海興縣飲水安全規劃與設計

戴 梅，鄭樹森，楊鳳棟，于坤榮

（1.河北省水利水電勘測設計研究院，天津 300250；2.河北省海興縣水務局，河北 滄州 061200）

海興縣飲水安全規劃與設計

戴 梅1，鄭樹森2，楊鳳棟1，于坤榮1

（1.河北省水利水電勘測設計研究院，天津 300250；2.河北省海興縣水務局，河北 滄州 061200）

海興縣處于深層地下水的高氟區和苦咸區，飲水安全問題十分嚴重。該規劃設計范圍涵蓋全縣及國營農場，通過規劃分區，將全縣供水區域分為“三區、五片”的供水格局，并已按設計實施建成以地表水為主、地下水為補充的農村集中供水工程，實現了城鄉一體化供水系統網絡。

飲水安全；高氟；苦咸；地表水；規劃分區

1 海興縣飲水安全現狀

1.1 水資源概況

海興縣地處華北平原，屬黑龍港流域，渤海之濱，其地質構造比較復雜，基底構造為埕寧隆起，新生代以來，長期處于沉陷，堆積的新生界地層。由于特殊的水文地質條件原因，淺層水苦咸，深層水普遍含氟超標。深層水源水質含氟量大都大于2mg/L，有45%以上的村含氟量達到4～5mg/L，并且礦化度和氯化物（1.5～2.0g/L）都超標。 淺層水淡水面積僅占全縣總面積的12.8%，且分布稀散，其他淺層無淡水，含鹽量在5～10g/L，人畜根本無法飲用。隨著氣候的持續干旱和地下水資源的日益緊張，地下水位逐年下降，水資源匱乏嚴重。為滿足群眾生活和工農業生產需要，必須開發深層地下水以解燃眉之急，而海興縣又處于深層地下水的高氟區和苦咸區，因此，飲水安全問題十分嚴重。

1.2 飲水安全現狀

海興縣轄4鎮、3鄉的197個行政村和3個國營農場，總人口25.2萬人，其中農業人口20.11萬人，占總人口的79.8%，根據調查統計和國家三部委的核定，海興縣農村飲水不安全人數為12.13萬人（不包括3個農場），占農村人口的70.9%，主要為高氟和苦咸水。全縣飲水水源含氟量多為2.0～4.5mg/L，礦化度為3g/L。由于長期飲用高氟水，80%兒童普遍存在氟斑牙問題，中老年人腳后跟疼，骨脆、骨硬、易骨折現象占60%以上，高氟水及苦咸水嚴重影響著全縣人民的身心健康，群眾期盼著早日解決高氟水問題。

雖然目前海興縣自來水入戶普及率達到100%，受益人口為20.1萬人，但由于水源井多為20世紀60～70年代修建，均已超期服役，而且自來水管網多為20世紀80年代鋪設，至今已近30a，隨著經濟發展，人口增多，村莊面積增大，原有管網老化，遠遠不能滿足村莊發展的用水需求。因此，飲水井不斷報廢，飲水困難呈動態上升趨勢，現在有的村還存在“自來水管伸到戶，騎車馱筒拉水吃”的現象。

2 工程規劃

2.1 技術路線

海興縣飲水安全工程按照“統籌規劃、城鄉一體、全縣推進、戶戶通水”的總體思路，大力推行聯村集中供水工程，積極推行規模化發展、標準化建設、市場化運作、專業化管理、受益戶參與的集中供水模式。

針對2009年楊埕水庫達到蓄水條件的總體要求，為避免重復投資，確定技術路線為：以楊埕水庫調蓄工程外調地表水源為依托，徹底實現海興縣飲水水源切換，發展地表水凈水廠，實現城鄉供水一體化。

2.2 需水量預測

規劃地表水源為楊埕水庫，水庫至凈水廠輸水管線設計流量由水廠設計規模和水廠自用水量組成；凈水廠設計規模按照最高日用水量確定，主要包括農民生活用水、兼顧公共建筑用水、工業及其他用水、管網漏失和未預見水量；配水管網設計規模按照最高日、最高時進行設計。根據《村鎮供水工程技術規范》和《海興縣集中供水工程初步設計》，綜合各種因素考慮，規劃區人均綜合用水量指標：城區采用130L/p·d標準，農村取80L/p·d，管網漏失及未予見水量按25%考慮，最高日變化系數按照1.4考慮，預測海興縣近期年需水總量為696.1萬m3，遠期年需水總量為1217.5萬m3。

