山区乡镇供水巩固提升工程设计要点分析-以贵州湄潭县为例

章涛

摘要：基于山区乡镇普遍存在供水设施落后，建设标准低，现有工程建设质量差等现象，以湄潭县供水巩固提升工程为例，经过调研分析现状存在的问题，从供水模式和规模的论证、水处理工艺选取、管网和增压工程的建设，提出主要设计应注意事项，为同类型工程设计和建设提供参考。

关键词：乡镇供水、巩固提升、供水模式和规模、水处理工艺、管网和增压工程

0 前言

山区乡镇不同于平原地区，具有地质地貌复杂，地形高差较大，人口分布分散，用水量少水价收支不平衡，供水设施建设困难等特点[1]。山区山泉水、溶洞水、以及河流等水资源相对较为丰富，但依然有较多的人口面临饮水困难和饮水安全性差的问题，形成工程性缺水的现象。本文以贵州湄潭县城乡供水巩固提升工程为例，通过实地调查和分析现状供水工程存在的问题，归纳总结实际设计过程中需重点注意事项，为类似山区乡镇供水工程的建设提供一定的参考。

1现状调研及主要存在的问题

湄潭县位于贵州省遵义市，属于典型的西南山区县，县域范围呈南北狭长分布，地形北部和西南部较高，中东部偏低，海拔范围位于460米~1600米之间。特殊的山区地形导致湄潭县供水方式较为分散，通过收集资料显示，湄潭县全县20m³/d以上的供水工程共400余处，多为村民自建小型供水工程。以乡镇集镇区和大型村寨为服务范围的，千吨规模以上较为集中型的供水工程共10余处。

根据实际调研，湄潭县乡镇供水现状主要存在的问题有：1、部分管网漏损率较高，水资源浪费较大，漏水现象严重，抢修频繁；2、多数现状供水工程无水处理设施，已有水处理设施大部分因运行维护管理不当导致停用。3、消毒方式简易或无消毒；4、用水计量不完善，存在偷水现象，现状水表基本为传统机械式水表，依靠人工抄表存在管理漏洞。

2供水模式和规模

湄潭县中心城区已形成较为成熟和统一的供水系统，本次讨论范围主要为乡镇集镇区及其周边大型村寨。

供水模式的选取应结合地形特点、水源条件，并与现状供水工程相结合，通过技术经济综合比选后确定[2]。供水模式是影响水处理设施和管网造价最主要的因素。设计供水模式前，应进行充分的供水范围的调查，合理选择集中或分散的供水模式。常规比选方法，可通过对比分析，新建独立小型村级供水工程与集中供水工程延伸覆盖各自的造价，从而得到最优供水方案。当供水范围内，不同片区的地形高程差别较大时，应采用分区供水的模式，实行高区高供，低区低供。湄潭县乡镇供水巩固提升工程，共包含12个乡镇，共新建或改扩建镇级供水工程12处，独立村级供水工程9处，20余座村寨经设计整合纳入集中供水。

水源的选取，经复核在满足供水保证率和源水水质的前提下，应主要沿用现状水源；部分地区结合新建水库的作用和用途，满足规划兴利库容和水文条件下，应将地下水水源改为水库水。

供水规模应结合《村镇供水工程技术规范》（SL 310-2019）和当地实际需求进行需水量预测后确定，需水量=最高日居民生活用水量+公共建筑用水量+饲养畜禽用水量+企业用水量+消防用水量+浇洒道路绿地用水量+管道漏水与未预见用水量[3]。

最高日居民生活用水定额是需水量预测最主要的参数，定额的选取应通过调查现状居民生活用水量，卫生洁具的配置程度，以及结合现行国家或者地方规范进行选取。

用水人口数量是设计供水规模的基数。随着国民经济的发展，越来越多的乡镇居民搬迁进入城市，乡镇常驻人口的自然增长率普遍较低。用水人口数据需结合集镇区总体规划，以及当地政府部门对常驻人口的统计进行选取。

其他用水量结合实际和现行规范进行选取。

3水处理工艺

乡镇供水工程水处理工艺的选择应根据水源类型及水质特点采用经济合理的处理工艺。根据湄潭县源水水质分析，湄潭县源水水质较好，主要超标污染物为浊度，溶解性固体含量及总硬度均较低，均未发现重金属及其他毒理性指标超标的现象。结合实际工程经验，以及常用水处理设备的处理能力，湄潭县水处理工艺选择原则主要为：

