庄河市饮水安全城乡供水一体化规划分析

刘桐渤

(庄河市水务事务服务中心，辽宁 庄河 116400)

庄河市为低山丘陵区，属千山山脉南延部分，地势由南向北逐次升高。境内山岭、奇峰突起，岩石裸露；丘陵坡度平缓，土层软厚；平原零星分布，地表平坦，总体可概括为“五山一水四分平地”。历经多年建设，庄河市饮水安全工程取得了长足发展，结合现状普查情况，现阶段依然存在规划化水厂供水程度不高、单村供水工程运行管护工作薄弱、供水保证率低、部分水厂水质达标率不高等问题，并逐渐成为饮水安全的短板。保障城乡饮水安全是实现城乡公共服务均等化、城乡融合发展的基本要求，也是乡村振兴战略实施的主要内容，城乡供水一体化规划为全面提升饮水安全水平的必然选择。

一般地，城乡供水一体化规划和设计以县域为单位，目前针对饮水安全工程的建设管理、城乡供水一体化规划思路等有学者开展了分析探讨[1-2]。对于地形条件优越的平原区城乡一体化的研究较多，而对丘陵山区的研究比较侧重于农村供水工程的方案设计、利用中心城区管网向周边村延伸等研究[3]。本文以低山丘陵区的庄河市为例，按照集约经营、国有控股、统筹规划、城乡一体的思路创建城乡供水一体化全新模式，打破城乡供水分化的格局和行政区划的壁垒，整合区域水务资本、资产、资源等要素，统筹乡村和城镇协调发展重点推进大管网、大水厂、大水源建设，运用先进实用的消毒技术、现代信息技术、水处理工艺、自动化控制方法等，从源头到龙头建立饮水安全保障体系，以实现城乡供水跨越式发展和管理水平、供水质量的全面提升[4]。

1 规划目标

1.1 数据收集

城乡供水一体化规划范围覆盖整个区域内的所有人口，收集全域水资源开发利用情况、经济社会、自然地理等资料，对供水工程运行情况全面调研，从运行管理、供水设施、水质、水量等角度分析现状存在的问题，统计分析水源保护区化定律、规模化供水工程覆盖率、现状自来水普及率等数据。

1.2 规划目标

通过加强管理、配套完善已建工程、新建扩建、升级改造等多种方式，使全市供水保证率不低于95%，水质达标率不低于90%，集中供水率达到70%以上，自来水普及率不低于85%。基本实现边远独立村庄供水工程提升改造、村庄密集区大水厂统一供水建设、城镇区向周边村庄延伸供水范围、乡镇间联合供水、中心城区大水网连通，初步建立“从源头到龙头”的供水工程运行管护体系。通过健全供水工程运行管理机制、建设数字水务系统、设立专业化水务公司等，逐步实现统一管理和城乡供水新格局，全面提升供水服务质量和管理水平，以达到城乡供水一体化的“同质同服务”目标。

2 供水分区划分

根据低山丘陵区地形条件需划分规模化供水分区，由1 000 m3/d以上规模化水厂负责对每个分区的供水任务，考虑各分区具体情况合理规划多座或一座水厂供水，并保证配水管网的连通性。此外，高远独立村庄供水分区是指规模化供水分区以外的区域。

规模化供水分区的划分主要是结合村庄高程落差及位置远近条件，通过调查各乡镇用水情况，以乡镇为中心向周边辐射，若乡镇之间的地形和水源条件满足应划成统一分区，打破乡镇行政界线对供水范围及水源的限制。

庄河市共辖25个乡镇、街道，其中乡6个、镇15个、街道4个，至2017年末全市户籍总人口82.42万人，其中农村人口为51.97万人。将全域按照以上原则划分成16个规模化供水分区，通过水厂管网延伸使全域规模化供水覆盖126个行政村，全市规模化供水受益人口达到22.74万人，规模化供水工程覆盖率从现状71.5%提高至92.0%。尽量将现状分散式供水纳入独立集中供水工程或规模化水厂供水，自来水普及率最终达到90.2%。

3 供水工程规划

3.1 需水量计算方法

通过最高日需水量预测确定供水工程规模，目前有分项指标法和综合用水量指标法两种常用的预测方法，若两种方法的计算结果存在较大偏差可结合用地指标法，经综合分析合理确定[7-8]。

3.1.1 综合用水量指标法

设M、m0、P为最高日用水量(万m3/d)、最高日居民综合用水量高日(L/人·d-1)和供水服务受益人口(万人)，则综合用水量指标法可表示成：

M=m0·P/1 000

(1)

