李 學(xué) 輝

(云南省水文水資源局，昆明 650106)

農(nóng)村飲水安全是指農(nóng)村居民能夠及時(shí)、方便地獲得足量、清潔和負(fù)擔(dān)得起的生活飲用水，黨和政府高度重視農(nóng)村飲水問(wèn)題，建設(shè)了一大批農(nóng)村飲水工程，取得了良好的效果。但我國(guó)西部廣大山區(qū)居民居住分散，建設(shè)飲水工程投資高、難度大，飲水安全工程運(yùn)行管理也存在較大困難。為進(jìn)一步提高農(nóng)村飲水安全保障水平，2016年發(fā)展改革委、水利部等國(guó)家部委要求各地區(qū)圍繞全面建成小康社會(huì)、打贏脫貧攻堅(jiān)戰(zhàn)的部署和要求，綜合采取改造、升級(jí)、聯(lián)網(wǎng)等方式，進(jìn)一步提升農(nóng)村集中供水率、供水保證率和水質(zhì)達(dá)標(biāo)率。針對(duì)農(nóng)村工程建設(shè)和管理，眾多學(xué)者和技術(shù)工作者做了大量研究[1-7]，為國(guó)家推進(jìn)農(nóng)村飲水安全工作提供了很好的參考。目前，山區(qū)集中供水多以有壓重力流輸水技術(shù)作為保障農(nóng)村飲水安全的主要方式[8-10]；但是長(zhǎng)距離集中供水工程管網(wǎng)復(fù)雜，在海拔高差較大的地區(qū)維護(hù)難度較大，特別是中小規(guī)模集中供水工程維護(hù)技術(shù)力量薄弱，已建工程的效益沒(méi)有得到體現(xiàn)。

云南山區(qū)地形復(fù)雜、干濕季分明，農(nóng)村飲水安全主要存在以下兩方面問(wèn)題：一是旱季水源無(wú)法保障，飲水較為困難；二是山區(qū)工程維護(hù)能力差，已建工程損壞較多，特別是海拔高差較大的地區(qū)，供水管網(wǎng)維護(hù)難度大。近年來(lái)，各地區(qū)開(kāi)展農(nóng)村飲水安全鞏固提升改造，進(jìn)一步推進(jìn)農(nóng)村飲水安全保障工作，確保2020年脫貧攻堅(jiān)飲水安全任務(wù)順利完成。本文結(jié)合云南山區(qū)祿豐縣農(nóng)村飲水安全調(diào)查狀況，針對(duì)性地提出山區(qū)旱季缺水地區(qū)和高差較大地區(qū)的集中供水工程設(shè)計(jì)方案，為山區(qū)農(nóng)村飲水安全工程提升改造提供參考。

1 研究區(qū)概況

祿豐縣位于云南中部，全縣地勢(shì)呈北高南低、東西起伏，大的山脈多呈南北向，是金沙江、元江兩大水系的分水嶺。由于境內(nèi)地形復(fù)雜，氣候多樣；形成水資源分布不均，干濕季節(jié)明顯的特征。全縣多年平均降雨量883.0 mm，多年平均徑流深為184.1 mm。受降水分布影響，中北部的五臺(tái)山區(qū)為產(chǎn)水高值區(qū)，年均徑流深為500 mm；南部的川街九渡和西部的黑井、妥安一帶為低值區(qū)，年均徑流深50～100 mm。水資源的干濕季分配明顯，枯季(11月至次年5月)水資源占年均水資源的15%左右，汛期占80%以上；枯季是用水較集中的時(shí)期，由于水量少，加上季節(jié)性干旱的影響，易造成水源干涸、水量減少等情況。由于縣境內(nèi)地勢(shì)起伏大，山區(qū)水利工程供水能力弱，蓄水條件差，供水保證率不高，取用水難度大。

全縣轄14個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)165個(gè)村委會(huì)(社區(qū))2 185 個(gè)村民小組。2018年，全縣總?cè)丝?3.17萬(wàn)人，建檔立卡貧困人口7 252 戶 26 602 人。截至2018年底，已脫貧5 963 戶 22 748 人，貧困人口仍有1 289 戶 3 854 人。

2 農(nóng)村飲水工程存在的主要問(wèn)題

據(jù)調(diào)查，祿豐縣農(nóng)村飲水安全工程分集中式和分散式，主要有自來(lái)水廠、集中蓄水池、水井和水窖；集鎮(zhèn)所在地均為自來(lái)水廠供水，農(nóng)村集中居住區(qū)主要以集中蓄水池供水為主，零散居住的村民多以水窖、水井或挑水等解決飲水問(wèn)題。經(jīng)過(guò)多年的飲水工程建設(shè)，祿豐縣農(nóng)村飲水安全有較好的保障；但仍然存在水源缺乏、工程建設(shè)難度大、運(yùn)行維護(hù)薄弱等問(wèn)題，特別是旱季水源短缺和已建工程運(yùn)行維護(hù)難度大是目前山區(qū)農(nóng)村飲水安全遇到的主要問(wèn)題。

