福建山區型縣域城鄉供水一體化規劃研究

陳 梁

(福建省水利水電勘測設計研究院，福建 福州 350001)

1 概述

福建省境內多山，地勢總體上西北高東南低，河谷和盆地串珠狀分布其間，山地丘陵約占全省土地總面積的80%以上，居我國東南沿海各省之首，素有“東南山國”“八山一水一分田”之稱。福建省農村飲水工程歷經多年建設得到了長足發展[1]，根據2020年福建省水利廳對全省農村飲水安全現狀普查的情況，卻仍存在部分水廠水質達標率偏低、供水保證率不高、單村供水工程運行管護工作薄弱、規模化水廠供水程度不高等問題，成為供水工程的明顯短板。保障農村飲水安全是實施鄉村振興戰略的重要內容，是堅持高質量發展，實現城鄉融合發展及城鄉基本公共服務均等化的具體要求，為全面提升農村飲水安全水平有必要進行城鄉供水一體化規劃。

城鄉供水一體化一般以縣為單位進行規劃和設計，目前城鄉供水一體化規劃思路[2]、工程建設管理[3]等方面已有進行分析探討。由于地形條件優勢，目前丘陵或平原縣城鄉供水一體化的研究較多[4- 6]，而山區縣主要著重于利用中心城區管網向周邊村延伸[7]、農村供水工程的方案設計[8]等方面的研究。本文主要以山區型縣域為研究對象，創建山區城鄉供水一體化全新模式，按照“城鄉一體、統籌規劃、國有控股、集約經營”的思路，打破行政區劃壁壘和城鄉供水分化的格局，整合區域水務資源、資產、資本要素，統籌城鎮、鄉村協調發展，重點推進大水源、大水廠、大管網建設，運用先進實用的水處理工藝與消毒技術，以及自動化控制與現代信息技術等，建立從源頭到龍頭的飲水安全保障體系，以全面提高供水質量與管理水平，實現城鄉供水跨越式發展。

2 規劃目標

2.1 基本情況收集分析

山區縣城鄉供水一體化規劃以整個縣域為規劃范圍，包含全縣所有人口。收集縣域自然地理、社會經濟、水資源開發利用情況等資料，全面調研現狀供水工程情況，從水質、水量、供水設施、運行管理等方面分析現狀供水工程存在的問題。分析統計現狀自來水普及率(服務人口100人以上且供水到戶的集中式供水工程服務人口占全縣戶籍人口的比例)、規模化供水工程覆蓋率(1000m3/d以上水廠服務人口占全縣戶籍人口的比例)、水源保護區劃定率等數據。

2.2 規劃目標

規劃山區縣自來水普及率不低于95%，全部供水水質達標，提升規模化供水工程覆蓋率，規模化供水工程水源保護區劃定率達到100%。基本實現縣城所在的中心城區大水網連通，鄉鎮之間盡量聯合供水，各鄉鎮由鎮區向周邊村莊延伸供水范圍，村莊密集區域建設大水廠統一供水，邊遠獨立村莊供水工程進行鞏固提升改造。全縣設立專業化水務公司進行統一管理，通過建設數字水務系統、健全供水工程運行管理機制等，逐漸形成城鄉供水發展新格局，促使供水管理水平和服務質量提升，以達到“同質同服務”的山區縣域城鄉供水一體化目標。

3 供水分區劃分

山區縣需劃分多個規模化供水分區，每個供水分區內均由1000m3/d以上規模化水廠供水，結合實際情況規劃一座或多座水廠共同供水，各供水分區內配水管網是連通的。除規模化供水分區以外的供水區域統稱為高遠獨立村莊供水分區。

規模化供水分區的劃分主要根據各鄉鎮現狀情況調查，結合村莊位置遠近及高程落差條件，以鄉鎮為中心并盡量向周邊村莊輻射，鄉鎮之間如水源和地形滿足條件應盡量劃為同一分區，水源及供水范圍均應打破鄉鎮行政界線的限制。

以福建北部山區縣將樂縣為例[9]，將樂縣全境面積2246km2，全縣轄8個鎮、5個鄉和1個國家自然保護區，包括135個行政村、8個居委會、8個良種(林果)場，戶籍人口18.7萬人。按照供水分區劃分原則，全縣共形成9個規模化供水分區，通過水廠管網延伸新增規模化供水34個行政村，新增受益人口3.60萬人，使全縣規模化供水涉及71個行政村(居委會)，合計受益人口達到17.3人，規模化供水工程覆蓋率將達到92.3%(現狀73.1%)。現狀分散式供水盡量納入規模化水廠或獨立集中供水工程供水，最終自來水普及率達到97.8%。

4 供水工程規劃

4.1 需水量計算方法

供水工程規模通過預測最高日需水量確定。常用的預測方法主要有綜合用水量指標法和分項指標法兩種，如兩種方法計算結果相差較大，可結合用地指標法綜合分析確定采用成果。

4.1.1綜合用水量指標法

M=m0·P/1000

(1)

