山區農村飲水安全工作若干問題探討

肖春鋒

（道縣水利局 永州市 425300）

1 山區水源的選擇問題

山區農村飲水安全，不僅包括水質上的安全，而且包括水量上的安全，即水質衛生無害，水量安全可靠。水源問題往往是整個工程成敗的關鍵。

首先，從水量上講，水源的水量要充沛可靠，既要滿足目前需要又要適應發展要求。不僅豐水期，即使枯水期也能滿足上述要求。因為山區、半山區的河道，水量變化幅度甚大，枯水期甚至會斷流，這就要求能夠以其它的水源（如泉水）在枯水期做好補充。

其次從水質上講，要求原水的感官性狀良好，化學成分無害，衛生上是安全的。一些山區屬于地方性甲狀腺腫地區及高氟地區，則應選擇含碘量或含氟量適宜的水源或采取預防措施。而對于使用農村小型簡易給水措施的地區，應盡量選用原水水質接近生活飲用水水質的水源。再次，要考慮農業、水利、漁業的綜合利用。在山區農村，有時會選用水庫、池塘甚至灌溉渠道中的水作為水源。確定這類水源時盡量采用飲用水優先原則，兼顧農業灌溉、漁業生產，防止發生爭水現象，盡量采取各種用水達到和諧一致的分配原則。

此外，要考慮取水、凈化與輸水設施安全經濟性。如果水源水質差，會給凈化帶來困難，增加制水成本，管理復雜，同時也會給管網的維護管理帶來麻煩。水源的好壞直接影響整個給水系統的投資和運行管理。當某一地點建造自來水廠有幾個水源可供選擇時，應進行技術經濟比較，全面考慮選擇安全可靠合理的水源。

由以上選擇原則，結合山區的實際情況，一般來講，對于山區農村飲水水源選擇給出如下建議：

首選水量充足、水質良好的泉水，因為泉水通常補給比較穩定，水量變化幅度不大，且因屬于地下水，所以經過了巖層的過濾，水質比較良好；同時，山區當中地質地貌比較復雜，有許多地方都有山泉，可供選擇的水源點也較多。所以，選用泉水作為山區農村飲水水源，無論是從凈水工藝成本，還是供水的水量與水質的安全穩定性方面來講，都是非常可取的。唯一不足是泉水一般是在較低處發源，輸水不太方便，不一定能夠充分利用地形，使得整個的飲水系統都采用重力式輸水。而且某些地區屬于地方性甲狀腺腫地區及高氟地區，則該地區泉水一般的水源水質因礦物質元素含量過多或過少都不會達標，處理費用昂貴，這類水源應該盡量避免。

其次選入流水量充沛、水質有保證的水庫水，水庫水屬于地表水，一般而言，只要其入流的河流或溪流中的水質沒有受到太大的污染，那么以水庫的大容量形成的強大稀釋自凈能力，其水質作為飲用水水源是可以保證的，同時，水庫水的靜態性又使得其作為水源，濁度非常低，有時不需要經過凈化直接進行過濾消毒就可達到飲用水水質標準，從而簡化了凈水工藝，節約了制水成本。水庫大多是在地勢較低處，輸水耗能較大；也有一些水庫則是在地勢較高處，應該優先選用這類水體作為水源，因為這不僅會大大節約輸水耗能，而且因其地勢較高，山洪、雨水攜帶的污染物也難以污染水源，從而使得水源水質有了更好的保障，這同樣也能夠降低制水成本，增強山區農村飲水的安全性。

在泉水、水庫水都不可能作為水源時，再考慮河流水。一般山區的河流徑流量較小、漲落變化大，水量很不穩定，同時由于流速快，攜帶的泥沙含量也較大，濁度一般都比較高，處理時要增加強化沉淀工藝，因而一般不推薦使用。如果必須得選用河流水，那么宜選取水源取水處建在流速較小且徑流量較大較平穩的河流中游段，同時為了防止枯水期的水量不足，最好采用其它水體水源作為枯水期的補充水源或備用水源。

此外，對于用水量非常小的山區飲水系統，如一戶或幾戶使用的，也可以考慮選用井水，其水質基本類同泉水，但是因為一般出水量較小，除非用于井群集中供水系統，否則難以進行統一集中的凈化處理加以利用，也屬于不推薦采用的水源類型 。

2 山區管網系統的壓力設計問題

一般來說，山區的輸配水管網在布置時，應盡可能地做到充分有效地利用地形高差，即實現重力輸水，以最大程度節約能耗。由于重力式輸水可能會導致某些管段壓力過高，因而需增加必要的減壓措施，如設置一些減壓閥之類的裝置，以避免管材過早的損壞。

管網設計中也要做到地形的有效利用，避免人為地分配經濟流速。因為山區農村輸配水管網多采用枝狀管網，在確定管徑時，一些設計單位簡單地采用某一經濟流速，然后依據用水量的需求確定管段的流量，如此簡單地求出了管徑就作為設計值。筆者認為此種方法過于草率，沒有能夠充分地考慮山區輸配水管網應該做到充分利用地形高差實現重力輸水，導致設計管徑過大，造成原材料浪費。其實流速可以適當放大，只要不超過一定的流速限制即可；這種簡單方法確定的管徑，因沒有充分地利用地形，也造成部分管網余壓過大，管道更易受到損害。