(1)居民居住分散，供水工程點(diǎn)多面廣。祿豐縣有165個(gè)村委會(huì)(社區(qū))2 185 個(gè)村民小組，由于山區(qū)地形復(fù)雜，人口居住相對(duì)分散。根據(jù)祿豐縣農(nóng)村飲水安全工程建設(shè)使用情況統(tǒng)計(jì)，每個(gè)集中居住的村小組戶數(shù)在20～1 000 戶左右，飲水工程服務(wù)人口在40～4 500 人左右。因此為解決農(nóng)村居民飲水安全要求，需建設(shè)大量的飲水工程，投資高，但解決的水量不大。

(2)部分山區(qū)水源短缺，供水保障程度不高。山區(qū)大部分居民居住在山腳和山腰，部分由于民族習(xí)性居住在山頂，村民主要依靠山箐水、雨水等解決飲水問(wèn)題。由于地形影響，山區(qū)河流源短水少，缺少蓄水條件和水量；同時(shí)由于水資源時(shí)空分布不均，旱季幾乎沒(méi)有降水。因此這些地區(qū)水源水量少，旱季缺水嚴(yán)重，需到較遠(yuǎn)的河流或水庫(kù)拉水解決用水問(wèn)題。

(3)山區(qū)飲水工程復(fù)雜，運(yùn)行維護(hù)難度大。山區(qū)地形復(fù)雜，形成很多幾十上百人的小村莊；由于地勢(shì)較高，缺少飲用水源。目前常用的飲水方案是從幾公里以外的山箐中用管道引山箐水至高位水池蓄積，然后由供水管網(wǎng)重力自流供居民使用。因水源遠(yuǎn)，有保障的水源少，居民居住分散，因此管網(wǎng)建設(shè)難度大。由于管道距離長(zhǎng)、供水落差大，管網(wǎng)易受損壞，維護(hù)難度大。

3 山區(qū)小型供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

針對(duì)山區(qū)旱季水源短缺和已建工程易損壞的問(wèn)題，提出“混合供水”和“分級(jí)供水”的供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)模式，保障山區(qū)農(nóng)村安全用水。

3.1 混合供水模式設(shè)計(jì)

云南干濕季分明，1月至5月降水稀少，水源短缺。通過(guò)實(shí)地了解祿豐縣農(nóng)村飲水工程狀況，水源短缺的地區(qū)多以引用山箐水作為解決飲水安全的主要方式；但由于山箐水水源規(guī)模小，一個(gè)水源點(diǎn)往往不能滿足用水需求，即使增加水源工程建設(shè)，在旱季或遇到較大干旱時(shí)仍不能滿足村民安全用水。針對(duì)云南這種干濕季分明的山區(qū)旱季缺水特點(diǎn)，可推廣“集中供水+水窖蓄水”的混合供水方式解決旱季缺水問(wèn)題。

山區(qū)小村落旱季水源水量少，若另尋水源則存在工程建設(shè)難度大、投資高等難題?；旌瞎┧绞娇蓪⒀雌诙嘤嗨糠稚⒋鎯?chǔ)在水窖或水池中，以便旱季缺水時(shí)提高供水保證程度。汛期，以山箐水集中供水，同時(shí)將多余的山箐水蓄滿水窖或水池；旱季，山箐水減少或枯竭，以水窖(水池)水補(bǔ)充用水需求。見(jiàn)圖1。山箐水通過(guò)蓄水池蓄積沉淀后水體清澈，存儲(chǔ)在水窖中不易受到污染，不用專門的消毒凈化，除大腸桿菌易超標(biāo)外，滿足其他飲用水水質(zhì)要求，可長(zhǎng)期飲用[11-13]；與采用房頂收集雨水或直接蓄積水窖周邊地表水的情況比較，水量更充沛，水質(zhì)更好，保障程度更高。

圖1 缺水地區(qū)混合供水方式示意圖Fig.1 Schematic diagram of mixed water supply mode in water shortage area

3.2 分級(jí)供水模式設(shè)計(jì)

