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城乡供水一体化规划设计的思考—以枞阳县为例

进入十四五以来,按照乡村振兴战略的总体部署,中央及各级政府高度重视农村供水保障问题。为消除当下突出的城乡二元结构,改善农村供水状况,要求进一步优化农村供水格局,有条件的地区实施城乡一体化等规模化工程建设,通过农村供水规模化标准化发展实现乡村振兴。

根据城乡供水一体化的发展要求,给各地供水领域发展带来了巨大的机遇,仅安徽省十四五农村供水投资将达273亿元。但农村供水与城市供水存在着很大的不同,如何更好做好规划设计工作是值得探讨的问题,本文以枞阳县为例,对城乡供水一体化的规划设计提出几点思考。

1.农村供水存在主要问题及面临的挑战

目前,我国农村长期存在的饮水难和饮水不安全问题已基本解决,与过去相比,农村供水已发生较大改观;与发展相比,农村供水短板问题仍然较为突出,总体水平与城市供水相比还有较大差距。面对变化和发展的农村社会经济环境,解决当前农村供水基础设施建设和服务存在的投资、标准、长效机制等现实问题,实施城乡供水一体化发展战略无疑具有重要的现实意义。

从十一五至十三五建设情况来看,农村饮水工程在“供”、“需”、“建”、“管”四个方面主要存在以下问题。

“供”:

1)水源水质难保障。农村供水未统一规划,受资金限制及行政划分的限制,原供水按就近取水原则,保障率及水质安全风险率考虑较少,造成取水口众多,水源保护难度大。

2)供水规模难确定。农村人口节假日变化大,农村空心化严重,取值标准偏低,造成节假日供水不足。

3)供水分区难划定。农村地区农村饮水工程未对县域进行统一的科学规划,仅从资金、行政界线考虑,造成供水分区不合理。

4)点多面广,农村用户居民点分散,长距离支状管网末端水质难保障。

“需”受农村地区人口迁移变化趋势,农村人口逐步减少,但节假日期间人口骤增,且随着农村改水改厕工作的推进,农村用水量日趋增加。造成农村地区用水量变化大、水压需求不均衡、人口数量节假日变化大的特点。

“建”:地形地质条件复杂、建设战线长,周期长:农村供水涉及千家万户,居住条件复杂;有些住户寻找各种理由户前不让开挖,协调难度大;施工作业面条件受限,难以按图施工。

“管”:设施分散,传统方式难以应对;管网漏损控制、维修难。农村供水工程面广量大,单个工程规模小,经济效益低,管理难度大。不少村镇供水水工程只有12个人管理,且多为没有经过培训的农民,其技术水平较低、管理意识淡薄。

农村供水问题可以归纳为两大方面:一是“先天建设不足”,二是“后天管养薄弱”。其中,后天管养的问题比先天建设的问题更加突出,是主要矛盾。从相关部门调查的问题上来看,“管养”的问题数量是“建设”的三倍。如果无法解决“管养”的问题,建设投入再多也很难奏效。

2.城乡供水一体化规划设计目标

城乡供水一体化一般以县域为单位,统一规划、统筹建设,以城市供水管网延伸和规模化供水工程为主,小型集中式供水工程为辅,分散式供水工程为补充的供水工程体系,实现全民覆盖,城乡共享优质供水服务的供水保障模式。目前普遍认为城乡供水一体化的实质不在于城市和乡村的供水系统必须存在物理上的连接(比如同一个水源、供水管网联通、同一个水厂),而在于乡村居民能享受到和城市用户同样标准的自来水、同样标准的供水服务,城乡供水一体化更重要的是目标、是效果。

统筹城乡协调发展,打破二元割裂的局面,建立各区域性水厂范围内“同网、同质、同价、同服务”的城乡一体化供水运营管理体制,解决农村饮水安全问题,是城乡供水一体化的最终目标。

3.城乡供水一体化的设计实践—以枞阳县为例

3.1项目简介

枞阳县农村自来水并网PPP项目由北京首创股份、中铁上海工程局、合肥市市政设计研究总院有限公司组成的联合体中标,项目总投资14亿元,工程包括新建取水工程、新建净水厂、现状水厂改造及配水管网工程。枞阳县位于安徽省铜陵市,面积1808.1平方公里,下辖22个乡镇。原共有47处集中供水工程。大部分农村自来水厂水源选址不合理,取水能力不足,枯水期取水保证率低,不同程度存在安全隐患和水质风险。且大部分水厂维护管理不到位,设施老化严重,部分水厂实行限时供水的模式。还有部分自来水厂未建立有效的消毒系统,出水水质不达标,严重影响居民的身体健康。2018年枞阳全面启动农村自来水并网改造工程,拟在3年内实现城乡供水同网同质同服务。

3.2规划设计方案

1)水源选择

通过调研现状码头、排污口情况,对用水地区分布、长江岸线条件进行分析后,弃用水质水量保障率不高的小型河流、水库水源,将现状47个取水口,整合为4个取水口。选择择水源水质好,水量有保障的菜籽湖和长江水源。新建菜子湖雨坛(近期5万吨/日,远期8万吨/日)、长江汤沟(近期3万吨/日,远期5万吨/日)及长江老洲(近期5万吨/日,远期15万吨/日)三个水源取水口,保留县自来水厂5万吨/日长江取水口,实现全县供水水源的安全保证。

