水利论文发表浅述农村饮水安全工程设计

　　摘要：为落实“十一五”新农村建设规划，农村饮用水安全工程建设在全国农村铺开。笔者结合四会市农村饮水安全工程设计中积累了一定的经验，农村饮水安全工程设计应因地制宜、多种形式解决饮水困难，应从水源选择、取水构筑物设计，输配水管道设计、净水工艺设计等多方面比选，做出一个最佳方案，使农村饮水安全工程运行费低，水费低。

　　关键词：饮水工程,水源的选择,取水构筑物,输配水管道,净水工艺

　　概述

　　水资源是人类生存和发展不可缺少、不可替代的自然资源，是人类生活和生产的基本保证，也是社会发展必不可少的重要基础性资源、战略性经济资源和公共性社会资源。搞好社会主义新农村建设，解决新农村建设中的饮水困难和安全问题是关键，这既是保证人民群众饮水安全卫生、保障身体健康的有效途径之一，也是解放农村劳动力、提高人民群众生活水平的核心问题之一。

　　四会市共辖13个镇(街道)、121个村委会和31个社区居委会。2010年末常住总人口43.32万人，其中农村人口为325635人。近几年来，在党中央的支持关怀下，四会市建设了多宗农村饮水安全工程，范围涉及全市9个镇(街道)，解决农村9.8912万人的饮水不安全问题。笔者在近几年的四会市农村饮水安全工程设计中积累了一定的经验，通过以下几个方浅述对饮水安全工程设计的看法。

　　一、水源的选择

　　我国是一个水资源匮乏的国家，随着人口的增加和工农业生产的发展，水资源供需矛盾日益突出，水源污染和地下水超采加剧，村镇供水工程的建设和管理应合理利用水资源，充分发挥有限水资源的效益，水源的水质和水量直接关系到供水水质和供水保证率，因此，水源的选择是关系到饮水安全工程能否有效解决农村饮水不安全问题的首要条件，是农村饮水安全工程项目设计中最重要的一个环节。农村饮水安全工程选取水源要满足如下条件： (一)水量充沛，可满足生活用水需要。干旱年枯水期设计取水量保证率，严重缺水地区不低于90%，其他地区不低于95%。(二)水质、水源卫生防护条件应满足《生活饮用水水源水质标准》(CJ3020-93)。(三)水源选择顺序合理。应符合《村镇供水工程技术规范》(SL310-2004)中的一般顺序要求，即优先选用水质良好的泉水、承压水、潜水作水源。来水量比较稳定、无污染等条件。根据四会市水资源开发利用的实际情况，选择地表水作为工程水源的工程很多，如下茆镇农村饮水安全工程利用江谷水库放水渠放水，水源是水库水。也有采用地下潜流作水源，如，龙甫镇农村饮水安全工程中禄村、虎板坑片区，由于该自然村人口少、地势高，选择地表水源距离远且水压不能满足，故水源选择打井取水，节省投资。

　　无论选择哪种水源，对我们设计人员来说，应详细调查和搜集区域水资源资料，有多个水源可供选择时，应对其水质、水量、工程投资、运行成本、施工和管理条件、卫生防护等进行综合比较、择优确定适宜的水源，并且对设计选用的水源应建立水源防护管理制度以及水源监测措施。

　　二、取水构筑物设计

　　取水构筑物是整个给水系统的关键部分，取水构筑物分为地下水取水构筑物和地表水取水构筑物大类。四会市属山区农村，为多山高低起伏地区，地势落差较大，四面环山，而山上植被良好、枝叶茂盛，储水能力较强，来水量充足，来水量比较稳定，水源水质可靠，长流不断，水质清澈，口感清甜，无污染，卫生防护条件好，所以农村饮水安全工程水源一般为浅层地表水为首选，因此，取水构筑物多为地表水取水构筑物。如，迳口镇凤山村、上观村、迎头村三个行政村片区，由于人口多且村庄较集中，故考虑在坑尾水库取水，采用浮船式取水构筑物，采用浮船式取水构筑物的优点：能保证取水头部吸水高度，便于维护及造价低。

　　三、输配水管道设计

　　输水线路包括水源地至水厂的管(渠)、水厂至村配水管网前的管道，输配水管道的设计是农村饮水安全工程能否正常运转的前提。进行四会市农村饮水安全工程输水管道设计时，首先要会同市农村饮水工程管理处技术人员及镇水管站技术人员进行实地踏勘，选择输配水管线时要考虑到今后的新农村建设，道路规划。输水管线布置合理，少拆迁、少占农田，充分利用地形条件，优先采用重力流输水，尽量缩短线路长度。

　　其次，输配水管道管径计算，输配水管道的内径，是由设计流量和设计流速确定，四会市农村饮水安全工程均采用树枝状管网布置，配水管道(网)设计流量，按最高日最高时用水量计算，其管段设计流量按其沿线出流量的50%加上其上下浒各管段沿线出流量计算。应充分利用地形高差来确定管道的经济流速，如，威整镇(荷包湾)农村饮水安全工程农村饮水安全工程采用泵组加压输送用水，由于考虑到农村饮水安全工程对低运行费期望较高，因此，根据该工程的实际情况，综合考虑管道工程造价和运行费用通过经济比较确定，并尽量降低水头损失耗能费占运行费的比率以及事故停泵水锤的危害，管道直径小于150mm时，流速为0.5m/s~1.0m/s，直径150mm~300mm时，流速为0.7m/s~1.2m/s，管径小，管线长取低值。设计人员在设计过程中需经多次校核计算，才能选择出最优的设计管径。

