農村既有水源地供水工程改造實踐

向雪枚

(韶關市利源工程建設有限公司,廣東 韶關 512000)

0 引 言

隨著自來水的全面普及,農村過去沒水喝,缺水喝的階段儼然已經過去,但在我國農村供水的發展才剛剛起步,與國家經濟的發展水平不相適應。農村自來水的供水源安全和穩定得到不到保障,無形中制約了農村的工農業發展[1-2]。為了統籌城鎮和農村發展,縮小城鄉差距,從根本上促進農村的繁榮,必須加強農村供水工程的標準化建設和規范化管理[3-4]。農村經濟社會的發展也對鄉鎮水量、水質以及供水保障程度提出了更高的要求,亟待全面推進農村供水體系建設,滿足經濟社會的發展需求。

對現有供水工程進行提升改造,不僅可以實現公共服務均等化,還能促進社會安定,為地方經濟更好更快發展建立堅實的基礎。從基礎設施上保障村容環境及農民衛生條件,避免水質污染,減少水源性疾病的發生,提高農民的身體健康水平,也是加快社會主義新農村建設的基本前提[5]。

為了進一步推進民生水利發展,完善農村供水設施,全面提高農村引水安全保障水平,促進城鄉一體化發展,計劃對乳源瑤族自治縣大橋鎮大坪村委會農村供水系統進行改造提升。文章以該提升改造工程為例,探討農村既有水源地供水工程提升改造新方案,為類似工程提供參考經驗,提高鄉村水利基礎設施建設水平。

1 工程概況

乳源縣屬粵北山區縣,地貌以中、低山地貌為主,溝谷多呈“V”型谷,總體地勢上西部高東部低。本縣西部和北部為高中山區、多峽谷。山地石多土少,植被覆蓋少,平地溶洞多,滲漏嚴重,地表水奇缺。乳源瑤族自治縣大橋鎮大坪村委會農村供水改造提升工程位于大橋鎮大坪村境內,涉及18個自然村,現狀農村供水人口為2665人,設計供水人口2829人。

大坪村有三座完好水源,大坪村原水源供給大坪村用水,三處水源點均位于楊溪河一級支流石坑水,三處水源引水陂以及水源凈水系統已建設完工,現狀引水陂頭、粗濾池、清水池、輸水管及配水管均完好,可正常使用,流域內無水土流失,植被良好,上游沒有農田、果園和村莊,水量充沛,供水保證率可以達到95%以上。

本工程最高日供水量為330m3/d,年供水量為12.05萬m3,本工程三處水源95%設計保證率的年來水總量為93.04萬m3,水量能基本滿足供水要求。水廠設置有一套一體化凈水設備,設備凈水規模為20m3/h,滿足本工程供水量要求。但大坪村村內及進村主管未配備水表,無法統計現狀用水量,本次改造工程擬在村內進戶水管及進村主管處各安裝一套智能水表,并對水廠進行升級改造,以達到節約用水目標,確保當地居民用水量充足?？傆嬓略鲋悄芩?82個,新增閘閥18個,配套入戶管道5640m。

2 輸配水工程

現狀輸配水管網過流能力滿足要求,無需改造。本次設計只需對村內進戶水管及進村主管處配套10mPE管dn20進戶管道與現有管道銜接,方便安裝智能水表。

2.1 管材選擇

本工程輸水、配水管線布設范圍內地形起伏變化較大,屬于中亞熱帶中高山地帶,石頭山多,風化嚴重,山地石多土少,植被覆蓋少,平地溶洞多,局部基巖出露,表層分布厚度較薄的粉土。結合工程場地特點,對6種常用管材進行對比分析,綜合比較管徑DN100mm的管材的優缺點。PE管雖然抗外荷載較差[6],對地基及回填要求高且受紫外線照射易老化但具有糙率小、抗腐能力強及造價低等優點,本工程新增管道主要是與現場供水管道銜接,因此采用PE管。

2.2 管道流速

本工程輸水主管設計流量應按最高日最高時用水量確定,經計算,輸水主管設計流量為34.05m3/h,輸水管的設計流速,宜采用經濟流速。各管徑的經濟流速可見表1。

表1 不同管徑的經濟流速

本工程管線管徑均≤200mm,水源至各自然村線路較長,高差較大,且低洼段均布設排水閥,故本工程管線流速盡量控制在0.5～1.0m/s,局部輸配水主管流速略<0.5m。

