农村既有水源地供水工程改造实践

向雪枚

(韶关市利源工程建设有限公司,广东 韶关 512000)

0 引 言

随着自来水的全面普及,农村过去没水喝,缺水喝的阶段俨然已经过去,但在我国农村供水的发展才刚刚起步,与国家经济的发展水平不相适应。农村自来水的供水源安全和稳定得到不到保障,无形中制约了农村的工农业发展[1-2]。为了统筹城镇和农村发展,缩小城乡差距,从根本上促进农村的繁荣,必须加强农村供水工程的标准化建设和规范化管理[3-4]。农村经济社会的发展也对乡镇水量、水质以及供水保障程度提出了更高的要求,亟待全面推进农村供水体系建设,满足经济社会的发展需求。

对现有供水工程进行提升改造,不仅可以实现公共服务均等化,还能促进社会安定,为地方经济更好更快发展建立坚实的基础。从基础设施上保障村容环境及农民卫生条件,避免水质污染,减少水源性疾病的发生,提高农民的身体健康水平,也是加快社会主义新农村建设的基本前提[5]。

为了进一步推进民生水利发展,完善农村供水设施,全面提高农村引水安全保障水平,促进城乡一体化发展,计划对乳源瑶族自治县大桥镇大坪村委会农村供水系统进行改造提升。文章以该提升改造工程为例,探讨农村既有水源地供水工程提升改造新方案,为类似工程提供参考经验,提高乡村水利基础设施建设水平。

1 工程概况

乳源县属粤北山区县,地貌以中、低山地貌为主,沟谷多呈“V”型谷,总体地势上西部高东部低。本县西部和北部为高中山区、多峡谷。山地石多土少,植被覆盖少,平地溶洞多,渗漏严重,地表水奇缺。乳源瑶族自治县大桥镇大坪村委会农村供水改造提升工程位于大桥镇大坪村境内,涉及18个自然村,现状农村供水人口为2665人,设计供水人口2829人。

大坪村有三座完好水源,大坪村原水源供给大坪村用水,三处水源点均位于杨溪河一级支流石坑水,三处水源引水陂以及水源净水系统已建设完工,现状引水陂头、粗滤池、清水池、输水管及配水管均完好,可正常使用,流域内无水土流失,植被良好,上游没有农田、果园和村庄,水量充沛,供水保证率可以达到95%以上。

本工程最高日供水量为330m3/d,年供水量为12.05万m3,本工程三处水源95%设计保证率的年来水总量为93.04万m3,水量能基本满足供水要求。水厂设置有一套一体化净水设备,设备净水规模为20m3/h,满足本工程供水量要求。但大坪村村内及进村主管未配备水表,无法统计现状用水量,本次改造工程拟在村内进户水管及进村主管处各安装一套智能水表,并对水厂进行升级改造,以达到节约用水目标,确保当地居民用水量充足。总计新增智能水表582个,新增闸阀18个,配套入户管道5640m。

2 输配水工程

现状输配水管网过流能力满足要求,无需改造。本次设计只需对村内进户水管及进村主管处配套10mPE管dn20进户管道与现有管道衔接,方便安装智能水表。

2.1 管材选择

本工程输水、配水管线布设范围内地形起伏变化较大,属于中亚热带中高山地带,石头山多,风化严重,山地石多土少,植被覆盖少,平地溶洞多,局部基岩出露,表层分布厚度较薄的粉土。结合工程场地特点,对6种常用管材进行对比分析,综合比较管径DN100mm的管材的优缺点。PE管虽然抗外荷载较差[6],对地基及回填要求高且受紫外线照射易老化但具有糙率小、抗腐能力强及造价低等优点,本工程新增管道主要是与现场供水管道衔接,因此采用PE管。

2.2 管道流速

本工程输水主管设计流量应按最高日最高时用水量确定,经计算,输水主管设计流量为34.05m3/h,输水管的设计流速,宜采用经济流速。各管径的经济流速可见表1。

表1 不同管径的经济流速

本工程管线管径均≤200mm,水源至各自然村线路较长,高差较大,且低洼段均布设排水阀,故本工程管线流速尽量控制在0.5～1.0m/s,局部输配水主管流速略<0.5m。

