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【摘要】邢台县丘陵山区是河北省饮水困难地区之一，饮水安全影响居民生活质量并制约和限制当地的经济发展。为解决长期困扰当地饮水难的问题，邢台县开展了丘陵干旱区农村集中供水的试点工程。该工程充分利用当地的地理、地形和水资源，建设永久性的、高质量的饮水工程，从根本上解决了当地农民饮水难的问题。本文通过对山区饮水试点工程分析，结合山区供水特点，提出安全供水的保护措施和管理制度，为类似地区开展集中供水提供参考依据。
【关键词】饮水安全；供水管网设计；山丘区集中供水试点；管理措施
1. 山丘干旱区农村饮水状况调查
（1）邢台县位于河北省南部、太行山东麓，是一个“七山一滩二分田”的山区县。全县可利用水资源量1.76亿m3，人均水资源量391m3，不足全国人均水资源量的1/8。由于近几年持续干旱，山丘区地表水断流，地下水缺乏，不少农村发生饮水困难，缺水严重的村1年有8个月需外出15Km拉水吃。缺水不仅制约了当地区域经济的发展，而且严重影响了农村稳定、农民增收。邢台县是全省有名的饮水困难地区之一。2000年度，河北省邢台县有65个村、2.9万人被列入国家农村饮水解困项目。全市自西向东分别为山区、丘陵、平原三部分。西部山区和中部丘陵区水源奇缺，十年九旱，全市人畜饮水困难乡村主要分布在此。
（2）在山区农村，即没有可供饮水的地表水源，地下水埋藏太深不易开采，饮水只能靠外地拉水或利用雨水生活。属于水源性缺水地区。
（3）在西部丘陵区，大部分利用集蓄工程蓄水，或过渠道从上游水库引水，到旱池储存起来供生活饮用。由于储藏时间长，没有保护和水处理措施。水质极易变化，浑浊度、肉眼可见物、细菌总数和大肠菌群等严重超标。长期饮用微生物污染严重、未经处理的地表水，严重影响居民的身体健康。
（4）首先是农业得不到充分发展，邢台县山丘区特别是丘陵区太子井一带，90%属旱岗薄地，有雨则收，无雨则荒。近几年来，由于持续干旱、雨小雨少，无径流产生，水池、水窖无水可存，水池、塘坝干涸，地下水位大幅度下降，机井也无水可抽，造成农业三年半五季绝收。局部区域出现了历史上罕见的水荒，农民连基本的口粮都收不够，只种不收，致使大片田地荒芜，农业发展缓慢。其次是由于缺水第三产业发展受到制约，养殖业、种植业等副业无法发展。再次是由于缺水，困难村每年平均有六七个月出村拉水吃，往返路程十余里，不仅需要大量的用工，而且劳动力还不能外出做工，直接影响了农民增收。
（5）为解决山区农村饮水问题，国家和政府投入大量物力和财力，对解决山区饮水做了大量工作，如修建氺窑，塘坝、旱池、输水渠道等。但是，一旦遇到干旱年份，有许多山区农村会出现饮水困难，其原因是由于当时修建饮水工程标准低，没有保证的水源。而且大部分饮水水利工程，大部分是靠集雨水作为水源，遇到干旱年份，旱池枯竭。
2. 解决农村饮水安全的措施
（1）长期以来，山区农村饮水工作采取的是单村供水，但经过有关部门调查总结发现，单村供水模式有四个弊端：首先是建设标准比较低。多为单村打井或修蓄水池，中间往往没有任何必要的水处理设施，也不能保证全天候供水；其次是单位投资比较大。单村供水工程人均投资比联村集中供水高出30%以上；再次是建后管理粗放。一般由村里指派专人定点定时放水，象征性地收取部分水费，有些还不收费，维修养护跟不上，饮水没有保证；还有就是水源保证率低。单村单井水源水质差、水量保证程度低，一旦水源出现问题，易导致饮水困难问题出现。因此，这种单村供水的建设管理模式虽然短期内暂时解决了农村饮水困难问题，但并不能从根本上保证农村饮水安全，不能满足农村饮水的长期可持续发展的要求。
（2）为使农民像市民一样用上自来水，邢台县大力推行联片集中供水工程，根据水源、地形和村庄布局联村建站。
（3）山区引水，施工投资大，施工困难。而且对输水管材要求质量高。根据各管段的设计流量和平均纵坡选择流量模数，在根据流量模数再选管径。
（4）根据该区地理，水源的海拔高度远远大于供水点的高度，水源和用水点的海拔差称为系统水头，可以利用水的重力势能输水，用自然的系统水头，可以降低输水过程的费用，减少工程的投资等特点。