2.3 管道敷設施工

該工程管道主要是配置進戶管道與現有管道銜接,要穿越眾多既有建筑物。采用傳統的明挖方式對管道溝槽進行開挖,可能會對既有建筑產生危害,影響村民居住安全,并且施工量大,開挖難度高,不能夠實現對溝槽的精準控制,影響管道敷設的質量,因此在本工程中采取水平定向鉆技術進行管道敷設。

水平定向鉆技術的優點主要有:①環保性強,該技術對于工程周邊環境的影響小,不會阻隔交通,滿足環境保護的要求。②破壞性小,該技術施工方法簡單,不會破壞其他已鋪設的地下管道,避免不必要的損失。③精準性高,該技術的使用施工設備精準度高,能夠對管道鋪設的方向和距離進行精準控制,按照設計要求進行調整,滿足工程要求。④施工效率高,該技術的施工過程對于場地的要求較低,并可調整型高,較為靈活,在施工速度方面占有一定的優勢,降低了施工的成本。

在管道敷設之前需做好一系列的施工前期準備工作,精準對場地進行測量方向,水平定向鉆的施工流程主要是工作坑開挖→機具就位→泥漿制備→鉆孔導向→預擴孔→管線回拖。根據該工程的地形特征以及場地現狀,重難點施工過程是鉆孔導向這一步。

鉆孔的導向工作決定了管道的位置,因此必須選擇合適的導向板,找準入土點的位置和方向后在持續深入,在施工過程中對鉆頭的位置進行實時控制,如若鉆頭位置產生偏差,則及時進行調整,直至鉆頭在預設的出土點出土后,才算完成了鉆進。

3 水廠改造工程

本工程大坪村現狀設備管理房和清水池已建設完工,現狀完好,可繼續使用,本次只需對設備管理房左右兩側,后側外墻以及清水池面進行外墻磚。

3.1 施工準備

在對設備管理房和清水池進行墻磚鋪設時,應先對清查墻面凹凸不平的坑洞,以及管道溝槽的位置,對有凹陷和開裂的部位進行剔除,抹平和填充,保證墻面光滑,凹凸距離≤4mm。清理完畢墻面缺陷后,提前1天的時間用水澆濕墻面,使其充分浸潤,清除墻面的附著物垃圾。

施工用水可直接取用山溪溝水或現狀已有供水管道來水,且管線施工因施工用水量較小,可滿足施工用水需要且較為方便。并且該工程交通便利,項目區大橋鎮有通過高速G4,325縣道、縣道357,內有鄉道及村內水泥道路,所有材料和設備可用汽車從外面運輸至施工地點。本工程所需的天然建筑材料主要有石料、砂料、土料,工程需要數量都比較少,石料和砂料按就近原則在工程點位附近的商用石砂場購買。

外墻所選墻磚在使用之前,應對墻磚的質量進行檢查,包括墻磚的外觀、強度、平整度等。經過檢驗合格的墻磚方可進場。在鋪磚之前,應提前2h浸泡磚體,直待磚體不出泡,表面整體濕潤后進行使用。

3.2 貼磚施工

本工程的墻磚采用直縫或45°斜縫排列,水平控制彈線與窗臺平行,豎向彈線將不完整的磚留在不顯眼的位置上,保證貼磚的美觀性。

貼磚時在下面第一層磚上放置支撐、固定墊底尺,根據控制線控制貼磚的位置和高度,先完成面積較大的墻面。余下的拐角,以及管線部位的墻面通過對墻磚進行切割按照磚的花紋進行鋪貼,在鋪設完成后,及時對磚與磚之間縫隙的多余水泥清理干凈。本次工程選用的是淺色墻磚,根據墻磚的觀感選擇素水泥漿進行擦縫,特別注意擦縫過程中需保證縫中的多于水泥被清理掉,擦縫的寬度和平整度保持一致,讓水廠墻面看起來美觀清潔。

