1、LOW CARBON WORLD 2022/12贵州山区农村供水设计技术探讨施林（中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司，贵州 贵阳 550081）【摘要】农村供水一直都是供水的薄弱环节，为保障农村供水，尤其是贵州山区农村供水，技术设计至关重要。合理可靠的技术设计不仅能保障村民的饮水安全、减少疾病，而且能降低投资，减少后期运维成本。基于此，针对山区供水，结合实际工程案例，分析总结山区供水常见的一些问题及提出技术解决方法。【关键词】农村供水；分区供水；控制点；水损计算【中图分类号】S277.7【文献标识码】A【文章编号】2095-2066（2022）12-0094-030引言在过去几年中，贵州开
2、展的农村饮水工程建设使农村饮水条件得到了明显改善，保障了农村的水源，促进了农村的发展。贵州地处中国西南内陆地区腹地，位于云贵高原，平均海拔 1 100 m 左右，境内山脉众多，年降雨量 1 0001 400 mm，降雨充沛，这使山区农村供水具有特点。只有准确掌握山区供水的特点，才能结合实际情况提出适合山区建设的供水技术方案，结合项目设计分析，总结农村供水技术特点。1山区供水特点1.1水源分布分散，水质水量差异大贵州地处云贵高原，农村供水水源差异较大，水源主要以自流山泉水、地下水、河流湖泊水库为主。部分山泉水及地下水水质水量稳定，基本不受降雨影响，但大部分河流水库等地表水，水质水量随季节变化，每
3、年 58 月属于丰水期。部分村寨水资源充沛，以天然山泉水为水源进行重力供水的村寨都有两个以上水源，水质水量稳定，基本不受降雨影响；而部分村寨距离河流水库等水源较远，集中供水费用高、难度大1。1.2居民居住分散，设计供水规模小受地形影响，村寨与村寨之间、村寨上各家各户等居住分散，高差较大，同时，用水量以人饮及家禽牲畜饲养为主，随着城镇化建设，农村常住人口缩减，同时大部分地区因交通等因素限制，基本无规模化养殖，以家庭散养为主，故用水量还是以生活用水为主，用水规模小。1.3地形地势高差大，管道敷设复杂贵州地形地势陡峭，村民居住的房屋大部分依山而建，有的地方高差可上百米，部分山泉水源还位于断崖峭壁附近
4、，管道沿河岸、山谷、峭壁等非常规地形敷设，存在洪水、落石等安全风险，这给管道的建设及后期维护带来了极大困难。1.4季节性缺水，给水设施难运行部分村寨丰水季节取用山泉水，大部分村民自建或集中共建饮水设施，但这类水源在枯水期往往无法保障水量，村民在枯水季节饮水难，因此，需要从更远的河流或水库取水，对水进行处理后才能供给。但这类工程对于村民来说只能作为枯水季节的补充，使用率低，统一供水建设成本高，后期供水难以运行。1.5专业人才缺乏，运行维护困难集中供水区域往往涉及水泵提升技术，但由于缺乏专业技术管理人员，操作管理不当，水泵等用电设备故障率高、使用寿命缩短，这导致更换频率及运行成本提高，使得运行难以
5、为继2。2山区供水技术设计要点2.1集中与分散结合，灵活应用集中供水的水质水量有保障，集镇周边或居住相对集中的区域可根据水源情况考虑供水一体化，实现统一供水。地势偏远、难以覆盖的区域，可考虑根据当地水源情况分散供水，并确保水质水量，做到安全供给。2.2合理选择取水方式山区取水方式通常需要结合水源类型进行选择。对于山泉水，可采用取水池或拦水堰等取水构筑物，并在进水口设置拦污栅，或单独设置进水室。当采用重力流取水时，进水口处下弯，能有效防止泥沙进入管道，取水口处要避免树叶杂草等物质污染水源，还应根据相关要求将水源点周边划定为保护区，保障饮水安全2。低碳技术94DOI:10.16844/10-100