（5）对上级解决饮水工程的投资，集中使用，集中管理，建设一批永久性、高质量的饮水工程，从根本上解决饮水困难，防治出现新增和反复出现人畜饮水困难的情况。
（6）规划是建设的依据，为保证饮水工程建设健康发展，按照国家解决饮水困难的标准，组织技术人员逐村进行实地勘测，并根据地形、地质、水源等不同条件，科学规划工程措施，充分利用当地现有水资源，合理开发利用。通过开展集中供水试点，从根本上解决了长期困扰的饮水难问题，为促进当地的经济发展也发挥了重要作用。
3. 山区集中供水安全设施和管理措施
要充分发挥工程效益，坚强管理。在健全管理组织和制度的基础上，保证工程正常运行，提高水的利用率，提高供水保证率。而且，山区供水系统由于水源与供水点高差大，特别是水锤现象的发生，会给工程带来严重后果，因此，工程安全设施和安全运行管理至关重要。
3.1管道安全装置。
由于该输水管道上下游高差大，在有压管道系统中，由于水力控制装置迅速调节流量，管道内流速相应地急剧变化，致使管道内水流压强也相应急剧升高或降低，并在管内传播，引起管道爆裂，因此，必须在管道上设置安全保护装置。
（1）球阀型进排气装置：向管道充气时，管道中空气可以通过排气阀排出，球阀靠自重落在球篱上，孔盖上孔处于开敞状态，管道中空气即由此随管道中充水的增多而逐渐排出。当水充满管道时，阀球靠浮力上移至孔盖内，在内水压力作用下封闭上孔。停止充水时，球阀在虹吸和重力作用下落在球篱上，上孔敞开，进气管道中的水流中断，防止管道产生瞬时负压。 （2）安全阀：当管道内的压力在一定的工作压力范围之内时，内部水流作用于阀瓣上面的力小于加载机构加在阀上面的力，两者之差构成阀瓣与阀座之间的密封力，使阀瓣紧压着阀座，管道的水流无法排出。当管道内的压力超过规定的工作压力并达到安全阀的开启压力时，内部水流作用于闹瓣上面的力大于加载机构施加在它上面的力，于是阀瓣离开阀座，安全阀开启，管道内的水流即通过阀座排出，如果安全阀的排量大于管道的安全泄放量，管道内压力即逐渐下降，而且通过短时间的排气后，压力即降回至正常工作压力。此时内压作用于阀瓣上面的力又小于加载机构施加在它上面的力，阀瓣又紧压着阀座，水流停止排出，管道保持正常的工作压力继续运行。所以，安全阀是通过阀瓣上水流作用力与加载机构作用力的消长，自行关闭或开启以达到防止管道超压的目的。
3.2安全运行管理措施。
（1）水输送过程中，由于阀门突然开启或关闭、骤然启闭等原因，使流速发生突然变化，同时压强产生大幅度波动的现象。由水锤产生的瞬时压强可达管道中正常工作压强的几十倍甚至于数百倍。这种大幅度压强波动，可导致管道系统强烈振动，噪声，并可能破坏阀门接头。对管道系统有很大的破坏作用。
（2）水锤效应有极大的破坏性，压强过高，将引起管子的破裂，反之，压强过低又会导致管子的瘪塌，还会损坏阀门和固定件。管径越大、流速越快、关闭阀门的时间越短，局部的压力提升就越高，甚至会爆管，危害很大，因此大管径阀门的启闭时间都是有要求的。
（3）防治水锤措施和方法：开闸时，严禁先开闸阀后开出水，首先应打开排气阀和计划放水的出水口，然后缓慢冲水，当管道充满水后在运行，以防止水锤严格按照设计时间启、闭阀门；管道为单孔出流失，当第一个出水口完成输水后，需要更换第二个出水口时，应县缓慢打开第二个出水口，在缓慢关闭第一个出水口，以防止引起水锤；管道运行时，严禁突然关闭出水口，以防管道爆裂；管道停止运行时，应先关闭水源阀门，然后打开排水阀，通时借助于进、排气阀、安全阀或逆止阀等，防止产生水锤；在闸门突然开关处安装安全装置，在管路中需要安装一系列缓冲措施和设备等。
4. 结论
（1）山区饮水困难一直是制约当地经济发展的一个重要因素，要从根本上解决山区饮水问题，首先考虑水源问题，才能从根本上解决饮水安全问题。
解决山区饮水问题，要集中使用资金，因地制宜地建设永久性、高质量的供水设施，防止出现饮水困难反复的情况。
（2）山区农村集中供水，管理设施、管理制度、管理方法要适应当地的具体情况。防止出现供水安全事故，确保居民饮水安全。
参考文献
[1]陈望和等编著.河北地下水[M].地震出版社，1999年.42～43.