貼磚施工結束后,施工單位進行自檢,監理單位進行復檢,保證貼磚墻面沒有開裂和空鼓,磚面邊緣光滑整潔,磚縫大小一致,整個墻面的花紋走向一致,出現不符合質量要求和美觀的部分,進行重新貼磚。

4 智能管理系統

在如今的信息智能時代,農村供水工程管理水平還較為落后,在供水過程中,存在著用水量計算不清,管道漏水情況不明,各戶水表計數不準等問題,并且處理這些問題耗時長,人工消耗大,是我國農村供水系統的一大難題,阻礙了農村供水系統的發展。

本次供水提升改造工程在各戶安裝了一套智能水表,利用現代電子技術,傳感技術,對水表數據進行智能儲存管理,解決了人工入戶抄表,水表管理雜亂的問題。致力于通過智能水表建立智能的供水管理系統,提高農村的供水水平,對農村水資源進行更加合理的利用。

4.1 智能水表系統

該工程智能水表系統是一種采用聯網通訊技術的智能水表,通過“水表—處理平臺—服務端口”三者連接的方式,對水的實時用量進行監控和計算。并且通過無線通訊的方式,加大了水表系統的適用范圍,安裝無需布線,減輕了工程對于周邊環境的影響。

智能水表的主要功能有數據傳輸,遠程控制,智能開關,自動報錯等,通過這些功能,水務管理人員可直接在服務端口獲取供水數據,處理水表信息,遠程對水表情況進行控制,不僅可以通過智能計量解決用水量收費難的問題,還可以幫助水務人員通過對數據異常點的觀察和監測及時處理管網損壞問題,加快了問題的解決速度。

4.2 智能管網系統

農村供水的流程主要是通過水源地取水,將取到的水送入水廠進行消毒清潔,使得水源到達使用標準后,再通過加壓泵將水源送到各家各戶。這個過程看似簡單,可是每一步都關乎到用水安全問題,每一個流程的協調管理和互相配合顯得十分重要。在傳統的人工管理模式下,需要配置大量的人員對每一個步驟進行監管,并且大部分人員管理素質低下,管理能力差[7],導致供水過程容易出現差錯,影響農村的正常用水。

本工程通過智能水表系統,也建立了一套相應的智能管理系統,并采用自動化監控的方式,自動處理水表傳輸的信息,在無人值班或者少人值班的條件下,也可以自動化對信息進行處理和上報,使得農村供水過程可以持續化,準確化的進行運行。結合大坪村的供水特點,配置了一套管理軟件,成功實現了線上繳費,賬戶充值以及維修上報等功能,提供了多種便民服務[8]。

該管網管理系統通過人工智能建立了資源分配機制,能夠及時的通過合理科學的規劃,對于出現問題的管道段進行人員分配,大大地減輕了搶險的時間,保障了人民群眾的用水情況。在搶險的過程中,通過系統及時對搶險過程中的問題和處理信息進行記錄存檔,為之后管道的維修和檢測提供了便利的資料,并及時反饋處理結果,避免供水系統運行過程中出現較長的空白期,減少險情損失。

5 結 語

大坪村供水改造提升工程在運行上科學管理,,優化各輔助設備的運行形式,合理調度,充分利用水能資源,相對減小能源浪費,降低運行能耗。在施工組織設計時,選擇經濟高效的施工技術方案和合理的施工工期,將節能降耗落實到施工材料、設備、工藝等技術措施上,降低工程造價,提高了綜合效益。所取得的節能措施合理可行,降低了施工能耗和運行能耗,環境效益和社會效益都十分顯著[9]。

在工程建成后,供水人口2665人,提高了供水水源的保證率,增加了農民投入其他勞動的時間,年人均增加的收入為150元,該工程建成后每年節省取水工日的效益為39.98萬元,工程實施后,農民喝上了清潔衛生的水,減少了疾病的發生次數,按照鎮實際情況,綜合采用人均減少疾病支出100元,則該工程建成后每年減少疾病支出的效益為26.65萬元。本工程的正常運行期取為30a,總計工程效益將近2000萬元。

實施供水改造提升工程,可以在現有供水工程基礎上,通過完善、改造、整合等措施和手段,充分發揮現有工程效益。通過建立有效的運行管理體制、機制,增強農民的節水意識和用水保障意識,保障工程能夠長久良性運行,使農民能夠長期受益。