6、7/tk.2022.12.030LOW CARBON WORLD 2022/12对于河道水库取水，根据设计取水规模及水源情况采用岸边式或河床式取水方式，必要时也可以采用浮船取水。当取集地下水时，可根据地下水形式及相关规范要求取集地下水，具体取水方式要结合具体水源情况进行确定。2.3合理设置分区供水对于地形高差大的情况，需要结合地形考虑分区，分区有利于节水节能，减少爆管漏水，延长管道及附属设施的使用寿命。分区可根据 建筑给水排水设计标准3中按水压 0.45 MPa 进行分区，同时应使居民处水压不超过 0.35 MPa，否则设置减压阀减压，这不仅能节约用水，而且可以让村民有较好的使用体验。供水分区
7、应予以重视，尤其是遇见 U 形地形的时候，好的分区设计，不仅能完成供水目标，而且还能减少投资及后期运维费用。部分水压不满足要求的地方，可根据叠压供水相关规范要求选择叠压供水，对不能采取叠压供水的区域则应设置水池水泵串联供水。当需要减压时，可采用减压阀或减压水池，从项目经验看，水压 1.0MPa 以内采用减压阀减压是可行的，但是对于大于1.0 MPa 的超压情况，推荐采用减压水池进行减压3。2.4合理选择供水路由根据当地地形、现状道路等实际情况，尽量选择短的供水线路，优先沿现状道路敷设，便于后期维护检修，尽量避开地质条件差，后期维护管养困难的路段。当敷设于耕地时，应增加管道埋深，避免村民耕作破坏
8、管道。必须沿河岸、山谷敷设时，需要做好专项设计、支架支墩等保障措施，并用标记桩沿线做好标记。2.5设置调蓄构筑物由于农村用水时间比较集中，夜间用水量比较小，水源匮乏区域可通过设置调蓄构筑物夜间进水，或结合分区需要设置调蓄构筑物等，合理设置调蓄构筑物，可以较好调节水量水压，但是当设置调蓄构筑物时应加强防虫鼠及消毒设施，确保供水安全。2.6设置相关阀门农村供水管道长，地形起伏大，设计中应在高点设置排气阀，在低点设置排泥阀，排气阀有利于排出管道内的气体，排泥阀有利于管道检修和更换、定期排出管道沉积的水和杂质。结合地形及管养条件，合理设置控制阀，直线主管上约每 2.0 km 设置控制阀门，这有利于后期
9、维护及检修。2.7后期运维建议建议建立专业管养机制，有条件实现城乡供水一体化的区域或居住比较集中并需要常年供水的区域，可以成立或委托专业的管理团队进行管养。这既能保证供水设施的正常运行，同时也能节约运行成本。由于农村供水往往需要跨村取水，如果不能有效管理给水设施，不结合实际合理收缴水费，就会出现自来水成了灌溉水的现象，导致村民饮水难以得到保障。为确保工程取得较好实施效果，建议做好以下3 个方面的工作。（1）在各水池进水管上安装液位控制阀，确保水池蓄满后能自行关闭进水阀。（2）对用水实行付费制度，加强宣传节约用水的力度。（3）对加压泵站、供水管道及相关设施加强巡检及维护管理，确保水泵正常运行及延
10、长使用寿命。3案例分析3.1 U形地形设计概况：某村水源取自某河流，经处理后加压至G1高位水池，水池容积 200 m3，水池位于高程936.11 m处，服务 37 个村组、约 6 000 人。居住区最低高程位于 660.00 m 左右，最高处位于 820.00 m，二者相距约 11 km，高位水池与最低配水点高差约280 m，最低点与用户最高点高差约 160 m，水池与最不利配水点高差约 120 m，沿线各村组配水均设置调节池进行配水，属典型 U 形地形山地配水。G1 高位水池近期服务用水量约为 650 m3/d4，水源服务范围内有已建及 新 建 水 池 共 计 19 座，总 蓄 水 量 约1
11、 000 m3。从 G1 高位水池向末端村寨配水的两个方案如下。方案一：自 G1 高位水池引一根主管向某村组调节水池，主管经调节水池后再向村民配水，G1 至 B点管径采用 DN125，B 点至末端村民组段采用DN50。方案一供水平面如图 1 所示，主要用水区域处于本次供水最低点，高差约 280 m。虽然设置了调节水池，但是只有一根主管，为了末端调节池进水，主管不可设置减压阀，这使处于低区的 10 个调节池进水压力很大，处于 AB 段及附近高压范围内的管道均需采用耐高压的钢管。方案二：在 G1 高位水池至 B 点段，主管在静高差约 140 m 附近设置减压阀组（沿线水池进水管需根据压力情况设置减