現例舉湖南省某山區輸配水管網設計案例來說明這一問題。圖1中所示的管網已定線布置完畢，0為水源點，枝狀管網布置。原設計當中簡單地擬定了管中流速取一經濟流速0.8 m/s,由用戶用水量得出各個枝狀管網管段的流量，從而得出了各管道的管徑。筆者將其進行修改，計算管道管徑時不再簡單地使用單一流速，而是將流速限定在（0.5～2.5）m/s范圍內，最大程度地利用地形高差，使得每次計算后的管段水頭損失能夠接近地形高差，只要管段流速不超過最大流速限制即可，得到了新的管徑。同時從最不利控制點開始，選一條從用戶到水源的路線計算，得到了各個節點的節點水頭和自由水壓。因為許多管段管徑比原設計小，所以水損較大，則管網的余壓也較小，基本在（20～50）m（自由水壓）之間，即使得管網壓力更加趨于合理。如圖1，尤其是其中節點1、7，由于地勢屬于低凹地段，兩端較高，原設計的余壓很大，給管網的維護工作造成很大的困難，經過重新優化計算后，顯得更加合理。計算后的管網如圖2所示，前后兩次的管材費用比較如附表。由附表可以看出改進后的管徑設計方法能夠使管網管材費用大大節省，在本案例當中約節省34.9%。

圖1 湖南某山區農村安全飲水原設計管網方案

附表 原設計和改進設計方案的管道費用（參考當地價格）比較

圖2 改進后的管網設計方案

3 水質處理的基本流程

一般而言，山區農村飲水的水質處理工藝應該因地制宜，與水源水質、水源地勢、用戶要求等許多因素相關。山區農村居住分散，地勢起伏較大，供水規模一般不宜很大，這些供水工程的水處理流程主要采用如下幾種：

（1）泉水。當泉水地勢較高時，可以自流入高位水池，經消毒用管道送到用戶或集中供水點；當位置較低時可以考慮水泵加壓輸送。這種方式供水規模有限，一般適用于小型自然村。見圖3。

圖3 水源水為泉水時處理流程

（2）源水水質較好的地表水。主要以水庫或河流、溪流為主，一般可以經過慢濾池，集水到清水池消毒，由清水池送至用戶。當水質較差時可以因地制宜在水源點附近設置相應的自然沉淀設施，對于一些山溪，必要時考慮采用低壩進行水流攔截，以保證枯水期用水。這種方式規模可大可小，靈活機動。見圖4。

圖4 流動強的地表水處理流程

（3）地勢低凹的地表水。主要是一些山谷居民點，山上水源分散且不足，山谷中有自然堰塘、水庫等，水質條件較好，這時處理工藝與上述方法相同，只是水壓不夠，無法利用重力直接輸水，此時清水需用水泵送至水塔，然后輸送到各用戶或集個供水點。對于源水水質較好的山區，供水規模又不大時，為了加快建設速度，維護方便，也可以直接使用一體化的凈水設施。見圖5。

圖5 地勢較低水源處理流程

4 日常的維護管理

山區農村飲水的水廠生產、水泵的運行管理和故障排除以及凈水構筑物的運行管理等日常的維護管理基本類同于一般的城市供水系統，但在輸配水管網方面的維護管理尤為特殊。因為地處山區，地質條件都不太理想，一些地區巖石層阻礙了管道正常埋深要求，這就又造成了一系列的不良后果，如防凍困難（尤其在北方山區的冬季），管道易受外界的破壞（如山體滑坡等），所以要重視和加強對于山區輸配水管網的日常維護管理。

管網的經常性養護十分重要。管網養護工作的范圍很廣，包括閥門的維修、漏水的檢查、壞管的搶修、水管防冰凍、測水壓和流量等。在嚴寒季節到來以前，應及時做好管網的防凍工作。凡是管網設備的外露部分，如管橋和排氣閥須在冬天到來以前檢查一次，直徑小于300 mm或流速很小的水管，以及外露的閥門在冬天都要包扎。包扎材料用稻草和草繩，水管和閥門外先包稻草，再用草繩扎牢，天氣轉暖時應及時拆掉。

保證管網內的水質也是養護工作的一項內容。有時局部地區的給水龍頭出現渾水、黃水和臭水，原因可能是出廠水水質不好，管中積垢脫落，盡端管線的龍頭不經常開啟，管網邊遠地區剩余氯不足而導致細菌繁殖，或管網使用年限過長水管生銹等引起。由于給水水質較差，產生管道積垢，管徑縮小、阻力和水頭損失明顯增長，輸水能力逐步降低，影響用戶用水。如遇這些情況，可考慮：利用消火栓和給水龍頭，定期把管網中的部分“死水”放去；管線過長時，應在管網中途加氯，以提高邊遠地區的剩余氯量；刮除水管里面的結垢，涂以水泥砂漿等。

5 管材的選用

給水工程中，采用的管道可分為金屬管和非金屬管兩大類。選擇應根據管內工作壓力、外部荷載、土壤性質、材料供應、施工維護和供水安全性等條件確定。隨著各種塑料管道的制造技術日益成熟，價格也越來越便宜，建議山區飲水工程根據不同環境條件采用相應材質的塑料管。

根據使用實踐，鋪設時應注意：埋設深度不應小于0.5m。溝底應平整，揀去石塊、碎磚及其他堅硬之物。管底以下（5～10）cm 和管頂以上（10～15）cm 范圍內的回填土，不應夾有石塊、碎磚等硬物，必要時可用黃砂代替。接頭絲口不宜過長，（6～8）cm即可。水廠的室內明管安裝必須重視管道的固定和支承。長度超過6m的明裝管段，一般應設置伸縮裝置。對于山區落差較大，管網壓差大，同時經濟條件允許時，建議采用PE管或鋼管（但注意防腐），對于居住比較集中，地勢平坦，施工開挖難度不大時則可以采用U-PVC管。