西部地區農村冬季供水存在的問題及對策研究

徐素紅

（上海勘測設計研究院有限公司，上海 200335）

引言

我國西部地區地域寬廣，每當進入冬季后氣溫急劇下降，西部地區冬季氣溫驟降會引起很多社會性問題，其中農村供水系統凍害就是常見的問題之一。凍害現象給農村冬季供水系統造成嚴重影響，導致西部地區每年冬季農村群眾“吃水難”問題十分普遍，尤其像高寒高海拔的西藏地區農牧民用水異常困難。農村供水系統凍害是指，在冬季低溫環境作用下，農村供水工程設備設施會受到冰凍、凍融和凍脹等作用的影響，農村供水系統設備凍害會直接造成農村供水系統設備設施損壞并導致季節性供水中斷，對西部地區農村群眾的正常生活和生產造成嚴重影響，冬季農村供水系統凍害已經成為嚴重影響西部地區農村群眾正常生活和生產的社會性問題。因此，防凍保暖工作是西部地區農村冬季供水系統建設和管理部門的重要工作，對于保障西部地區農村冬季正常穩定供水起著重要作用。

1.西部地區農村冬季供水系統凍害的表現形式

農村供水系統由水源、蓄水池、清水池、供水管道、管道閘閥、水龍頭等設備設施組成，凍害會出現在供水系統的各個環節。當凍害出現在水源時，常見的表現是水源被凍結，水源凍結會導致水源不能為供水管道正常供水。當凍害出現在蓄水池或清水池時，會增大蓄水池或清水池中水流阻力，進而導致蓄水池或清水池不能正常運行，進而會對供水水量和水質造成影響。當凍害出現在供水管道時，特別是在西部地區夜間氣溫很低，低溫會導致供水管道中的水流發生凍結，從而造成主管道、支管道和入戶管道等供水管道堵塞。當凍害發生在檢修閥、減壓閥、泄水閥、進排氣閥等供水系統附屬設備設施時，會導致供水系統管道的氣壓和水壓出現異常，直接對供水系統管道的安全造成威脅。西部地區農村用水口大多安裝在戶外，當凍害發生在用水口時，會導致水龍頭凍結無法正常取水，水龍頭等供水末端被凍結在西部地區農村冬季供水中最為常見。

2.西部地區農村冬季供水系統凍害的分布特點

我國西部地區大多屬于凍土地區，因此造成西部地區農村冬季供水系統凍害十分普遍。按照凍土被凍結后持續的時間長短不同，可將凍土地區分為短時凍土地區、季節性凍土地區和多年凍土地區三種。我國西部地區基本都屬于凍土地區，如果農村供水系統管道埋深沒有深過凍土層深度，到了冬季就會發生凍害。西北黃土高原地區屬于季節性凍土地區，青藏高原則屬于多年凍土地區，雖然黃土具有比較好的保溫作用，但是當遇到冬季極端氣候且供水管道埋深較淺時就會發生凍害。我國西部地區面積廣闊，包括西南邊陲高緯度和高海拔的青藏高原地區和西北黃土高原地區，這些地區冬季氣溫驟降，而且低溫持續時間長，這就導致農村供水系統凍害問題經常發生。而且隨著近些年人類活動導致全球氣候發生變化，極端氣候時有發生，冬季經常有極低氣溫出現，一些以往認為不屬于寒冷地區的農村冬季供水系統也時常發生凍害。

3.西部地區農村冬季供水系統凍害的解決對策

西部地區農村冬季供水系統設備設施凍害的導致原因大致包括：寒冷氣候、凍土層深、冰凍期長等自然原因和防凍技術應用、工程項目設計、工程防凍施工、工程運行管護等人為原因，因此，西部地區農村冬季供水系統凍害的防治就需要基于上述原因進行針對性地預防。

3.1 工程設計方面的預防對策

3.1.1 高度重視西部地區供水項目工程設計

目前我國農村供水系統設計工作主要參考《村鎮供水工程技術規范》和《室外給水設計標準》等，這些規范性文件對西部地區農村供水系統中的保暖防凍設計進行了相關要求，為農村供水系統保暖防凍設計提供了可靠參考。西部地區的自然環境相對惡劣，經濟發展也相對落后，因此在農村供水系統項目工程建設中應該對項目工程設計工作高度重視，尤其像西藏高海拔高寒地區，應當結合當地特殊的自然環境、經濟水平和運管能力等要素開展農村供水項目工程設計及其優化工作，進而確保設計方案的適宜性和合理性，如此才能保障供水工程良好運行，進而為當地農民群眾的生產生活以及農村經濟發展提供助力。

3.1.2 供水泵房的保暖防凍設計

西部地區大部分地區冬季陽光輻射值在140～190kcal/（cm2.a-1），陽光輻射值高。根據《村鎮供水工程技術規范》要求，西部寒冷地區農村供水工程在設計時泵房應當進行相應的保暖防凍設計，目前比較常用的方式是通過太陽能采暖保溫裝置對泵房進行加熱保溫，太陽能采暖保溫裝置不但節能而且環保，同時在一些氣候嚴寒地區，為了達到更好的保暖防凍效果從而保證供水泵房正常運行，還應設計輔助加熱裝置，常用的輔助加熱方式為電加熱方式。