2.3 管道敷设施工

该工程管道主要是配置进户管道与现有管道衔接,要穿越众多既有建筑物。采用传统的明挖方式对管道沟槽进行开挖,可能会对既有建筑产生危害,影响村民居住安全,并且施工量大,开挖难度高,不能够实现对沟槽的精准控制,影响管道敷设的质量,因此在本工程中采取水平定向钻技术进行管道敷设。

水平定向钻技术的优点主要有:①环保性强,该技术对于工程周边环境的影响小,不会阻隔交通,满足环境保护的要求。②破坏性小,该技术施工方法简单,不会破坏其他已铺设的地下管道,避免不必要的损失。③精准性高,该技术的使用施工设备精准度高,能够对管道铺设的方向和距离进行精准控制,按照设计要求进行调整,满足工程要求。④施工效率高,该技术的施工过程对于场地的要求较低,并可调整型高,较为灵活,在施工速度方面占有一定的优势,降低了施工的成本。

在管道敷设之前需做好一系列的施工前期准备工作,精准对场地进行测量方向,水平定向钻的施工流程主要是工作坑开挖→机具就位→泥浆制备→钻孔导向→预扩孔→管线回拖。根据该工程的地形特征以及场地现状,重难点施工过程是钻孔导向这一步。

钻孔的导向工作决定了管道的位置,因此必须选择合适的导向板,找准入土点的位置和方向后在持续深入,在施工过程中对钻头的位置进行实时控制,如若钻头位置产生偏差,则及时进行调整,直至钻头在预设的出土点出土后,才算完成了钻进。

3 水厂改造工程

本工程大坪村现状设备管理房和清水池已建设完工,现状完好,可继续使用,本次只需对设备管理房左右两侧,后侧外墙以及清水池面进行外墙砖。

3.1 施工准备

在对设备管理房和清水池进行墙砖铺设时,应先对清查墙面凹凸不平的坑洞,以及管道沟槽的位置,对有凹陷和开裂的部位进行剔除,抹平和填充,保证墙面光滑,凹凸距离≤4mm。清理完毕墙面缺陷后,提前1天的时间用水浇湿墙面,使其充分浸润,清除墙面的附着物垃圾。

施工用水可直接取用山溪沟水或现状已有供水管道来水,且管线施工因施工用水量较小,可满足施工用水需要且较为方便。并且该工程交通便利,项目区大桥镇有通过高速G4,325县道、县道357,内有乡道及村内水泥道路,所有材料和设备可用汽车从外面运输至施工地点。本工程所需的天然建筑材料主要有石料、砂料、土料,工程需要数量都比较少,石料和砂料按就近原则在工程点位附近的商用石砂场购买。

外墙所选墙砖在使用之前,应对墙砖的质量进行检查,包括墙砖的外观、强度、平整度等。经过检验合格的墙砖方可进场。在铺砖之前,应提前2h浸泡砖体,直待砖体不出泡,表面整体湿润后进行使用。

3.2 贴砖施工

本工程的墙砖采用直缝或45°斜縫排列,水平控制弹线与窗台平行,竖向弹线将不完整的砖留在不显眼的位置上,保证贴砖的美观性。

贴砖时在下面第一层砖上放置支撑、固定垫底尺,根据控制线控制贴砖的位置和高度,先完成面积较大的墙面。余下的拐角,以及管线部位的墙面通过对墙砖进行切割按照砖的花纹进行铺贴,在铺设完成后,及时对砖与砖之间缝隙的多余水泥清理干净。本次工程选用的是浅色墙砖,根据墙砖的观感选择素水泥浆进行擦缝,特别注意擦缝过程中需保证缝中的多于水泥被清理掉,擦缝的宽度和平整度保持一致,让水厂墙面看起来美观清洁。

贴砖施工结束后,施工单位进行自检,监理单位进行复检,保证贴砖墙面没有开裂和空鼓,砖面边缘光滑整洁,砖缝大小一致,整个墙面的花纹走向一致,出现不符合质量要求和美观的部分,进行重新贴砖。