山區(qū)海拔高差懸殊，居民分散，從山腳至山頂均有居民居住，居住范圍垂直高差可達(dá)50 m以上，甚至達(dá)上百米。目前，集中供水模式一般是在山頂修建大蓄水池，然后通過(guò)供水管網(wǎng)重力直流向居民供水。這種長(zhǎng)距離、高落差的供水系統(tǒng)管道內(nèi)水力條件復(fù)雜，管內(nèi)壓力波動(dòng)劇烈，受水壓、負(fù)壓和水錘作用明顯[14,15]。管網(wǎng)下部水壓大，受瞬間水錘沖擊易爆管；同時(shí)，在管道相對(duì)高點(diǎn)負(fù)壓頻繁、管道破壞性極大，難以維護(hù)。而管網(wǎng)中上部水壓小、水量少，用水易受影響；時(shí)有無(wú)水情況發(fā)生，用水保障程度不高。

山區(qū)供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)可采用減壓恒壓閥、緩閉蝶閥、空氣閥等設(shè)施防護(hù)管網(wǎng)，避免負(fù)壓和水錘壓力影響。但由于小規(guī)模供水設(shè)施投資少、維護(hù)能力弱，再加上長(zhǎng)期不關(guān)閘的農(nóng)村用水習(xí)慣，很容易使空氣進(jìn)入管網(wǎng)，因此對(duì)管道破壞力較大，管網(wǎng)極易受到損壞。在實(shí)地調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，已建工程管網(wǎng)存在上部無(wú)水，但水龍頭水閥長(zhǎng)期打開(kāi)；管道破裂，沒(méi)有維修；水量足的用戶用水澆地，水量不足的放水排空時(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題。開(kāi)閘用水時(shí)，部分管道甚至還存在吸氣和抖動(dòng)等狀況。

為保障海拔高差較大地區(qū)供水安全，設(shè)計(jì)分級(jí)供水模式解決供水壓差大和水錘壓力對(duì)水管破壞以及水量分配不均等問(wèn)題。分級(jí)供水是在高差較大的地區(qū)采用分段修建蓄水池、分片供水的方式，將一個(gè)大供水池集中供水調(diào)整為2級(jí)或3級(jí)分級(jí)供水；每隔20～30 m修建二級(jí)水池分散供水(也可根據(jù)居民實(shí)際居住分布情況設(shè)置)，保障供水管網(wǎng)安全和居民用水安全；管理人員每天巡查一次，保障居民均衡用水。見(jiàn)圖2。分級(jí)供水總水池設(shè)計(jì)可比原水池減小，但整個(gè)系統(tǒng)蓄水容積不變或比原獨(dú)立水池更大；各二級(jí)水池設(shè)計(jì)為20 m3容積大小，水量可按范圍內(nèi)供水戶(人口)定量管理。分級(jí)供水模式可解決水壓爆管的問(wèn)題，保障不同位置用水戶合理的用水權(quán)，避免位置較高處用水戶無(wú)水可用；同時(shí)個(gè)別管網(wǎng)損壞時(shí)可減少供水系統(tǒng)水量浪費(fèi)，避免整個(gè)系統(tǒng)其他用水戶用水受到影響。

圖2 高落差地區(qū)分級(jí)供水示意圖Fig.2 Schematic diagram of graded water supply in high drop area

4 結(jié) 語(yǔ)

經(jīng)過(guò)多年建設(shè)，農(nóng)村飲水安全已得到極大改善。但山區(qū)飲水工程規(guī)模小、運(yùn)行維護(hù)力量薄弱，已建飲水工程還存在一定問(wèn)題。在農(nóng)村飲水安全鞏固提升工作中，設(shè)計(jì)符合當(dāng)?shù)厮礂l件和地形特點(diǎn)的、可推廣的簡(jiǎn)易供水設(shè)施，將極大推動(dòng)農(nóng)村飲水工程建設(shè)和管理，有利于保障居民安全用水；結(jié)合云南山區(qū)飲水安全和已建飲水工程調(diào)查情況，設(shè)計(jì)“混合供水”和“分級(jí)供水”模式可解決云南山區(qū)旱季水源水量缺乏、高差較大地區(qū)已建工程運(yùn)行維護(hù)難度大的問(wèn)題。

在全面實(shí)現(xiàn)小康社會(huì)的關(guān)鍵時(shí)期，保障農(nóng)村飲水安全是今后各級(jí)地方政府和水行政主管部門的重點(diǎn)工作之一。在做好飲水工程建設(shè)的同時(shí)，應(yīng)加大人力和物力投入，完善工程運(yùn)行維護(hù)管理；并且應(yīng)按照“有償使用、適當(dāng)補(bǔ)助”的原則測(cè)算供水水價(jià)，加強(qiáng)管理，讓受益群眾意識(shí)到節(jié)約用水，通過(guò)經(jīng)濟(jì)和管理手段讓廣大用水居民真正受益。

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