综合用水量指标法是在调查现状用水量的情况下，根据工业用水重复利用率、产业结构、居民生活水平和国民经济发展等因素，结合用水指标和相关节水要求综合预测用水量。集镇和城区的户籍人口通常小于常驻人口，而农村正好相反，考虑到节假日和农忙季节大量居民返乡的实际情况，在计算过程中选用常驻人口和户籍人口数的大致作为服务受益人口。

3.1.2 分项指标法

设Mi为未预见用水、管网漏损、绿地及道路浇洒、工业企业、禽畜养殖、公共建筑、城乡生活等水量计算结果(万m3/d)，则分项指标法可表示成：

M=∑Mi

(2)

根据相关规范和节水要求，合理确定分项指标法中的居民生活需水定额，即农村居民不超过150 L/(人·d)、城镇居民不超过180 L/(人·d)；以10%～25%的居民生活用水量估算公共建筑物需水量；根据统计年鉴和水资源报告数据计算现状万元工业增加值用水定额，采用工业用水重复利用率提高法计算规划年定额；以1.0～2.0 L/(m2·d)作为河道外生态需水定额(如绿地、道路浇洒等)；管网校核用消防用水量，供水规模确定时不计此项，可不纳入总用水量；采用以上各类需水量之和的10%～25%作为未预见水量和管网漏损水量之和。

3.1.3 原水需水量计算

原水取水量等于输水管道漏失水量、水厂自用水量、供水需水量之和。其中，管道输水计算时要考虑渗漏、蒸发损失量，长距离管道输水一般取输水量的10%作为管道漏失水量；以5%～10%的最高日用水量作为水厂自用水量，只进行消毒的水厂可以不考虑此项；供水需水量取日均原水需水量与日变化系数的乘积(按规范取1.3～1.6)。

3.2 可供水量计算方法

计算过程中，必须考虑河道生态下泄流量计算可供水量，以P=95%作为城乡供水设计保证率。

对于调节性能好、兴利库容大、控制面积广的水库等蓄水工程可供水量的计算，可以利用长序列调节法，对于其它小型水库等调蓄工程可以利用梳理统计法或典型年法计算，采用设计代表年日过程法计算山塘工程的可供水量。

针对引提水工程的可供水量计算，应考虑用户蓄水要求、引提水工程能力及取水口的径流量。引水渠道的过水能力、进水口水位等因素与引水工程引水能力密切相关，开机时间、设备能力等与提水工程提水能力直接相关。因此，可利用以下公式计算引提水工程可供水量：

(3)

式中：Xi、Hi、Qi分别为代表取水口在i时段的用户需水量、工程的引提水能力及其可引提水量(万m3)；i代表计算时段数。

3.3 水源选择

3.3.1 水源选择原则

(1)规模化水厂应选择满足重力供水要求、水质良好、水量充沛、保证率高的地表水源，结合区域水资源特点合理选择江河水、水库水等，条件允许的情况下将备用水源选为地下水。(2)高原独立村庄的集中供水工程宜选择仅需消毒即可饮用的水源，如水质更优的山溪水、深井地下水、泉水、未污染的湖泊水和水库水等。无优质水源的情况下，优先考虑经常规净化处理即可饮用的水库、江河水等，并且水处理工艺要尽量便于管理。(3)对于居住分散的山农，若裂隙水和山泉水的水质水量可以达到供水要求则规划建设蓄水池、井等，以联户或单户的方式分散供水。取水农户及村庄可建雨水集蓄工程，从而增大工程蓄水能力。以井水为水源时要加强配套消毒设施，选择卫生防护方便的堤段建设水源井。(4)对干旱缺水或地域性水污染严重的地区，应从区域统筹的角度制定跨区域调水方案，通过合理利用其它可靠优质水源保证供水工程建设。(5)取水点应设于靠近主要用水地区、施工条件及地质地形良好、水深足够、靠近主流、水质较高的地点，并满足河流的综合利用要求。确定水源地后要加快完善水源保护工作，建立水源保护区保证规模化水厂水源。

3.3.2 水资源配置

在计算分析供需平衡条件时，应最大程度的配置日最大原水需水量，即使水源水量不足的情况下至少可以确保日均原水需水量。对现状水源无法满足需水要求的应规划新水源点，优先考虑将现有灌溉或发电功能的水库转换用于供水，在此基础上规划山塘或水库等新建水源工程。供水分区内存在多种水源方案时要综合分析投资、水量、水质等要求，合理确定水源方案。