式中，M—最高日用水量，萬m3/d；m0—最高日居民綜合用水量指標，L/(人·d)；P—供水服務受益人口，萬人。

綜合生活用水量指標法是根據國民經濟發展和居民生活水平、產業結構、工業用水重復利用率等因素，在現狀用水量調查基礎上，結合節水要求，綜合分析確定用水指標預測用水量。城區和集鎮往往是常住人口大于戶籍人口，山區農村則相反，考慮農忙季節和節假日大量居民返鄉，在計算時采用服務受益人口取戶籍人口和常住人口數的大值。

4.1.2分項指標法

M=∑Mi

(2)

式中，Mi—城鄉生活、公共建筑、禽畜養殖、工業企業、道路澆灑及綠地、管網漏損及未預見用水等水量計算結果，萬m3/d。

分項指標法中，居民生活需水定額根據相關規范，在考慮節水的基礎上合理確定定額，城鎮居民不高于180L/(人·d)，農村居民不高于150L/(人·d)；公共建筑物需水量可按居民生活用水量的10%～25%估算；工業需水計算時，現狀萬元工業增加值用水定額根據水資源公報和統計年鑒數據計算，規劃年定額采用工業用水重復利用率提高法進行計算；澆灑道路和綠地等河道外生態需水定額取1.0～2.0L/(m2·d)；消防用水量作為管網的校核用，確定供水規模時，可不計此項，不計入總用水量；管網漏損水量和未預見水量之和可按上述各類需水量之和的10%～25%取值。

4.1.3原水需水量計算

原水取水量為供水需水量、水廠自用水量、輸水管道漏失水量三項之和。按規范日變化系數取1.3～1.6，根據日變化系數計算日均原水需水量；水廠自用水量按最高日用水量5%～10%計算，只進行消毒的水廠，可不計列此項；渠道輸水時應考慮渠道的蒸發、滲漏損失量，長距離管道輸水應考慮管道漏失水量，一般取輸水量的10%左右。

4.2 可供水量計算方法

城鄉供水設計保證率采用P=95%，可供水量計算時應考慮河道生態下泄流量。

蓄水工程可供水量計算時，對控制面積大、興利庫容大、調節性能較好的水庫采用長系列法進行調節計算，對于其他小型水庫采用典型年法或數理統計法進行調節計算，山塘工程采用設計代表年日過程進行調節計算。

引提水工程根據取水口的徑流量、引提水工程的能力及用戶需水要求計算可供水量。引水工程的引水能力與進水口水位及引水渠道的過水能力有關；提水工程的提水能力與設備能力、開機時間等有關，引提水工程可供水量采用下式計算：

(3)

式中，Qi、Hi、Xi—i時段取水口的可引提水量、工程的引提水能力及用戶需水量，萬m3；i—計算時段數。

4.3 水源選擇

4.3.1水源選擇原則

(1)規模化水廠宜選擇保證率高、水量充沛、水質良好、滿足重力供水要求的地表水源，應根據區域水資源特點，合理選擇水庫水、江河水等，有條件的地下水可作為備用水源。

(2)高遠獨立村莊的集中供水工程，宜優先選擇水質更優，僅需消毒即可飲用的水源，如泉水、深井優質地下水、山溪水、未污染的水庫水和湖泊水等。當無優質水源時，也應優先考慮經常規工藝凈化后即可飲用的江、河以及水庫水等，盡量采用便于管理的水處理工藝。

(3)在居住地點分散的山區，當山泉水和裂隙水的水量水質能達到供水要求時，可規劃建井、蓄水池等，采取單戶或聯戶方式進行分散式供水。缺水村莊及農戶，可建雨水集蓄工程，增加蓄水能力。加強消毒設施配套，以井水為水源時，水源井應選擇在便于衛生防護的地段。

(4)地域性水污染嚴重、干旱缺水地區，應從區域統籌角度，制定跨區域調水方案，通過使用其它區域內的優質可靠水源，確保供水工程建設。

(5)取水點應設在水質較好、靠近主流、水深足夠、地質地形及施工條件良好且靠近主要用水地區的地點，還應與河流的綜合利用相適應。水源地確定后，必須加快完善水源地保護工作，規模化水廠的水源應全部建立水源保護區。

4.3.2水資源配置

在進行供需平衡分析時，盡量采用日最大原水需水量進行配置，如水源水量不足則至少保證可供水量滿足日均原水需水量。對現狀水源不能滿足需水要求的，應規劃新水源點，首先考慮轉換現狀已有發電或灌溉水庫功能用于供水，然后再規劃新建水庫或山塘等水源工程。當供水分區內存在多種水源方案時，應從水質、水量和投資等方面綜合分析選擇水源方案。

