通常要遵循着“浅埋+保温材料+覆土”的保暖防冻措施，同时，利用棉絮、泡沫、海绵等材料对暴露在户外的管网进行包裹，此外，夜间将检修阀、减压阀、泄水阀、进排气阀等闸阀内的水排空，防止闸阀内存留的水发生冻结导致闸阀被冻裂。（4）取水末端保暖防冻措施，目前西部地区农村冬季供水系统取水末端常用的保暖防冻措施有：用草帘、塑料布、帆布等覆盖检修井井盖，并用装有秸秆的袋子、泡沫、海绵等对检修井中水表等附属设备进行包裹保暖，用旧衣服、旧棉被棉絮、海绵、泡沫等包裹水龙头，此外，通过将水龙头经常打开保持小水流的方式也能起到防止水龙头冻结的作用。

3.2.2 积极应用普及新型保暖防冻技术措施

从西部地区农村冬季供水系统多年的保暖防冻工作中证实，普通的农村冬季供水系统保暖防冻措施能够取得显著的保暖防冻效果，然而在一些气候极端严寒的西部地区，在极端严寒的恶劣环境下，虽然采取了普通的保暖防冻措施，但是供水系统设备设施仍然会发生冻害，因此，就需要采取新型的防冻措施来防止供水系统设备设施冻害的发生。经过近些年的研究探索，目前发展出了一些较为成熟的农村冬季供水系统新型保暖防冻措施，通过在农村冬季供水系统重要部位的实际应用取得了良好的保暖防冻效果。

3.3 工程建设管理方面的预防对策

农村供水项目工程实施是一个系统性的工程，涉及的环节和方面众多，保温防冻工作从头至尾贯穿于整个项目工程施工环节，因此，为了达到理想的防冻效果，就要重视项目工程实施全过程的施工管理。首先，要严格按照项目工程施工流程和保暖防冻设计要求进行施工，同时要建立和运行项目工程施工全过程监管机制，对项目工程施工从头到尾各个环节进行监督，以保证项目工程施工质量。其次，在施工材料的采购和抽检方面，通过建立项目工程材料统一采购和抽检机制，由专门负责材料采购和抽检的部门统一采购项目工程所需的管材、闸阀、钢材、水泥、保暖材料等施工材料，并严格按照抽检要求对材料质量进行抽检。再次，在工程施工过程中，要严格落实监督检查工作，检查供水管道铺设，保证施工质量，确保供水管道铺设深度符合防冻要求。最后，项目工程验收阶段，要严格按照项目工程验收标准开展项目验收，发现工程建设中存在的质量问题并督促整改。

3.4 工程运行管护方面的预防对策

3.4.1 重视保暖防冻，加强监督检查

农村供水工程主管部门要提高对农村冬季供水系统保暖防冻工作的重视程度，将保暖防冻作为冬季供水系统运管工作的重中之重。首先，要加强对辖区农村供水系统的日常检查，尤其要对冬季农村供水系统的保暖防冻工作加强监督、检查、指导和维修，切实保证保暖防冻措施落实到位，及时发现存在问题并及时完善。其次，建立健全农村冬季供水系统保暖防冻应急保障机制，每年冬季来临前提前储备好相关的设备设施和保暖防冻物资，为开展冬季供水系统保暖防冻和突发事件应急抢险工作打下坚实基础。

3.4.2 加强保暖防冻宣传教育和培训

农村供水系统基层主管部门要加强对农村群众的宣传教育，划定农村冬季供水系统冻害重点区域，以重点区域和新增用水户为宣传教育重点，利用广播、电视、报纸、服务卡、宣传册、手机、微信等宣传媒介像农村群众宣传冬季供水设备设施冻害危害以及保暖防冻防治技术措施，提升农村群众的供水安全意识和责任意识。通过入户宣传、集中宣传、分片宣传、多轮次宣传等方式向农村群众宣讲供水系统入户设施的保暖防冻基本常识和处理方法，提升农村群众供水设备设施保暖防冻防治能力，调动农村群众在供水系统设备设施运管中的主体责任。其次，要加强对农村基层水管员的责任意识、专业知识、维修技能、防冻保暖等方面的教育培训，提高农村水管员的责任心、对供水系统的熟悉程度以及供水管网维修技能水平，并要求水管员做好冬季供水系统冻害巡查和检修工作。

3.4.3 强化运护管理信息化建设

当今社会处在一个信息化十分发达的时代，物联网、大数据、智能化、5G技术等信息化技术层出不穷，信息化技术在管理工作中的应用能够大幅提升管理工作的方式和效率，因此，在一些条件允许的西部地区要强化在农村供水运护管理中积极推广现代化管理技术，构建起自动化、信息化和智能化的农村供水运护管理系统。通过现代化农村供水运护管理系统对供水系统取水、输水、配水和取水全过程进行监测管理，也能结合气象预报数据对冻害风险做出评估和预警。

4.构建西部地区农村冬季供水系统保暖防冻技术体系

我国西部地区在长期的农村冬季供水系统保暖防冻工作中已经积累了丰富的技术和经验，由于西部地区地域宽广，不同地区的农村冬季供水系统保暖防冻工程设计、工程实践和技术措施等均是基于当地的地理和气候特点，因此，保暖防冻技术呈现出区域化和零散化的特点，目前尚未形成系统化的保暖防冻技术体系，也不利于对保暖防冻效果进行系统评估和不同地区之间相互学习借鉴。因此，我国应对西部地区各个地区农村供水系统保暖防冻工程设计、工程实践、技术措施和运护管理进行实地调查，掌握各个地区保暖防冻技术的防冻效果、经济成本、对环境的影响以及运护管理经验等相关资料，并对相关资料进行收集和梳理，构建起西部地区农村冬季供水系统保暖防冻技术评估和交流体系与标准，为保暖防冻技术的科学评估、应用推广以及研发创新奠定基础。