2)水厂布局

本工程将全县供水分为4个区(不含江心洲),兼并联网小水厂形成4个规模水厂,整合水源水质差、建设标准低、制水工艺落后、管理不善的现状46个小型水厂。四个分区分别为:雨坛~钱桥片西北部供水区(覆盖雨坛、义津、麒麟、钱桥四个乡镇),建设雨坛水厂(近期5万吨/日,远期8万吨/日);枞阳~白柳片南部供水区(覆盖枞阳县城、官埠桥、会宫、藕山、浮山及白柳六个乡镇),扩建县水厂至8万吨/日;汤沟-白梅片中部供水区(覆盖汤沟、金社、项铺、及白梅四个乡镇),新建汤沟水厂(近期3万吨/日,远期5万吨/日);老洲-钱铺片东部供水区(覆盖老洲、陈瑶湖、周潭、横埠、钱铺及普济圩农场五个乡镇及一个农场),新建老洲江北水厂(近期5万吨/日,远期15万吨/日)。

枞阳县供水分区图

3)管网及加压泵站布置

规划“三横四纵”的干管体系,新建9座区域加压泵站及2800km配水管网覆盖全域。片区之间独立运营又互联互通,实现了“水源互调、片区互济”的供水安全保障体系。通过管网水力平差计算合理布置管线,配水干管路线主要沿交通干线辐射,升级改造老旧管网。强化各片区高位水池、加压站的规划和建设布局,站在全县一盘棋的高度统筹新建一批高位水池和加压站,为供水管网“互联互通”和“增扩”垫定基础。为适应农村地区日变化系数、时变化系数大的特点,加压泵站设计采用无负压+清水池的模式,对平时用水量小充分利用高水头,节假日用水高峰期切换至清水池模式,既保障了用水安全又充分节能。

4)项目信息化建设

通过管控平台基础构架的搭建实现水厂及泵站的自动化,实时监测出水水质、设备运行状态,自动调控供水流量及压力等,为应用系统提供数据支撑。同步建设以管网GIS系统为基础,提高供水效率逐步建成厂网站一体信息化调度平台,从而形成集生产运营中心和管理信息化调度中心的智慧水务系统。

5)水厂工艺

水厂工艺设计既注重水质安全又注重降低运营费用,采用运行成熟稳定的折板絮凝+平流沉淀池+V型滤池+成品次氯酸钠消毒处理工艺。水厂设置应急活性炭、高锰酸钾处理设施,设置前加氯、强化常规处理措施,以应对各种紧急水质事件。

雨坛水厂效果图

老洲水厂效果图

3.3项目成效

1)雨坛、汤沟、老洲三座水厂已投入运营,开启供水乡镇全覆盖、城乡供水“同质同网”新时代。

2)基本完成到村到户全覆盖,城乡供水一体化“大动脉”完全打通,结束“住在长江边,不饮长江水”的历史。

3)水质变得安全洁净,水质水厂出水浊度低于0.5NTU,水量更加充足,水压也更加稳定,为城乡居民提供同样高质量的、规模化、标准化、专业化的供水。

4)用户的投诉率大幅下降,农村居民的幸福感、安全感、获得感显著提升。

5)《人民日报》《学习强国》《安徽日报》等多家新闻媒体和各级电视台都对枞阳城乡供水一体化项目进行了报道。

《人民日报》刊发报道《安徽枞阳推进供水一体化城乡同饮一江水》 

4.城乡供水一体化规划设计总结

1)提高规划站位,把农村居民饮水安全作为第一要务。不能单纯以经济性作为规划的唯一标准,农村地区地广人稀,供水管网长,投资大,收益低,应以老百姓的迫切需求及健康作为首要考虑因素,将分散的居民点合理纳入规划。

2)优化水源选用,合理分区,管网互联互通。发挥规模效益,形成大水源大水厂,打破行政区划界线,根据地形、水源、人口分布合理分区,加强主管网建设形成互联互通供水管网格局。

3)合理预测供水规模。供水人口以户籍人口为计算依据,镇区与农村采用差异化预测,人口结合现状人口及规划人口,以镇区及中心村为重点,结合人口增长规律,科学预测。

4)适当增设中途调蓄设施,优化泵站形式。农村供水存在变化系数大、管网支状布置的特点,采用调蓄池可降低变化系数对管网管径的影响同时也增加供水可靠性。各区域性加压泵站可结合清水池采用无负压+清水池联合供水方式,充分利用平时段压力节能降耗,高峰时段通过清水池对水量进行调节。

5)采用分层分级建设模式。城乡供水一体化建设涉及面广,按轻重缓急做好项目建设计划,先期实施骨干工程,支管网分层级实施,实行网格化模块化设计。

6)加强农村供水设施信息化建设。采用可视化,智能化综合管理,减少人力资源的使用。利用自动化和信息技术提高给水系统的可预测性和可控制性,实现优化运行,智慧水务建设是应对挑战的有效技术手段,也是未来水务行业发展的方向。

7)加强专业化运行管理,创新建设模式。建议专业运营单位适当参与到建设中来,根据其运营需要提出建设性意见。