南方某市城鄉(xiāng)供水一體化規(guī)劃方案研究

童承乾 胡鑫 寧克明

中國市政工程西北設(shè)計(jì)研究院有限公司深圳分公司 廣東 深圳 518000

引言

城鄉(xiāng)供水一體化是指構(gòu)建城鎮(zhèn)與鄉(xiāng)村的供水一體化網(wǎng)絡(luò)格局，共享水資源的同時(shí)提高其利用率，實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民同步普及優(yōu)質(zhì)飲用水的目的，為鄉(xiāng)村振興做好鋪墊[1]。近十年來，城市供水普及率持續(xù)增長，2021年已達(dá)99%；然而，農(nóng)村自來水普及率同期僅為84%。2021年中央一號文件提出“實(shí)施農(nóng)村供水保障工程，有條件的地區(qū)推進(jìn)城鄉(xiāng)供水一體化，到2025年農(nóng)村自來水普及率達(dá)到88%”[2]。在上述背景下，各地都在全力推動城鄉(xiāng)供水一體化進(jìn)程，或啟動改造，或開展研究提前謀劃。本文是在南方某市城鄉(xiāng)供水一體化實(shí)施前開展總體布局規(guī)劃研究，用于指導(dǎo)后續(xù)工程實(shí)施，同時(shí)供類似工程提供規(guī)劃思路。

1 區(qū)域現(xiàn)狀分析

1.1 區(qū)域概況

某市位于廣東西南部，下轄23個鎮(zhèn)、5個街道辦和46個居委會，總面積3277km2。2018年末，戶籍人口約183萬，常住人口141.41萬。該市地形相對復(fù)雜，總體呈東北高，西南低的特點(diǎn)。東北部棉被頂最高海拔達(dá)1627.3m，西南部祥山鑒江河為最低點(diǎn)，海拔僅11.5m，高差相差1615.8m[3]。

1.2 供水概況

1.2.1 水資源現(xiàn)狀。該市位于鑒江流域中上游，全市可采用水資源總量為40.74km3，其中地表水占比約81%，地下水占比約19%。地質(zhì)上以不透水的花崗巖以及變質(zhì)巖為主，地下水位較高，水源相對充足。產(chǎn)水來源主要是依靠降雨，10月到次年3月為枯水期，其余月份為豐水期，降雨與產(chǎn)水的時(shí)空分布相似，從西南到東北方向，產(chǎn)水量呈遞增趨勢。區(qū)域河流有汛期短、終年不凍，含沙量少和水力資源豐富等特點(diǎn)[4]。

1.2.2 供水情況現(xiàn)狀。受地方經(jīng)濟(jì)實(shí)力制約，農(nóng)村分散供水人口仍占相當(dāng)比例，主要為分布在山區(qū)、高丘區(qū)居民，同時(shí)現(xiàn)有集中式供水工程難以保證長久、良性、安全運(yùn)行。中心片區(qū)由第二自來水廠和金山自來水廠供水，沙田片區(qū)主要由金銀河水廠供水。另外還有20家鎮(zhèn)級水廠，但大部分存在設(shè)備殘舊、制水工藝落后的特點(diǎn)[5]。供水主要問題體現(xiàn)在工程建設(shè)標(biāo)注低、水處理工藝簡單和管理不規(guī)范導(dǎo)致供水保障程度低。

1.2.3 運(yùn)營管理現(xiàn)狀。該市3座規(guī)模相對較大的水廠分屬兩個自來水公司管理。20家鎮(zhèn)級水廠中，1家為水庫所有并外包經(jīng)營，剩下19家為鎮(zhèn)政府所有，其中7家為自營，12家對外承包經(jīng)營。供水管理體制各不相同，無統(tǒng)一管理和調(diào)度平臺，管理方式落后、運(yùn)營水平低、成本高，另外設(shè)備、管網(wǎng)檢修及維護(hù)困難。