[2]王巧平等.河北省京津以南平原区地面沉陷预测研究[J].南水北调与水利科技，2002（2）：27～30.
[3]张光辉等.海河流域中东部平原地下水补给与释水机制探讨[J].水文，2002（3）：5～9.
【关键词】饮水安全；供水管网设计；山丘区集中供水试点；管理措施
1. 山丘干旱区农村饮水状况调查
（1）邢台县位于河北省南部、太行山东麓，是一个“七山一滩二分田”的山区县。全县可利用水资源量1.76亿m3，人均水资源量391m3，不足全国人均水资源量的1/8。由于近几年持续干旱，山丘区地表水断流，地下水缺乏，不少农村发生饮水困难，缺水严重的村1年有8个月需外出15Km拉水吃。缺水不仅制约了当地区域经济的发展，而且严重影响了农村稳定、农民增收。邢台县是全省有名的饮水困难地区之一。2000年度，河北省邢台县有65个村、2.9万人被列入国家农村饮水解困项目。全市自西向东分别为山区、丘陵、平原三部分。西部山区和中部丘陵区水源奇缺，十年九旱，全市人畜饮水困难乡村主要分布在此。
（2）在山区农村，即没有可供饮水的地表水源，地下水埋藏太深不易开采，饮水只能靠外地拉水或利用雨水生活。属于水源性缺水地区。
（3）在西部丘陵区，大部分利用集蓄工程蓄水，或过渠道从上游水库引水，到旱池储存起来供生活饮用。由于储藏时间长，没有保护和水处理措施。水质极易变化，浑浊度、肉眼可见物、细菌总数和大肠菌群等严重超标。长期饮用微生物污染严重、未经处理的地表水，严重影响居民的身体健康。
（4）首先是农业得不到充分发展，邢台县山丘区特别是丘陵区太子井一带，90%属旱岗薄地，有雨则收，无雨则荒。近几年来，由于持续干旱、雨小雨少，无径流产生，水池、水窖无水可存，水池、塘坝干涸，地下水位大幅度下降，机井也无水可抽，造成农业三年半五季绝收。局部区域出现了历史上罕见的水荒，农民连基本的口粮都收不够，只种不收，致使大片田地荒芜，农业发展缓慢。其次是由于缺水第三产业发展受到制约，养殖业、种植业等副业无法发展。再次是由于缺水，困难村每年平均有六七个月出村拉水吃，往返路程十余里，不仅需要大量的用工，而且劳动力还不能外出做工，直接影响了农民增收。
（5）为解决山区农村饮水问题，国家和政府投入大量物力和财力，对解决山区饮水做了大量工作，如修建氺窑，塘坝、旱池、输水渠道等。但是，一旦遇到干旱年份，有许多山区农村会出现饮水困难，其原因是由于当时修建饮水工程标准低，没有保证的水源。而且大部分饮水水利工程，大部分是靠集雨水作为水源，遇到干旱年份，旱池枯竭。
2. 解决农村饮水安全的措施
（1）长期以来，山区农村饮水工作采取的是单村供水，但经过有关部门调查总结发现，单村供水模式有四个弊端：首先是建设标准比较低。多为单村打井或修蓄水池，中间往往没有任何必要的水处理设施，也不能保证全天候供水；其次是单位投资比较大。单村供水工程人均投资比联村集中供水高出30%以上；再次是建后管理粗放。一般由村里指派专人定点定时放水，象征性地收取部分水费，有些还不收费，维修养护跟不上，饮水没有保证；还有就是水源保证率低。单村单井水源水质差、水量保证程度低，一旦水源出现问题，易导致饮水困难问题出现。因此，这种单村供水的建设管理模式虽然短期内暂时解决了农村饮水困难问题，但并不能从根本上保证农村饮水安全，不能满足农村饮水的长期可持续发展的要求。
（2）为使农民像市民一样用上自来水，邢台县大力推行联片集中供水工程，根据水源、地形和村庄布局联村建站。
（3）山区引水，施工投资大，施工困难。而且对输水管材要求质量高。根据各管段的设计流量和平均纵坡选择流量模数，在根据流量模数再选管径。
（4）根据该区地理，水源的海拔高度远远大于供水点的高度，水源和用水点的海拔差称为系统水头，可以利用水的重力势能输水，用自然的系统水头，可以降低输水过程的费用，减少工程的投资等特点。
（5）对上级解决饮水工程的投资，集中使用，集中管理，建设一批永久性、高质量的饮水工程，从根本上解决饮水困难，防治出现新增和反复出现人畜饮水困难的情况。