3.4 工程布局规划

3.4.1 取水工程布局

根据水位条件、水源水量、位置等合理设置供水工程取水方式，一般选用水库、闸坝、抽水等取水方式。

3.4.2 输水管道规划

输水管道布线时尽可能采用重力流、短线路输水，选择的线路要具有较好的地形地质条件，最大程度的减少征地拆迁，可沿现有道路布线以便管道维护和施工，确保供水安全。根据最高日原水取水量合理确定输水管道设计流量，通过对已有输水管道的复核，合理评判其输水能力，条件允许时可以布设两条互为备用的输水线路。

3.4.3 水厂布局

水源点状况在很大程度上制约了各供水分区内的水厂布局，应考虑水源情况合理确定水厂的建设规模，供水服务区域尽量就近选择，并遵循以下原则科学布设水厂：(1)结合现状水厂设施综合评价现状水厂，对适当技术更新改造可继续使用、布局恰当、水源有保证的现状水厂给予保留。(2)按照有利于规模化、集约化的布置原则，以发挥水厂的技术管理功能和规模效益，提供更好的服务。(3)结合供水管网、供水区高程、水样高程和规划用地布局合理规划厂区高程，最大程度的节约能耗，降低供水系统能耗。(4)考虑近远期目标和规划的合理性要求，保证规划的实施性和可操作性，并考虑便于后期维护和日常运营管理等要求。

3.4.4 净水工艺确定

规模化水厂净水工程主要有深度处理、微污染原水处理、常规净水工艺等，其中常规净水工艺包括消毒、过滤、沉淀、混凝等四个处理单元，应考虑水厂制水成本、出厂水水质、运行管理实际情况和各水源地水质情况等因素综合确定净水工艺。采用集过滤出水、沉淀、絮凝、混合反应为一体的模块化净水设备配套高远独立村庄的集中供水工程。

3.4.5 输配水管材选择

PE管与球墨铸铁管具有地质条件适应性良好、机械性能良好、水利条件好等优点，在供水工程中PE管与球墨铸铁管的应用广泛，技术成熟。从成本造价的角度上，球墨铸铁管要远远低于大管径的PE管单价。所以，综合考虑以上因素，推荐选用球墨铸铁制作管径大于DN300的管道，接口用橡胶圈密封；选用PE管制作DN300及以下管道，连接方式为热熔。

3.4.6 水厂化验室设置

供水规模超过1 000 m3/d的规模化水厂按照检测能力9项指标配置水质化验室，规划成立检测能力按照42项指标配置的城乡饮水安全水质检测中心，为全域提供水质检测服务。

4 工程实施规划

4.1 分期实施计划

优先实施高远独立村庄供水工程，另外对水质问题较为突出、供需矛盾日趋明显、用水需求上升较快、迫切需要近期实施的优先立项，按照分步推进、先急后缓、统一规划的原则，协调推进，以防出现新的投资浪费和重复建设问题。

4.2 建管运行规划

首先，政府要发挥推进城乡通水一体化建设的组织带头作用，周密部署和规划供水工程建设，成立领导小组开展深入研究，通过全面调查各地区供水问题，并结合具体情况分期组织建设。在推进过程中要有县级领导组织，联合财务、水务、建设等部门及相关乡镇干部，开展资金筹集、供水规划、工程建设、沟通协调等工作，通过多项措施并举、多个部门联合等方式切实落实城乡供水一体化规划。

由市水务公司实行市场化运作、企业化运营和专业化管理，负责城乡供水工程统一运行管理。结合地理条件，可采取设立供水分公司的方式管理高远独立村庄供水分区的供水工程，管理人员定期巡检，及时发现问题时采取有效的措施及时维护。

4.3 信息化建设规划

规划建设数字水务系统以实现城乡供水信息化管理，通过及时准确的提供数据信息，为服务民生、提升行业监管能力、政府履行供水安全保障责任等提供决策支撑。此外，使供水企业能够精准掌控系统的服务、管理和生产流程，实时感知系统运行情况，提高供水企业服务水平、管理效率，降低供水系统管理成本。

5 结语

按照优化布局、统一规划、逐步缩小城乡差别和统筹城乡发展等要求，逐步形成合理、经济、安全的城乡一体化供水系统，对促进城乡经济发展和实现水资源高效利用具有积极作用。城乡供水一体化工程投资规模大、涉及点多面广，应考虑一般债券、专项债券等利息较低的债券筹措资金，分期逐步完成规划建设目标，为保证工程长效稳定运行还要形成合理的水价机制。本文结合庄河市区域特征，通过整合民资自来水企业、打破各自独立供水理念等提出城乡供水一体化规划方法，保证广大居民用水水质达标、水量充足，也可为其它地区供水规划提供一定参考。