4.4 工程布局規劃

4.4.1取水工程布局

供水工程取水方式應根據水源位置、水量、水位條件設置，一般采用閘壩取水、抽水取水或水庫取水等方式。

4.4.2輸水管道規劃

輸水管道布線時，應盡量采用線路較短、重力流輸水，選擇地形地質條件較好的線路，減少征地拆遷，可沿現有道路布線，以便于管道施工和維護，保證供水安全。

輸水管道設計流量應按照最高日原水取水量確定，復核現狀已有輸水管道是否可繼續使用，有條件的建議設置兩條輸水線路互為備用。

4.4.3水廠布局

各供水分區內水廠布局在很大程度上受水源點狀況的制約，水廠應根據水源情況確定建設規模，盡量就近選擇供水服務區域，水廠布局應遵循以下原則：

(1)充分考慮現狀水廠設施，對現狀水廠進行綜合評價，對水源有保證、布局恰當或適當的技術更新改造能繼續使用的現狀水廠應予以保留。

(2)考慮逐步趨向集約化、規模化布置，以發揮水廠的規模效益，提高水廠的技術管理水平，更好地為用戶服務。

(3)結合規劃用地布局、水源高程、供水區高程、供水管網，合理規劃廠區高程，減少系統能耗，節約能源。

(4)考慮規劃實施的合理性，近遠期結合，提高規劃的可操作性和實施性，同時應便于管理運營、日常維護等。

4.4.4凈水工藝確定

規模化水廠凈水工藝包括常規凈水工藝(由混凝、沉淀、過濾和消毒等四個處理單元所組成的處理工藝)、微污染原水處理工藝、深度處理工藝等，應結合各水源地水質情況，并考慮水廠運行管理實際情況、出廠水水質、制水成本等多方面因素綜合確定凈水工藝。

高遠獨立村莊的集中供水工程均采用集混合反應、絮凝、沉淀、過濾出水為一體的模塊化凈水設備。

4.4.5輸配水管材選擇

球墨鑄鐵管與PE管具有水力條件好、機械性能良好、對各類地質情況適應性良好等優點。且球墨鑄鐵管與PE管廣泛應用于供水工程中，施工技術成熟。綜合造價方面，PE管在大管徑上的單價比球墨鑄鐵管要更高。因此，綜合比較各種因素，推薦DN300以上管徑采用球墨鑄鐵管，橡膠圈接口；DN300及以下管徑采用PE管，熱熔連接。

4.4.6水廠化驗室設置

規劃1000m3/d以上規模化水廠均設置水質化驗室，按照檢測能力9項指標配置。規劃成立一個農村飲水安全水質檢測中心，檢測能力按照42項指標配置，為全縣供水工程做水質檢測服務。

5 工程實施規劃

5.1 工程分期實施計劃

高遠獨立村莊供水鞏固提升工程應優先實施，另外用水需求上升較快，供需矛盾日趨明顯，水質問題較為突出，迫切需要在近期新上馬供水設施項目，按照“統一規劃，先急后緩，分步推進”的原則，優先立項，集中力量，提前推進，切實避免重復建設，杜絕新的投資浪費。

5.2 工程建設管理

在推進城鄉供水一體化的進程中，政府首先要發揮組織帶頭作用，對工程建設進行周密的規劃和部署。通過成立專門的領導小組進行針對性的研究，對不同地區的供水問題展開調查，并根據具體情況進行組織分期建設。在進行推進的過程中，要有縣級領導進行組織，并擔任領導小組組長，同時聯合財務部門進行相應資金籌集，聯合水務部門進行規劃，聯合建設部門進行具體工作的實施開展，以及聯合相關鄉鎮干部進行溝通協調等，通過多個部門聯合、多項措施并舉的形式，徹底將城鄉供水一體化落實到實處。

5.3 工程運行管理

規劃由縣水務公司統一運行管理，實行專業化管理、企業化運營和市場化運作。根據地理位置可設立供水分公司的方式進行運營管理，高遠獨立村莊供水分區的供水工程管理由就近的供水分公司管理，管理技術人員通過定期巡檢和發生故障時及時處理的方式進行維護。

5.4 數字水務

規劃建設城鄉供水信息化管理的數字水務系統，通過該系統及時、準確提供宏觀的城鄉供水大數據，為政府履行供水安全保障責任、提升行業監管能力、服務民生提供決策支撐。同時，使供水企業能夠實時感知供水系統的運行狀態，精準掌控供水系統的生產、管理和服務流程，提高供水企業的管理效率，降低管理成本，提高服務水平。

6 結語

按照統籌城鄉發展，逐步縮小城鄉差別，統一規劃、優化布局，形成安全、經濟、合理的城鄉一體化供水體系，可促進城鄉經濟社會的可持續發展。城鄉供水一體化工程點多面廣，投資較大，資金籌措時應考慮采用利息較低的專項債券、一般債券等，逐步分期完成工程建設，同時建立合理的水價機制，以保證工程長期穩定運行。本文根據福建山區縣特點，提出縣域城鄉供水一體化規劃方法，打破各自獨立供水的理念，整合民資自來水企業，由水務公司統一管理，保證老百姓都喝上水量充足水質達標的水，可為其他山區建設城鄉供水一體化提供借鑒。