山区农村饮水安全工作若干问题探讨

肖春锋

（道县水利局 永州市 425300）

1 山区水源的选择问题

山区农村饮水安全，不仅包括水质上的安全，而且包括水量上的安全，即水质卫生无害，水量安全可靠。水源问题往往是整个工程成败的关键。

首先，从水量上讲，水源的水量要充沛可靠，既要满足目前需要又要适应发展要求。不仅丰水期，即使枯水期也能满足上述要求。因为山区、半山区的河道，水量变化幅度甚大，枯水期甚至会断流，这就要求能够以其它的水源（如泉水）在枯水期做好补充。

其次从水质上讲，要求原水的感官性状良好，化学成分无害，卫生上是安全的。一些山区属于地方性甲状腺肿地区及高氟地区，则应选择含碘量或含氟量适宜的水源或采取预防措施。而对于使用农村小型简易给水措施的地区，应尽量选用原水水质接近生活饮用水水质的水源。再次，要考虑农业、水利、渔业的综合利用。在山区农村，有时会选用水库、池塘甚至灌溉渠道中的水作为水源。确定这类水源时尽量采用饮用水优先原则，兼顾农业灌溉、渔业生产，防止发生争水现象，尽量采取各种用水达到和谐一致的分配原则。

此外，要考虑取水、净化与输水设施安全经济性。如果水源水质差，会给净化带来困难，增加制水成本，管理复杂，同时也会给管网的维护管理带来麻烦。水源的好坏直接影响整个给水系统的投资和运行管理。当某一地点建造自来水厂有几个水源可供选择时，应进行技术经济比较，全面考虑选择安全可靠合理的水源。

由以上选择原则，结合山区的实际情况，一般来讲，对于山区农村饮水水源选择给出如下建议：

首选水量充足、水质良好的泉水，因为泉水通常补给比较稳定，水量变化幅度不大，且因属于地下水，所以经过了岩层的过滤，水质比较良好；同时，山区当中地质地貌比较复杂，有许多地方都有山泉，可供选择的水源点也较多。所以，选用泉水作为山区农村饮水水源，无论是从净水工艺成本，还是供水的水量与水质的安全稳定性方面来讲，都是非常可取的。唯一不足是泉水一般是在较低处发源，输水不太方便，不一定能够充分利用地形，使得整个的饮水系统都采用重力式输水。而且某些地区属于地方性甲状腺肿地区及高氟地区，则该地区泉水一般的水源水质因矿物质元素含量过多或过少都不会达标，处理费用昂贵，这类水源应该尽量避免。

其次选入流水量充沛、水质有保证的水库水，水库水属于地表水，一般而言，只要其入流的河流或溪流中的水质没有受到太大的污染，那么以水库的大容量形成的强大稀释自净能力，其水质作为饮用水水源是可以保证的，同时，水库水的静态性又使得其作为水源，浊度非常低，有时不需要经过净化直接进行过滤消毒就可达到饮用水水质标准，从而简化了净水工艺，节约了制水成本。水库大多是在地势较低处，输水耗能较大；也有一些水库则是在地势较高处，应该优先选用这类水体作为水源，因为这不仅会大大节约输水耗能，而且因其地势较高，山洪、雨水携带的污染物也难以污染水源，从而使得水源水质有了更好的保障，这同样也能够降低制水成本，增强山区农村饮水的安全性。

在泉水、水库水都不可能作为水源时，再考虑河流水。一般山区的河流径流量较小、涨落变化大，水量很不稳定，同时由于流速快，携带的泥沙含量也较大，浊度一般都比较高，处理时要增加强化沉淀工艺，因而一般不推荐使用。如果必须得选用河流水，那么宜选取水源取水处建在流速较小且径流量较大较平稳的河流中游段，同时为了防止枯水期的水量不足，最好采用其它水体水源作为枯水期的补充水源或备用水源。

此外，对于用水量非常小的山区饮水系统，如一户或几户使用的，也可以考虑选用井水，其水质基本类同泉水，但是因为一般出水量较小，除非用于井群集中供水系统，否则难以进行统一集中的净化处理加以利用，也属于不推荐采用的水源类型 。

2 山区管网系统的压力设计问题

一般来说，山区的输配水管网在布置时，应尽可能地做到充分有效地利用地形高差，即实现重力输水，以最大程度节约能耗。由于重力式输水可能会导致某些管段压力过高，因而需增加必要的减压措施，如设置一些减压阀之类的装置，以避免管材过早的损坏。

管网设计中也要做到地形的有效利用，避免人为地分配经济流速。因为山区农村输配水管网多采用枝状管网，在确定管径时，一些设计单位简单地采用某一经济流速，然后依据用水量的需求确定管段的流量，如此简单地求出了管径就作为设计值。笔者认为此种方法过于草率，没有能够充分地考虑山区输配水管网应该做到充分利用地形高差实现重力输水，导致设计管径过大，造成原材料浪费。其实流速可以适当放大，只要不超过一定的流速限制即可；这种简单方法确定的管径，因没有充分地利用地形，也造成部分管网余压过大，管道更易受到损害。