2 規(guī)劃布局與規(guī)劃方案的確定

2.1 規(guī)劃研究思路

高州水庫水資源充足，水質(zhì)優(yōu)良，規(guī)劃提倡優(yōu)水優(yōu)用，減少水質(zhì)污染風(fēng)險(xiǎn)，考慮以高州水庫為主要水源向城鄉(xiāng)居民供水；全市地形復(fù)雜，規(guī)劃需合理布局，節(jié)省運(yùn)行能耗，提倡大水源、大水廠、大管網(wǎng)[6]，以重力供水為主；尊重現(xiàn)狀，保留大的布局分區(qū)，整合優(yōu)化不合理分區(qū)，形成主力水廠集中供水，偏遠(yuǎn)、地勢較高等地區(qū)采用分散獨(dú)立供水；主要的水廠之間形成互聯(lián)互通格局，提高安全供水保證率。

2.2 總體布局分析

全市除東北部山區(qū)地理標(biāo)高為103～315m之間外，其他位置高程范圍為33～72m。高州水庫位于東北側(cè)，分為良德、石骨兩個庫區(qū)，地勢相對較高，兩庫聯(lián)通后正常水位為90.0m。近庫區(qū)建設(shè)水廠，原水管短，保證率高，原水提升處理后基本可以實(shí)現(xiàn)對西南大部分地區(qū)的重力供水。另外，因東北部山區(qū)地勢過高，若依靠新建水廠加壓供水，建設(shè)成本高且后期運(yùn)行費(fèi)用不經(jīng)濟(jì)，因此可考慮布局分散供水設(shè)施，西部片區(qū)靠近龍灣水庫，且水質(zhì)水量均有保障，可考慮將現(xiàn)狀水廠進(jìn)行擴(kuò)建后保障飲用水水源。總體的供水布局統(tǒng)籌考慮水源的遠(yuǎn)近及地理相對標(biāo)高等情況后進(jìn)行合理分區(qū)，試圖最大限度節(jié)省水廠運(yùn)行能耗。

2.3 用水量預(yù)測

2.3.1 用水指標(biāo)。根據(jù)《室外給水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》、《村鎮(zhèn)供水工程技術(shù)規(guī)范》和實(shí)地調(diào)研，結(jié)合居民的生活水平和用水量情況選取用水指標(biāo)。城鎮(zhèn)居民生活用水定額取210L/（人·d），因該市城鎮(zhèn)工業(yè)用水量占比極少，未來工業(yè)發(fā)展用水計(jì)入未預(yù)計(jì)用水量，未預(yù)計(jì)用水與漏損水量取居民生活用水量的20%；鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民生活用水定額取100L/（人·d）；公共建筑的總體用水量取居民生活用水總量的10%。

2.3.2 人口及水量預(yù)測。該市戶籍人口與常住人口差異不大，選用戶籍人口為計(jì)算基數(shù)。人口自然增長率因鎮(zhèn)而異，范圍為0.3%～1.2%。再結(jié)合總規(guī)及近幾年人口增長率來預(yù)測各供水片區(qū)2025年和2035年供水人口數(shù)據(jù)。計(jì)算得到人口數(shù)據(jù)后，將居民用水、公建和企業(yè)用水、漏損和未預(yù)見用水累加后預(yù)測規(guī)劃用水量。綜合預(yù)測，本市2025年預(yù)測人口190.7萬人，用水量為317400m3/d，2035年預(yù)測人口206.3萬人，用水量為336300m3/d。

2.3.3 供需平衡分析。水源需水量為水廠規(guī)模與水廠自用水及輸水漏損之和，其中水廠自用按5%、原水管漏損率按10%考慮[7]。中心片區(qū)、高州水庫南片區(qū)和北片區(qū)原水取自高州水庫，沙田河片區(qū)原水取自龍灣水庫。云潭鎮(zhèn)水源為云潭水庫。高州水庫上游片區(qū)水源為地下水及河流水，水源相對充沛。水量供需平衡分析如表1所示。