12、压阀，以满足水池进水自控要求），经三级减压阀减压后进入已建 TJ4 调节池（位于 B 点附近），再在 TJ4 调节池设置水泵房，B 段后段采用水泵加压供水，经水泵加压后送至末端 3 个低碳技术95LOW CARBON WORLD 2022/12图1方案一供水平面图2方案二供水接管平面30 m3的调节水池。方案二供水接管平面如图 2 所示。两个方案的优缺点分析如下。方案一：因地势，需采用约 1/3 长度耐高压的钢管，故一次投资较方案二投资提高了约 40%（此数据主要是受高压管材长度影响）。优点是后期仅靠重力供水，无二次电费产生，运行维护费用主要为运维人员工资及相关设施维护更换的费用；缺点是高压输
13、水爆管率大，维修难度大，用水体验差，末端供水保障低，一次投资大。方案二：设置减压阀，故采用普通 1.6 MPaPE100 管，并增加了加压泵站及配套调节水池等设备，由于水泵服务人口较少，加压泵站投资较少，后期运行电费也并不大。优点是运行压力平稳，水压体验较好，末端供水保障无忧，一次投资较低；缺点是后期运行产生电费，电费调整难度大，运行维护技术要求较高。综上所述，对于地形高差大的区域推荐采用分区供水，这不仅能节约投资，降低输水压力，减少漏损，节约水资源，而且还能提高末端供水保障率。3.2 S形地形设计某村设计服务 9 个村组，共计约 1 500 人，经走访当地村民，结合 3 年实测观察得出，水源
14、枯水期水量基本不受年份影响，2#水源点枯水期出水量约为270 m3/d5，可满足设计服务范围内村民枯水期用水需求。2#水源点至 G1 水池输水路线是典型的 S 形地形，重点对 S 形地形方案进行设计，其输水剖面高程如图 3 所示。由于 2#水源点至 G1 水池输水管需跨过图中最高点 A 点，故设计输水管的控制点为 A 点，2#水源点距 A 点约 2 500 m，故需基于 23 m 高差可用的条件设计管径。采用舍齐变形公式（圆管）计算管径，如式（1）所示。Hy=410/3n22dj16/3LQ2。（1）式中：Hy管道沿程水头损失，m；n管道粗糙系数，取 0.01；dj管道计算内径，m；L管道长度
15、，m；Q管道设计流量，m3/s。由于是重力输水，本次原水输水量按 250 m3/d进行设计，经计算可知，输水管径选用 DN80 可满足要求。4结语山区农村供水因水源总量、地形、环境、供水规模等因素的不同而存在较大差异，农村供水又属于基本民生工程，政府应予以高度重视和大力支持。村寨应有保障供水的具体策略，有条件的村寨实施城乡供水一体化，有利于保障供水，应对偏远或居住分散村民采取综合措施保障饮水供应，同时，应加大节约用水的宣传力度。本文总结山区供水实际工程案例在设计中常见的问题相应的设计及计算方法，分享解读合理分区、选取控制点、管径及计算水损等常见问题的技术经验，供同行进行探讨。参考文献1 王萍.
16、贵州山区农村供水工程设计的研究J.贵州工业大学学报（自然科学版），2008，37（4）：119-121.2 朱生亮，江波，林涛.贵州岩溶山区水资源特点及农村供水保障问题探讨J.绿色科技，2022，24（2）：91-93，97.3 中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑给水排水设计标准：GB 500152019S.北京：中国计划出版社，2019.4 中华人民共和国住房和城乡建设部.镇（乡）村给水工程技术规程：CJJ 1232008S.北京：中国建筑工业出版社，2008.5 中华人民共和国水利部.村镇供水工程技术规范：SL3102019S.北京：中国水利水电出版社，2019.作者简介：施林（1989），男，汉族，贵州贵阳人，本科，工程师，主要从事市政给排水工程设计工作。图3输水剖面高程200406080100120140160高程差/mG1 水池2#水源点BC36.723.0120.9A低碳技术96