　　最后，管材的选择，随着社会生产力的进步“健康”与“安全”是现代人最为重视的两在主题，根据四会市农村饮水安全工程的现状、地形等特点，在比较各种管材的优缺点后，本着“方便施工、技术选进、经济节约”的原则，输配水管道大部份选用新型节能材料U-PVC管，从根本上解决自来水管道系统中的二次污染问题。

　　输配水管道埋深不小于0.7m，在管道凸起点设置自动进(排)气阀，长距离无凸起点的管段，每隔800m设置自动进(排)气阀;在管道低凹处，设置排空阀，排砂阀门等附属设施。向多村供水时，每个村应设村水表，用户应设户表。视检修需要设置闸阀。

　　四、净水工艺设计

　　农村饮水安全工程水厂的净水工艺是农村饮水安全工程的心脏。净水工艺的选择应根据原水水质，设计规模，参照相似条件水厂的运行经验，结合当地条件，通过技术经济比较确定。核心是因地制宜，采用适宜技术。如，迳口镇其中有个自然村名上村，该村由于为该镇地势最高的村庄，饮水不安全人口只有300人，且该村就近就有一条山坑水流经，经过深入调查与实地踏勘，发现该山坑水源能满足用水量要求，常年低于20NTU，但遇雨天时，其原水浊度会大于20NTU，低于500NTU，瞬间不超过1000NTU，所以选择该山坑水作为上村的供水水源，并确定该水源的净水工工艺，采用粗滤池(二级)+慢滤池。消毒剂→原水→一级粗滤池→二级粗滤池→慢滤池→清水池→供水用户，净水工艺中关键是粗滤池和慢滤池的设计，下面对粗滤池和慢滤池的设计作简述。

　　(一)粗滤池设计：1、山区原水含砂量一般常年较低，原水可不作预沉，粗滤池可设在慢滤池前。2、粗滤池设计滤速0.3～1.0m/h，原水浊度高时取低值。3、粗滤池有竖流式(上向流，下向流)和平流式。本工程选用竖流式。4、粗滤池采用竖流式二级串联时，一级上向流、二级下向流。滤料表面以上水深0.2～0.3m,保护高0.2m。竖流式粗滤池滤料宜选用卵石或砾石，按顺水流方向由大到小分三层铺设。上向流粒径分布：底部16～32mm，厚450～500mm;中层8～16mm,厚度300～400mm;上层4～8mm， 厚度200～300mm。上向流粗滤底部设排水管，冲洗时打开快开蝶阀，隔墙配水孔。

　　(二)慢滤池设计。粗滤后的原水其浊度小于20NTU，再经慢滤池过滤后，出水浊度小于1NTU，慢滤池能很好地去除细菌、病毒、臭味和色度。设计要点：1、布水应均匀：按小阻力配水系统设计，开孔比宜为1%(开孔比为配水孔眼总面积与过滤面积之比)。2、应连续运行：滤速0.1～0.3m/h，进水浊度高时取低值。3、出水口设可调堰或出水管安装控制阀、流量计，控制滤速。4、滤料采用石英砂，粒径0.3～1.0mm,滤层厚800～1200mm。5、滤料表面以上水深1.0～1.3m,池顶高出水面0.3m，高出地面不小于0.5m。6、承托层采用卵石或砾石，自上而下铺设5 层，粒径1～2mm,厚度50mm,粒径2～4mm、4～8mm、8～16mm、16～32mm,厚度均为100mm。7、滤池面积一般小于15m2，可采用底沟集水，坡度为1%。8、滤池长宽比为1.25:1～2.0:1。9、滤池应安装溢流管、放空管，滤池一般分为2 格。10、滤池面积面积计算：F = Q/(T·V)(式中：F —滤池面积，m2;Q —设计规模，m3/d;T—工作时间，24h/d; V —设计滤速,0.1～0.3m/h。)

　　(三)运行管理。慢滤池在过滤初期1～2 周滤膜生成后才能出现清澈的过滤水，而且正常运行2～3 个月后滤料就有可能被泥堵塞，需要人工将表面2～3cm 的砂子刮掉而补充新的砂子或重复利用滤料，重复利用滤料时滤料需清洗干净。

　　五、结语

　　农村饮水安全工程是一项关乎广大农村群众身体健康和生活水平提高的的民生工程，作为设计人员，应具有高度的责任感，使命感，并以主人翁的精精神投入到设计工作中，设计时应首先考虑水源的水质水量情况，项目区的地形条件、电源保证情况等，要因地制宜，在工程设计中统筹兼顾，多方案进行技术经济比选，科学选择最优方案进行设计，不断思考、总结，尤其是在科技发展迅猛的时代，新设备，新工艺、新产品不断涌现，对于我们设计人员，是一个学习的过程，更是一个考验的过程，我们坚信，到2020年，我国基本可以解决农村饮水安全问题。

　　参考文献：

　　[1]村镇供水工程技术规范(SL310—2004)

　　[2]冯春燕.农村饮水安全工程设计的思考[J].科技创新导报，2008，16(1)：44

　　[3]崔招女，刘学功，刘文翰等.农村饮用水净化模式的选择[J].中国水利，2005，19：26-28.