表1 水量供需平衡分析

2.4 規(guī)劃方案的確定

2.4.1 水廠規(guī)劃建設(shè)分析。良德與石骨庫區(qū)范圍內(nèi)均有合適場平條件，場地標(biāo)高均在100m以上，有條件建設(shè)大水廠。綜合總體布局思路，統(tǒng)籌現(xiàn)狀水廠、人口發(fā)展和水量供需平衡分析如下。

（1）中心片區(qū)遠(yuǎn)期設(shè)計(jì)用水量為150000m3/d，現(xiàn)狀水廠規(guī)模無法滿足規(guī)劃需求，市第二水廠有預(yù)留擴(kuò)建用地，為強(qiáng)化城鄉(xiāng)供水一體化，規(guī)劃擴(kuò)建市第二水廠，關(guān)停金山自來水廠。水源由高州水庫保障，滿足水量要求。

（2）高州水庫北片區(qū)遠(yuǎn)期設(shè)計(jì)用水量54700m3/d，整合后新建東岸水廠（60000m3/d）；高州水庫南片區(qū)遠(yuǎn)期設(shè)計(jì)用水量74200m3/d，整合后新建長坡水廠（80000m3/d）。水源取自高州水庫，滿足水量要求。

（3）沙田河片區(qū)遠(yuǎn)期設(shè)計(jì)用水量20000m3/d，擴(kuò)建后規(guī)模取20000m3/d，水源取自龍灣水庫，滿足水量要求。

（4）云潭鎮(zhèn)片區(qū)遠(yuǎn)期設(shè)計(jì)用水量7700m3/d，擴(kuò)建后水廠規(guī)模取8000m3/d，供水水源來自云潭水庫，滿足水量要求。

（5）高州水庫上游片區(qū)遠(yuǎn)期設(shè)計(jì)用水量23000m3/d，可擴(kuò)建各鎮(zhèn)級水廠，整合后總規(guī)模為23000m3/d，水源多來自地下水及河流，上游為河流發(fā)源地，水源充沛。

全市整合后主要規(guī)劃10座自來水廠，總設(shè)計(jì)規(guī)模341000m3/d，其余16座鎮(zhèn)級水廠逐步關(guān)?；虮Ａ糇鳛閭溆盟?，擴(kuò)建和保留的水廠同步進(jìn)行工藝改造或提升。此外，東北部部分偏遠(yuǎn)農(nóng)村因地勢高差大，集中供水難度大，規(guī)劃擬新建307套分散供水設(shè)備，同步完善村級供水管網(wǎng)，保障區(qū)域供水。規(guī)劃情況如表2示。

表2 某市水廠規(guī)劃一覽表

2.4.2 管網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)分析。管網(wǎng)規(guī)劃方案的確定與城鄉(xiāng)供水一體化總體布局緊密聯(lián)系。根據(jù)供水布局，配水干管主要沿交通干線輻射，升級改造老舊管網(wǎng)。經(jīng)管網(wǎng)水力平差計(jì)算合理規(guī)劃清水池、泵站和補(bǔ)氯點(diǎn)，為實(shí)現(xiàn)供水管網(wǎng)“互聯(lián)互通”和“增擴(kuò)”奠定基礎(chǔ)。

（1）主力供水管網(wǎng)規(guī)劃。中心片區(qū)供水由市第二水廠處理后加壓供水。市第二水廠現(xiàn)有原水管道為DN1200鋼管，水源地與水廠進(jìn)水口位置有35m左右高差，自流方式僅滿足近期用水需求。此外，該原水管道為單管，一旦損壞影響原水輸送，為提高供水保障率，規(guī)劃增設(shè)一根DN1200原水管，滿足遠(yuǎn)期供水需求。

在良德庫區(qū)范圍和石骨庫區(qū)范圍分別選址新建東岸水廠和長坡水廠后，原水就近提升至兩水廠，經(jīng)一凈水工藝處理后通過主干供水管網(wǎng)輸送至各鎮(zhèn)區(qū)。兩新建水廠之間建設(shè)聯(lián)通管，形成互聯(lián)互通格局，提高供水保證率。另外，考慮到沙田河片區(qū)的水源水質(zhì)、水量變化波動大，將高州水庫北片區(qū)主干供水管網(wǎng)延伸至沙田河片區(qū)，進(jìn)一步提升該鎮(zhèn)的用水保障度。