3.1.3 建筑物朝向、外形和材質設計

西部地區冬季雖然氣候寒冷，但是大多陽光輻射強，因此在對農村供水工程建筑進行設計時，應當最大化利用陽光輻射強帶來的熱量從而提高建筑物的保暖防凍能力。例如：結合西部地區當地地理特點和陽光輻射條件科學合理的設計建筑物朝向，最大化吸收和利用太陽輻射能，提高建筑物的采暖防凍能力。西部地區冬季多強風天氣，熱量流失快，因此在對供水工程建設進行設計時應將建筑物外形設計為U形或L形，最大化降低強風導致的熱量散失，從而提升建筑物的保溫防凍能力。此外，隨著建筑材料的發展，在進行農村供水工程建筑設計時，建筑墻面和屋頂應多采用新型吸熱保暖材料來增強建筑的采暖保溫能力。

3.1.4 取水井材質和取水方式設計

對于西部一些冬季氣候嚴寒且采用戶外取水井來取水的地區，在設計取水井時，取水井材料宜選擇PVC樹脂，因為PVC樹脂具有良好的隔寒保暖性。同時，取水井取水方式應設計成“一井兩路，冬夏兩用”模式，具體來說就是將供水管設計兩路，一路專門為冬季取水使用，設計冬季取水管路時，將地面立桿的下部分埋在地下可以防止冬季管道凍害，在地上留出一段立柱安裝橡膠軟管。取水時將井內的橡膠軟管取出打開水龍頭即可取水，取水結束后又將橡膠軟管掛于井內，天氣暖和時則直接通過室外立桿水龍頭來取水。

3.2 防凍技術措施方面的預防對策

3.2.1 繼承和優化傳統保暖防凍技術

西部地區農村供水設備設施冬季凍害會發生在供水系統的各個環節，因此應當從水源到用水端采取從頭到尾的保暖防凍技術措施，根據以往保暖防凍工作經驗積累，總結出了一些行之有效的保暖防凍技術措施，具體包括：（1）蓄水池、清水池等供水設施保暖防凍措施，根據以往經驗，在建設蓄水池、清水池時通過加厚墻壁、加大保溫層厚度、增加覆土層厚度能夠達到比較理想的保溫防凍效果，從而防止蓄水池、清水池凍結，確保取水口水源正常流動進而正常取水。（2）消毒凈化設施保暖防凍措施，農村供水系統消毒凈化設施由電氣控制器、沉淀池、混凝池、過濾池等組成，通常將電氣控制器安裝在室內，沉淀池、混凝池、過濾池則設置在室外，通過鍋爐和火爐加熱方式為電氣設備保暖，通過調節控制消毒池中水流速度防止消毒池水面凍結從而保證消毒池的消毒凈化效果。（3）供水管網和附屬設備保暖防凍措施，在供水管網和附屬設備施工時，通常遵循著“兩頭暖、中間深”的原則。具體來說就是在水源端和取水末端做好采暖防凍措施，在供水管網鋪設時，根絕當地凍土層的深度和地質地貌盡可能將供水管網鋪設在凍土層之下，以防供水管網發生凍害。在無法將管網深埋的多山地和地下水水位較高的地區，在鋪設供水管網時通常要遵循著“淺埋+保溫材料+覆土”的保暖防凍措施，同時，利用棉絮、泡沫、海綿等材料對暴露在戶外的管網進行包裹，此外，夜間將檢修閥、減壓閥、泄水閥、進排氣閥等閘閥內的水排空，防止閘閥內存留的水發生凍結導致閘閥被凍裂。（4）取水末端保暖防凍措施，目前西部地區農村冬季供水系統取水末端常用的保暖防凍措施有：用草簾、塑料布、帆布等覆蓋檢修井井蓋，并用裝有秸稈的袋子、泡沫、海綿等對檢修井中水表等附屬設備進行包裹保暖，用舊衣服、舊棉被棉絮、海綿、泡沫等包裹水龍頭，此外，通過將水龍頭經常打開保持小水流的方式也能起到防止水龍頭凍結的作用。

3.2.2 積極應用普及新型保暖防凍技術措施

從西部地區農村冬季供水系統多年的保暖防凍工作中證實，普通的農村冬季供水系統保暖防凍措施能夠取得顯著的保暖防凍效果，然而在一些氣候極端嚴寒的西部地區，在極端嚴寒的惡劣環境下，雖然采取了普通的保暖防凍措施，但是供水系統設備設施仍然會發生凍害，因此，就需要采取新型的防凍措施來防止供水系統設備設施凍害的發生。經過近些年的研究探索，目前發展出了一些較為成熟的農村冬季供水系統新型保暖防凍措施，通過在農村冬季供水系統重要部位的實際應用取得了良好的保暖防凍效果。