现例举湖南省某山区输配水管网设计案例来说明这一问题。图1中所示的管网已定线布置完毕，0为水源点，枝状管网布置。原设计当中简单地拟定了管中流速取一经济流速0.8 m/s,由用户用水量得出各个枝状管网管段的流量，从而得出了各管道的管径。笔者将其进行修改，计算管道管径时不再简单地使用单一流速，而是将流速限定在（0.5～2.5）m/s范围内，最大程度地利用地形高差，使得每次计算后的管段水头损失能够接近地形高差，只要管段流速不超过最大流速限制即可，得到了新的管径。同时从最不利控制点开始，选一条从用户到水源的路线计算，得到了各个节点的节点水头和自由水压。因为许多管段管径比原设计小，所以水损较大，则管网的余压也较小，基本在（20～50）m（自由水压）之间，即使得管网压力更加趋于合理。如图1，尤其是其中节点1、7，由于地势属于低凹地段，两端较高，原设计的余压很大，给管网的维护工作造成很大的困难，经过重新优化计算后，显得更加合理。计算后的管网如图2所示，前后两次的管材费用比较如附表。由附表可以看出改进后的管径设计方法能够使管网管材费用大大节省，在本案例当中约节省34.9%。

图1 湖南某山区农村安全饮水原设计管网方案

附表 原设计和改进设计方案的管道费用（参考当地价格）比较

图2 改进后的管网设计方案

3 水质处理的基本流程

一般而言，山区农村饮水的水质处理工艺应该因地制宜，与水源水质、水源地势、用户要求等许多因素相关。山区农村居住分散，地势起伏较大，供水规模一般不宜很大，这些供水工程的水处理流程主要采用如下几种：

（1）泉水。当泉水地势较高时，可以自流入高位水池，经消毒用管道送到用户或集中供水点；当位置较低时可以考虑水泵加压输送。这种方式供水规模有限，一般适用于小型自然村。见图3。

图3 水源水为泉水时处理流程

（2）源水水质较好的地表水。主要以水库或河流、溪流为主，一般可以经过慢滤池，集水到清水池消毒，由清水池送至用户。当水质较差时可以因地制宜在水源点附近设置相应的自然沉淀设施，对于一些山溪，必要时考虑采用低坝进行水流拦截，以保证枯水期用水。这种方式规模可大可小，灵活机动。见图4。

图4 流动强的地表水处理流程

（3）地势低凹的地表水。主要是一些山谷居民点，山上水源分散且不足，山谷中有自然堰塘、水库等，水质条件较好，这时处理工艺与上述方法相同，只是水压不够，无法利用重力直接输水，此时清水需用水泵送至水塔，然后输送到各用户或集个供水点。对于源水水质较好的山区，供水规模又不大时，为了加快建设速度，维护方便，也可以直接使用一体化的净水设施。见图5。

图5 地势较低水源处理流程

4 日常的维护管理

山区农村饮水的水厂生产、水泵的运行管理和故障排除以及净水构筑物的运行管理等日常的维护管理基本类同于一般的城市供水系统，但在输配水管网方面的维护管理尤为特殊。因为地处山区，地质条件都不太理想，一些地区岩石层阻碍了管道正常埋深要求，这就又造成了一系列的不良后果，如防冻困难（尤其在北方山区的冬季），管道易受外界的破坏（如山体滑坡等），所以要重视和加强对于山区输配水管网的日常维护管理。

管网的经常性养护十分重要。管网养护工作的范围很广，包括阀门的维修、漏水的检查、坏管的抢修、水管防冰冻、测水压和流量等。在严寒季节到来以前，应及时做好管网的防冻工作。凡是管网设备的外露部分，如管桥和排气阀须在冬天到来以前检查一次，直径小于300 mm或流速很小的水管，以及外露的阀门在冬天都要包扎。包扎材料用稻草和草绳，水管和阀门外先包稻草，再用草绳扎牢，天气转暖时应及时拆掉。

保证管网内的水质也是养护工作的一项内容。有时局部地区的给水龙头出现浑水、黄水和臭水，原因可能是出厂水水质不好，管中积垢脱落，尽端管线的龙头不经常开启，管网边远地区剩余氯不足而导致细菌繁殖，或管网使用年限过长水管生锈等引起。由于给水水质较差，产生管道积垢，管径缩小、阻力和水头损失明显增长，输水能力逐步降低，影响用户用水。如遇这些情况，可考虑：利用消火栓和给水龙头，定期把管网中的部分“死水”放去；管线过长时，应在管网中途加氯，以提高边远地区的剩余氯量；刮除水管里面的结垢，涂以水泥砂浆等。

5 管材的选用

给水工程中，采用的管道可分为金属管和非金属管两大类。选择应根据管内工作压力、外部荷载、土壤性质、材料供应、施工维护和供水安全性等条件确定。随着各种塑料管道的制造技术日益成熟，价格也越来越便宜，建议山区饮水工程根据不同环境条件采用相应材质的塑料管。

根据使用实践，铺设时应注意：埋设深度不应小于0.5m。沟底应平整，拣去石块、碎砖及其他坚硬之物。管底以下（5～10）cm 和管顶以上（10～15）cm 范围内的回填土，不应夹有石块、碎砖等硬物，必要时可用黄砂代替。接头丝口不宜过长，（6～8）cm即可。水厂的室内明管安装必须重视管道的固定和支承。长度超过6m的明装管段，一般应设置伸缩装置。对于山区落差较大，管网压差大，同时经济条件允许时，建议采用PE管或钢管（但注意防腐），对于居住比较集中，地势平坦，施工开挖难度不大时则可以采用U-PVC管。