（6）规划是建设的依据，为保证饮水工程建设健康发展，按照国家解决饮水困难的标准，组织技术人员逐村进行实地勘测，并根据地形、地质、水源等不同条件，科学规划工程措施，充分利用当地现有水资源，合理开发利用。通过开展集中供水试点，从根本上解决了长期困扰的饮水难问题，为促进当地的经济发展也发挥了重要作用。
3. 山区集中供水安全设施和管理措施
要充分发挥工程效益，坚强管理。在健全管理组织和制度的基础上，保证工程正常运行，提高水的利用率，提高供水保证率。而且，山区供水系统由于水源与供水点高差大，特别是水锤现象的发生，会给工程带来严重后果，因此，工程安全设施和安全运行管理至关重要。
3.1管道安全装置。
由于该输水管道上下游高差大，在有压管道系统中，由于水力控制装置迅速调节流量，管道内流速相应地急剧变化，致使管道内水流压强也相应急剧升高或降低，并在管内传播，引起管道爆裂，因此，必须在管道上设置安全保护装置。
（1）球阀型进排气装置：向管道充气时，管道中空气可以通过排气阀排出，球阀靠自重落在球篱上，孔盖上孔处于开敞状态，管道中空气即由此随管道中充水的增多而逐渐排出。当水充满管道时，阀球靠浮力上移至孔盖内，在内水压力作用下封闭上孔。停止充水时，球阀在虹吸和重力作用下落在球篱上，上孔敞开，进气管道中的水流中断，防止管道产生瞬时负压。 （2）安全阀：当管道内的压力在一定的工作压力范围之内时，内部水流作用于阀瓣上面的力小于加载机构加在阀上面的力，两者之差构成阀瓣与阀座之间的密封力，使阀瓣紧压着阀座，管道的水流无法排出。当管道内的压力超过规定的工作压力并达到安全阀的开启压力时，内部水流作用于闹瓣上面的力大于加载机构施加在它上面的力，于是阀瓣离开阀座，安全阀开启，管道内的水流即通过阀座排出，如果安全阀的排量大于管道的安全泄放量，管道内压力即逐渐下降，而且通过短时间的排气后，压力即降回至正常工作压力。此时内压作用于阀瓣上面的力又小于加载机构施加在它上面的力，阀瓣又紧压着阀座，水流停止排出，管道保持正常的工作压力继续运行。所以，安全阀是通过阀瓣上水流作用力与加载机构作用力的消长，自行关闭或开启以达到防止管道超压的目的。
3.2安全运行管理措施。
（1）水输送过程中，由于阀门突然开启或关闭、骤然启闭等原因，使流速发生突然变化，同时压强产生大幅度波动的现象。由水锤产生的瞬时压强可达管道中正常工作压强的几十倍甚至于数百倍。这种大幅度压强波动，可导致管道系统强烈振动，噪声，并可能破坏阀门接头。对管道系统有很大的破坏作用。
（2）水锤效应有极大的破坏性，压强过高，将引起管子的破裂，反之，压强过低又会导致管子的瘪塌，还会损坏阀门和固定件。管径越大、流速越快、关闭阀门的时间越短，局部的压力提升就越高，甚至会爆管，危害很大，因此大管径阀门的启闭时间都是有要求的。
（3）防治水锤措施和方法：开闸时，严禁先开闸阀后开出水，首先应打开排气阀和计划放水的出水口，然后缓慢冲水，当管道充满水后在运行，以防止水锤严格按照设计时间启、闭阀门；管道为单孔出流失，当第一个出水口完成输水后，需要更换第二个出水口时，应县缓慢打开第二个出水口，在缓慢关闭第一个出水口，以防止引起水锤；管道运行时，严禁突然关闭出水口，以防管道爆裂；管道停止运行时，应先关闭水源阀门，然后打开排水阀，通时借助于进、排气阀、安全阀或逆止阀等，防止产生水锤；在闸门突然开关处安装安全装置，在管路中需要安装一系列缓冲措施和设备等。
4. 结论
（1）山区饮水困难一直是制约当地经济发展的一个重要因素，要从根本上解决山区饮水问题，首先考虑水源问题，才能从根本上解决饮水安全问题。
解决山区饮水问题，要集中使用资金，因地制宜地建设永久性、高质量的供水设施，防止出现饮水困难反复的情况。
（2）山区农村集中供水，管理设施、管理制度、管理方法要适应当地的具体情况。防止出现供水安全事故，确保居民饮水安全。
参考文献
[1]陈望和等编著.河北地下水[M].地震出版社，1999年.42～43.
[2]王巧平等.河北省京津以南平原区地面沉陷预测研究[J].南水北调与水利科技，2002（2）：27～30.
[3]张光辉等.海河流域中东部平原地下水补给与释水机制探讨[J].水文，2002（3）：5～9.