当采用地下水为水源，源水浊度常年位于3NTU以下，且工程建设条件受限时，可采用直接消毒的处理方式；

当采用地表水为水源，源水浊度常年位于3NTU以上，20NTU以下时，可采用过滤+消毒的处理方式；

当采用地表为为水源，源水浊度常年位于20NTU以上，500NTU以下时，可采用混凝絮凝+沉淀+过滤+消毒的处理方式。

当源水浊度常年较高，位于500NTU以上时，可根据实际情况增设预沉淀。

村镇水厂在管理和运行方面，具有运维人员水平差，专业技术人员缺乏的现象，因此工艺选择方面，在满足技术经济可行性条件下，应采用简单易操作，基本满足无人值守的工艺。

4管网工程

管网工程设计应根据当地实际的用水习惯，和水厂供水模式，合理选择变化系数，避免产生管径偏大导致不经济，或者管径偏小导致供水不安全。由于山区村镇人口分布相对分散，人口基数较小，管网水力计算时管段流量如采用定额法则导致水量计算偏小，导致管网管径设计偏小。本文提出在设计管网管段流量时，应考虑平均每户的给水当量以及最大用水时卫生器具的平均出流概率。

管材的选择应结合现场施工条件，合理选择埋管或者明敷的施工方式，经技术经济比较后确定。根据实际调查，现状供水管网主要存在以下问题：1、地质砂石含量高，开挖施工难度大，管道覆土不足；2、受地形影响，管线转弯较多，存在超过管材允许转弯角度，或者超过允许弯曲半径的现象；3、地形高差较大，明敷管道镇支墩强度不足，导致管道运行时接口脱落。管网路径设计时，应充分考虑现场施工条件，尽量采用平直的管网路径，管网覆土应满足规范标准，条件受限不可埋管时采用明敷。管材选取，常规条件下埋地管材优先考虑PE实壁管，明敷段管材优先选取球墨铸铁管，架桥或者过路处管材优先采用钢管。

由于地形高差分布不均，管网中流量与理论设计值相差较大，供水管网设计时应在支管及支管下游主管设置流量调节阀；地形高差较大时，重力式配水的管网，为防止管道内部形成负压，应在管网高点处设置双向排气阀。根据经济条件合理设置流量监控和水质监控仪器，提高管网运行智慧化程度。

5增压工程

局部小型村寨或者居民户，无稳定水源，不能独立供水，或者经技术经济比选后采用局部增压供水优于独立供水时，应采用局部增压的方式进行供水。常规局部增压供水方式有两种，第一种为管网叠压直接供水，第二种为增压至高位水池后重力式配水。

两种供水方式有各自的优缺点。管网叠压供水采用变频供水，管网内处于稳压状态，当用水量增加时，管网内失压从而反馈给水泵进行变频增压调节[4]。主要优点为采用变频水泵，节约电能，自动化程度高，无需人为操作；主要缺点为当负压检测器故障时会引起管网直抽，导致主管网形成负压破坏，稳压罐的选取应合理，稳压罐偏小会导致水泵频繁启动，偏大造成经济浪费。增压至高位水池后重力式供水的方式，主要优点为遇到停电时，水池内存储的水量满足应急供水需求；主要缺点建设成本相对较高，较难以实现自动化运行，需有人值守。

增压方式的选取应根据当地管理需求，并结合本地供电稳定性进行比选。湄潭县乡镇供水巩固提升工程局部增压方式以管网叠压为主，部分可利用现状高位水池的采用重力式配水。

6结语

湄潭县通过乡镇供水巩固提升工程建设，取缔了部分不稳定水源，新建或者新增水处理设施，优化了供水模式和管网建设，提高了供水保障性安全性。

山区乡镇供水工程应充分结合地形特点、人口分布和水源情况合理选择集中或者分散的供水模式。山区乡镇供水设施和管理水平相对落后，为提高供水系统的安全稳定性，设计时应相对完善，施工时应严格执行标准，在新时代发展背景下，山区乡镇供水系统的建设应考虑增加智慧化设施。

参考文献：

[1]赵志伟,梁志杰,李莉.城乡统筹背景下农村供水面临的挑战与解决对策[J].净水技术,2021,40(10):

[2]孙莉,何金义.农村供水工程供水模式探讨[J].中国水利,2021(05)

[3]宋军清.农村供水工程配水管网设计[J].中国科技信息,2018(02):

[4]李钢,张敏.变频恒压供水控制系统的研究与设计[J].电子设计工程,2022,30