4 智能管理系统

在如今的信息智能时代,农村供水工程管理水平还较为落后,在供水过程中,存在着用水量计算不清,管道漏水情况不明,各户水表计数不准等问题,并且处理这些问题耗时长,人工消耗大,是我国农村供水系统的一大难题,阻碍了农村供水系统的发展。

本次供水提升改造工程在各户安装了一套智能水表,利用现代电子技术,传感技术,对水表数据进行智能储存管理,解决了人工入户抄表,水表管理杂乱的问题。致力于通过智能水表建立智能的供水管理系统,提高农村的供水水平,对农村水资源进行更加合理的利用。

4.1 智能水表系统

该工程智能水表系统是一种采用联网通讯技术的智能水表,通过“水表—处理平台—服务端口”三者连接的方式,对水的实时用量进行监控和计算。并且通过无线通讯的方式,加大了水表系统的适用范围,安装无需布线,减轻了工程对于周边环境的影响。

智能水表的主要功能有数据传输,远程控制,智能开关,自动报错等,通过这些功能,水务管理人员可直接在服务端口获取供水数据,处理水表信息,远程对水表情况进行控制,不仅可以通过智能计量解决用水量收费难的问题,还可以帮助水务人员通过对数据异常点的观察和监测及时处理管网损坏问题,加快了问题的解决速度。

4.2 智能管网系统

农村供水的流程主要是通过水源地取水,将取到的水送入水厂进行消毒清洁,使得水源到达使用标准后,再通过加压泵将水源送到各家各户。这个过程看似简单,可是每一步都关乎到用水安全问题,每一个流程的协调管理和互相配合显得十分重要。在传统的人工管理模式下,需要配置大量的人员对每一个步骤进行监管,并且大部分人员管理素质低下,管理能力差[7],导致供水过程容易出现差错,影响农村的正常用水。

本工程通过智能水表系统,也建立了一套相应的智能管理系统,并采用自动化监控的方式,自动处理水表传输的信息,在无人值班或者少人值班的条件下,也可以自动化对信息进行处理和上报,使得农村供水过程可以持续化,准确化的进行运行。结合大坪村的供水特点,配置了一套管理软件,成功实现了线上缴费,账户充值以及维修上报等功能,提供了多种便民服务[8]。

该管网管理系统通过人工智能建立了资源分配机制,能够及时的通过合理科学的规划,对于出现问题的管道段进行人员分配,大大地减轻了抢险的时间,保障了人民群众的用水情况。在抢险的过程中,通过系统及时对抢险过程中的问题和处理信息进行记录存档,为之后管道的维修和检测提供了便利的资料,并及时反馈处理结果,避免供水系统运行过程中出现较长的空白期,减少险情损失。

5 结 语

大坪村供水改造提升工程在运行上科学管理,,优化各辅助设备的运行形式,合理调度,充分利用水能资源,相对减小能源浪费,降低运行能耗。在施工组织设计时,选择经济高效的施工技术方案和合理的施工工期,将节能降耗落实到施工材料、设备、工艺等技术措施上,降低工程造价,提高了综合效益。所取得的节能措施合理可行,降低了施工能耗和运行能耗,环境效益和社会效益都十分显著[9]。

在工程建成后,供水人口2665人,提高了供水水源的保证率,增加了农民投入其他劳动的时间,年人均增加的收入为150元,该工程建成后每年节省取水工日的效益为39.98万元,工程实施后,农民喝上了清洁卫生的水,减少了疾病的发生次数,按照镇实际情况,综合采用人均减少疾病支出100元,则该工程建成后每年减少疾病支出的效益为26.65万元。本工程的正常运行期取为30a,总计工程效益将近2000万元。

实施供水改造提升工程,可以在现有供水工程基础上,通过完善、改造、整合等措施和手段,充分发挥现有工程效益。通过建立有效的运行管理体制、机制,增强农民的节水意识和用水保障意识,保障工程能够长久良性运行,使农民能够长期受益。