（2）各鎮(zhèn)、街管網(wǎng)擴(kuò)網(wǎng)規(guī)劃。規(guī)模相對較大的村鎮(zhèn)，管網(wǎng)布置形式以環(huán)狀或環(huán)、樹狀結(jié)合為主，而規(guī)模較小的村鎮(zhèn)，可采用樹枝狀。鋪設(shè)水廠至鎮(zhèn)區(qū)、鎮(zhèn)區(qū)至村配水管網(wǎng)；配套村內(nèi)及入戶配水管網(wǎng)，安裝遠(yuǎn)傳水表。

3 規(guī)劃方案研究總結(jié)

城鄉(xiāng)供水一體化區(qū)域統(tǒng)籌十分重要，應(yīng)在規(guī)劃階段把控全局，合理布局，實(shí)現(xiàn)水資源共享。規(guī)劃階段需要研究的重點(diǎn)有大水廠近水源與近供水對象的建設(shè)選擇、原水重力供水與加壓供水的選擇、原水管與清水管的建設(shè)選擇以及規(guī)劃與現(xiàn)狀管網(wǎng)的銜接等。結(jié)合本應(yīng)用實(shí)例分析，可總結(jié)得出如下結(jié)論及城鄉(xiāng)供水一體化一般技術(shù)路線（圖1）：

圖1 城鄉(xiāng)供水一體化規(guī)劃研究技術(shù)路線圖

城鄉(xiāng)供水一體化研究前應(yīng)對取水與用水的時(shí)空分布、現(xiàn)狀地形分布、現(xiàn)狀管網(wǎng)布局、現(xiàn)狀片區(qū)用水量情況、水廠運(yùn)行情況等做重點(diǎn)分析，以便于提出規(guī)劃方案；

城鄉(xiāng)供水一體化并非盲目將所有城鎮(zhèn)、農(nóng)村的管網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)成片，因充分尊重現(xiàn)狀水廠、現(xiàn)狀管網(wǎng)的情況下因地制宜，能集中解決供水問題的可實(shí)現(xiàn)一體化供水，但一體化供水不經(jīng)濟(jì)、實(shí)施難度大的區(qū)域宜保留其現(xiàn)狀供水格局，即采用集中與分散相結(jié)合的供水模式；

供水對象非常分散，且鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水覆管網(wǎng)蓋率低的情況下，應(yīng)優(yōu)先選擇近水源建設(shè)大水廠，管網(wǎng)擴(kuò)網(wǎng)以建設(shè)清水管為主，一方面可滿足就近取原水的需要，另外新建供水管可沿途分散至各個集中供水點(diǎn)，節(jié)省建設(shè)投資；

規(guī)劃前應(yīng)詳細(xì)分析各區(qū)域現(xiàn)狀供水主干管，建設(shè)后的大水廠配水管應(yīng)以聯(lián)通各片區(qū)主干管網(wǎng)為主，通過主干管網(wǎng)的接入激活現(xiàn)狀成片的配水支管。

4 結(jié)束語

總體而言，在國家鄉(xiāng)村振興發(fā)展戰(zhàn)略的大背景下，城鄉(xiāng)供水一體化在保障農(nóng)村飲用水安全、優(yōu)化農(nóng)村供水格局、早日實(shí)現(xiàn)城鄉(xiāng)融合發(fā)展和區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展上意義重大。而開展前期供水一體化規(guī)劃研究能加快城鄉(xiāng)供水一體化的實(shí)施進(jìn)程，進(jìn)而可實(shí)現(xiàn)供水模式從分散獨(dú)立、簡陋、自建自管向集約、科學(xué)、智慧化轉(zhuǎn)變，是對水資源的高效配置，能夠?yàn)樗捶€(wěn)定、水質(zhì)安全和工程運(yùn)行提供保障，但也應(yīng)注意因地制宜地開展城鄉(xiāng)供水一體化建設(shè)，避免一刀切的集中供水模式。