3.3 工程建設管理方面的預防對策

農村供水項目工程實施是一個系統性的工程，涉及的環節和方面眾多，保溫防凍工作從頭至尾貫穿于整個項目工程施工環節，因此，為了達到理想的防凍效果，就要重視項目工程實施全過程的施工管理。首先，要嚴格按照項目工程施工流程和保暖防凍設計要求進行施工，同時要建立和運行項目工程施工全過程監管機制，對項目工程施工從頭到尾各個環節進行監督，以保證項目工程施工質量。其次，在施工材料的采購和抽檢方面，通過建立項目工程材料統一采購和抽檢機制，由專門負責材料采購和抽檢的部門統一采購項目工程所需的管材、閘閥、鋼材、水泥、保暖材料等施工材料，并嚴格按照抽檢要求對材料質量進行抽檢。再次，在工程施工過程中，要嚴格落實監督檢查工作，檢查供水管道鋪設，保證施工質量，確保供水管道鋪設深度符合防凍要求。最后，項目工程驗收階段，要嚴格按照項目工程驗收標準開展項目驗收，發現工程建設中存在的質量問題并督促整改。

3.4 工程運行管護方面的預防對策

3.4.1 重視保暖防凍，加強監督檢查

農村供水工程主管部門要提高對農村冬季供水系統保暖防凍工作的重視程度，將保暖防凍作為冬季供水系統運管工作的重中之重。首先，要加強對轄區農村供水系統的日常檢查，尤其要對冬季農村供水系統的保暖防凍工作加強監督、檢查、指導和維修，切實保證保暖防凍措施落實到位，及時發現存在問題并及時完善。其次，建立健全農村冬季供水系統保暖防凍應急保障機制，每年冬季來臨前提前儲備好相關的設備設施和保暖防凍物資，為開展冬季供水系統保暖防凍和突發事件應急搶險工作打下堅實基礎。

3.4.2 加強保暖防凍宣傳教育和培訓

農村供水系統基層主管部門要加強對農村群眾的宣傳教育，劃定農村冬季供水系統凍害重點區域，以重點區域和新增用水戶為宣傳教育重點，利用廣播、電視、報紙、服務卡、宣傳冊、手機、微信等宣傳媒介像農村群眾宣傳冬季供水設備設施凍害危害以及保暖防凍防治技術措施，提升農村群眾的供水安全意識和責任意識。通過入戶宣傳、集中宣傳、分片宣傳、多輪次宣傳等方式向農村群眾宣講供水系統入戶設施的保暖防凍基本常識和處理方法，提升農村群眾供水設備設施保暖防凍防治能力，調動農村群眾在供水系統設備設施運管中的主體責任。其次，要加強對農村基層水管員的責任意識、專業知識、維修技能、防凍保暖等方面的教育培訓，提高農村水管員的責任心、對供水系統的熟悉程度以及供水管網維修技能水平，并要求水管員做好冬季供水系統凍害巡查和檢修工作。

3.4.3 強化運護管理信息化建設

當今社會處在一個信息化十分發達的時代，物聯網、大數據、智能化、5G技術等信息化技術層出不窮，信息化技術在管理工作中的應用能夠大幅提升管理工作的方式和效率，因此，在一些條件允許的西部地區要強化在農村供水運護管理中積極推廣現代化管理技術，構建起自動化、信息化和智能化的農村供水運護管理系統。通過現代化農村供水運護管理系統對供水系統取水、輸水、配水和取水全過程進行監測管理，也能結合氣象預報數據對凍害風險做出評估和預警。

4.構建西部地區農村冬季供水系統保暖防凍技術體系

我國西部地區在長期的農村冬季供水系統保暖防凍工作中已經積累了豐富的技術和經驗，由于西部地區地域寬廣，不同地區的農村冬季供水系統保暖防凍工程設計、工程實踐和技術措施等均是基于當地的地理和氣候特點，因此，保暖防凍技術呈現出區域化和零散化的特點，目前尚未形成系統化的保暖防凍技術體系，也不利于對保暖防凍效果進行系統評估和不同地區之間相互學習借鑒。因此，我國應對西部地區各個地區農村供水系統保暖防凍工程設計、工程實踐、技術措施和運護管理進行實地調查，掌握各個地區保暖防凍技術的防凍效果、經濟成本、對環境的影響以及運護管理經驗等相關資料，并對相關資料進行收集和梳理，構建起西部地區農村冬季供水系統保暖防凍技術評估和交流體系與標準，為保暖防凍技術的科學評估、應用推廣以及研發創新奠定基礎。

5.結語

農村供水系統是農村地區重要的民生性基礎設施，黨和國家一直以來對西部地區農村供水系統的建設和運行高度關注，隨著近年來西部地區一系列重大的農村供水工程的實施，大大改善了西部地區農村供水現狀，然而，供水系統凍害是目前嚴重危害西部地區農村冬季安全供水的一個現實難題，也是一項任重道遠的工作。