2.3 水源供需平衡分析

為提高渤海新區的供水保證率，確定引水工程實施雙水源，雙線引水。第1條從大浪淀排水渠引水，在大浪淀水庫以上利用大浪淀水庫的位山引黃線路，以下利用淀北排干入大浪淀排水渠，經東侯干渠跨武港路，利用新開渠道至宣惠河左岸建引水泵站經壓力管道穿越宣惠河至調楊埕水庫。第2條在小開河灌區引水渠末端下泊頭建引水泵站經壓力管道引水至楊埕水庫。因此楊埕水庫的外調水源是有保障的。

楊埕水庫總庫容為6568萬m3，調節庫容為5652萬m3。綜合考慮后年調蓄兩次，年引水量為9115.1萬m3，滿足海興縣需水總量1217.5萬m3的要求。

2.4 輸水工程規劃

2.4.1 供水工程規劃分區

根據海興縣地理條件和村莊分布，將全縣供水區域分為西區、東北區和東南區，形成“三區、五片”的供水格局。以楊埕水庫渤海新區供水泵站為起點，通過泵站和輸水管線，將地表水送至凈水廠。

（1）西區：該區位于宣惠引河以西區域，包括城區、趙毛陶鄉、蘇基鎮、高灣鎮、張會亭鄉、海興縣農場和辛集鎮西部部分村莊。該區域以城區凈水廠為中心向四周輻射，因南北向供水距離較長，分別在王文、良章規劃2個配水廠，連同城區凈水廠管網供水區域形成 “一區三片”2個配水廠以城區凈水廠出水為水源，供應南、北兩片供水區域，該區規劃人口185183人，其中城區人口3.0萬人（遠期8.8萬人）、農村人口15.52萬人（包括縣農場）。

（2）東北區：該區位于宣惠引河以東、宣惠河以北區域，包括小山鄉、青鋒農場和青先農場，服務人口3.421萬人。

（3）東南區：該區域位于宣惠引河以東、宣惠河以南區域，包括香坊鄉、辛集鎮大部分村莊，總人口3.0843萬人。

2.4.2 供水水廠規劃

目前海興縣供水水源皆為深層地下水，包括縣城供水系統也是完全靠水源井直接供給，沒有集中凈水廠，為適應新的地表水水源切換，結合縣城供水工程規劃及工程規劃分區，對全縣進行規劃，共規劃城區、小山、香坊3座凈水廠，王文、良章2座配水廠，覆蓋全縣，實現集中供水。最終海興縣飲水安全供水系統形成 “一庫—兩線—三區—五片”的供水網絡系統如圖1，為實現城鄉供水一體化，打下了良好的基礎。

3 輸水工程設計

3.1 凈水廠設計

凈水廠設計規模按照最高日用水量確定，主要包括城市用水、農民生活用水兼顧公共建筑用水、工業及其他用水、管網漏失和未預見水量；設計凈水工藝與當地水源水質直接相關，海興縣飲水安全工程以楊埕水庫水為供水水源，根據水庫水質化驗報告，結合GB3838—2002《地表水環境質量標準》進行評定，確定原水水質為地面水Ⅱ類水體，符合供水水源要求，確定水處理工藝：

3.1.1 城區凈水廠設計

城區凈水廠設計規模為近期2萬m3/d，遠期4萬m3/d。其中：王文配水廠設計規模2800m3/d；良章配水廠設計規模5000m3/d。

城區凈水廠凈水工藝流程為：

水源—混合器—網格反應池—斜板沉淀池—V型濾池—清水池—泵房—管網

王文、良章配水廠工藝流程為：

城區水廠凈化水—清水池（消毒）—泵房—管網

3.1.2 香坊、小山凈水廠設計

小山凈水廠設計規模3500m3/d；香坊凈水廠設計規模3200m3/d。工藝流程為：

水源—一體化凈水裝置—清水池—泵房—管網

3.2 輸水、配水管線設計

3.2.1 輸水管線設計

水庫至凈水廠輸水管線設計流量由水廠設計規模和水廠自用水量組成，考慮水廠自用水量（反沖洗等）按水廠規模的10%計算。取水泵站至凈水廠管道流量采用最高日平均時，則輸水管線設計規模根據 《室外硬聚氯乙烯給水管道工程設計規程》的規定，當水溫為20℃時，硬聚氯乙烯管的水力坡降計算公式：

式中 i為水力坡降；Q為流量（m3/s）；DJ為管道計算內徑（m）。

3.2.2 配水管網設計

3.2.2.1 設計原則

配水管網按照滿足遠期最高日、最高時確定規模，一次規劃建成，對遠期實施的村莊預留接口，對于城區管網，其布置形式采用環形管網；對于農村供水管網因村莊分布較為分散，管網形式以枝狀管網為主；對較大的鄉鎮所在地，考慮管道成環的可能。最高日、最高時變化系數按表1選取。

表1 時變化系數取值表

管網最不利水壓：

（1）城區按0.24MPa進行規劃，滿足5層建筑供水水壓要求，個別需水壓力較高的建筑自行加壓；

（2）村莊按0.12MPa進行規劃，滿足2層建筑用水需要。

3.2.2.2 配水管網水力計算

配水管線沿程水頭損失計算采用海曾－威廉公式：

式中 h為管道水頭損失（kPa）；q為流量（m3/s）；L為管段長度（m）；D為管道計算內徑（m）；C為海曾－威廉系數，C＝140。

3.2.3 典型設計實例

以香坊集中供水工程為典型，設計規模為3200m3/d，水廠自用水量按水廠規模的10%考慮，則輸水管線設計流量為3520m3/d。通過計算，并考慮局部阻力損失為沿程損失的10%，所需的管道內徑DJ為300mm，其損失為12.18m，要求泵站揚程30m。選取PVC－M塑料管規格為De315，選用管道壓力等級0.6MPa滿足設計要求。

根據計算，配水管網最不利管線水廠～外網水力損失為18.41m。考慮水廠最低水位與最不利點的水頭差為2m，最不利點（村口）自由水頭20m，則水泵揚程為：18.41＋20＋2＝40.41m，水泵揚程選定45m滿足設計要求，外管網管材壓力等級選定為0.6MPa。

4 結語

按照“統籌規劃、城鄉一體、整縣推進、戶戶通水”的要求，海興縣飲水安全供水系統網絡最終形成 “一庫—兩線—三區—五片”的供水系統格局，為實現城鄉供水一體化打下了良好基礎。于2010年7月1日前實現飲用地表水全覆蓋，建成以地表水為主、地下水為補充的農村集中供水工程網絡。對海興縣完善供水社會化服務體系，保證飲水安全，促進社會主義建設具有重要意義。

［1］河北省水利水電勘測設計研究院.河北省海興縣飲水安全工程總體規劃［R］.2009.

［2］戴乙，王立明.海河流域農村地下飲用水源污染研究［J］.海河水利，2007（8）.

［3］岳恒.農村飲水安全基本現狀分析［J］.水利水電技術，2006（8）.

［4］羅華，趙天榮，付榮生.農村集中式供水狀況及飲用水質調查分析［J］.中國農村衛生事業管理，2006（8）.

［5］楊坤華，劉圣田，劉文東.保障農村飲水安全持續發展的策略［J］.地下水，2005（6）.

［6］劉建強，金麗.農村飲水安全工程水資源開發與保護技術研究［J］.水利水電技術，2005（1）.

［7］徐瑛麗，俞雙恩，王建文.濱州市農村飲水安全對策研究［J］.中國農村水利水電，2006（5）.

［8］翟浩輝.保障飲水安全是農村全面建設小康社會的必然要求［J］.河海大學學報，2003（1）.

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1672-9900（2011）01-0030-03

2010－12－30

戴梅（1965－），女（漢族），河北保定人，高級工程師，主要從事水利水電工程設計工作，（Tel）13821718161。