Study and Solution ofDrinking Water Safety Problems of Farmers
摘要：我国大部分地区农村管网延伸供水项目面临用水安全风险大、水压分布不均衡、串联供水稳定性不足、雷击防护问题、安防问题突出、水质达标率差、运维难度大等问题。本文以区管网延伸农饮水项目为例，通过充分的调研和对供水系统的整体规划设计，打造“1+2+8+1”的农饮水建设、运维管理模式，解决了山区农村供水工程系统调度、水质安全的问题，为后续同类型保障山区农村供水安全的工程提供借鉴。
关键词：农饮水；管路网路延伸；
虽然地域广阔,水资源总体比较丰富,但由于农村水资源管理匮乏,人均水资源呈短缺的状态,供水和饮水的安全质量问题矛盾突出。对农村饮用水问题十分重视，总书记多次强调农村饮水安全的重要性，指出：“着力补齐贫困人口义务教育、住房和饮水安全短板，确保农村贫困人口全部脱贫，同我国人民一道迈入小康社会。”在解决“两不愁三保障”突出问题座谈会上，我国总书记强调，“饮水安全有保障主要是让农村人口喝上放心水，统筹研究解决饮水安全问题。”还特别指出各地情况并不相同，“对饮水安全有保障，西北地区重点解决有水喝的问题，西南地区重点解决储水供水和水质达标问题。”农村饮水安全巩固提升及规划编制明确工作总体要求：各地要在全面总结评估农村饮水安全工程，规划实施情况的基础上，按照巩固成果、稳步提升的原则，结合脱贫攻坚、推进新型城镇化、改善农村人居环境、建设美丽宜居乡村等工作部署，坚持城乡统筹，尽力而为，量力而行，建管并重，科学确定水质、水量、方便程度和保障程度等规划指标，合理确定农村饮水安全巩固提升目标任务，以健全机制、强化管护为保障，充分发挥已建工程效益，综合采取改造、配套、升级、联网等方式，进一步提高农村饮水集中供水率、自来水普及率、供水保证率和水质达标率。的农饮水建设以管网延伸为优模式，能延则延，但是我国管网延伸类农饮水项目，面临建设、运维管理难度大的问题，集中体现在用水安全风险大、水压分布不均衡、串联供水稳定性不足、雷击防护问题、安防问题突出、水质达标率差、运维难度大等问题。本次以农饮水管网延伸项目为例，通过“1+2+8+1”的建设，解决了农村管网延伸的建设运维难题，具有较好的可复制性，可供地方参考学习。
区在平原地区供水全覆盖的基础上，仍存在西部山区未供自来水的问题，其中部分区域涉及18个行政村，6107户，共21313名当地村民仍存在饮用未经处理的山塘水、水库水和地下水的情况，饮水水质得不到有效保障。区的农村饮用水达标提标行动计划主要针对西部山区农村饮用水工程，由区水利局牵头，水务设计、建设和运维，并负责本工程的建设与长效管理工作，通过农饮水工程的整体建设，将一次性解决妙西、东林、埭溪3个乡镇，10917户，共36854人的饮水问题。
本次区农饮水项目由于涉及36854人，167.1166平方千米面积的供水范围，3m-230m标高范围内的用户用水，项目范围广、高度达、复杂度高，后期管理难度挑战非常大。
l 水质问题：农村人口迁移特性和用水习惯导致不同季节，不同时间用水波动性大，导致管网水龄长，水质波动性风险大，龙头水质达标难。
l 管网问题：由于农村分布相对广泛，村与村之间的距离较远，并且由于西部属于山地丘陵地貌，地势高差过大，导致水压较低，水压分布不均衡，同时水锤对管网的隐患较大。
l 运维管理问题：由于山区农村位置偏远，村庄之间距离较远，泵站位置较为分散，后期运维难度较大。
l 安全防护问题：此前建设的泵房大多数处于野外，缺少必要的门禁、监控等安保措施，同时由于建设年代久远，缺少防雷防水浸等防护措施。
为了解决管网延伸供水安全的风险和挑战，威派格首先对供水系统进行规划设计。本次供水水源取自埭溪水厂，埭溪水厂原设计8万吨，正在扩容建设，涉及供水区域包括埭溪镇的太平桥村、盛家坞村、大冲村、庄上村、余山村，妙西镇的稍康村、石山村、妙山村、龙山村等，东林镇的三合村、南山村、胜利村、青联村等共25个村。根据水源和用水点的用量、高程，在原规划的基础上，威派格对供水范围进行调整，确保各级泵站及各村用水压力均衡、稳定，尽量避免压力超高的情况。
西部山区农村供水工程由于覆盖面广、涉及人口多、地域情况复杂，整体工程体量较大，共有24座加压泵站、1套安防监控平台以及1套上位管理平台，供水涉及多场景、多工况下的联动运行与控制，项目建设面临用水安全风险大、水压分布不均衡、串联供水稳定性不足、雷击防护问题、安防问题、水质达标率差、运维难度大等各种难题，挑战极大。面对这样的挑战，威派格开展如下的解决方案：
①通过调研与管网平差模拟，结合现场各村之间占地情况，合理规划泵站位置选址及设备类型选择。
该项目由17座一体化泵站、2座变频泵站、5座无负压泵站组成，前期利用专业化调研设备，采用系统化调研思路，对整体供水情况作出顶层规划。同时，需要利用专业化管网建模软件，对泵站位置选取和设备类型搭配进行因地制宜的计算与论证方能保障后期泵站集群安全、稳定、节能运行。
工程建设之前，超过40%的用户压力超过8kg，会严重威胁供水安全。通过系统性设计，在合理规划泵站位置，只有2%不到的片区压力超过8kg，供水压力安全性提升2000%
②通过水锤定量计算配备水锤防护设备与系统搭配方案，保障在突然停电、设备停机等极端状况下的管网资产安全。
该项目的红旗村地势高差在70米左右，且红旗村之后的三级管道、四级管道高差越来越大，单个泵站加压难以满足扬程需求，需多个泵站串联加压，又因为多个无负压加压泵站，特别是各泵站扬程较高时供水安全性较差，容易发生水锤现象或前端来水量不足时，后端设备无水可用，故通过水锤定量计算校核后采用性价比优平衡策略，在村中间增设水箱，给村下游群众通过重力供水，上游群众通过泵站加压后供水，之后的三、四级管网压力不够时，可由S2型一体化无负压供水设备供水。
工程设计时针对水锤问题，进行多个泵站点进行防水锤设计，缓解系统刚性问题，并通过专业化软件，定性定量解决水锤问题。
③通过多种设备模块化组合，满足城乡一体化供水中的个性化需求，构建安全、节能运行基础。
本项目建设需要根据不同供水工况及需求，采用不同类型的设备类型，但所有设备均采用一对一变频以保证供水稳定性，同时配置防雷措施。此次所采用的模块化设备有：变频一体化供水设备、罐式无负压设备、小型一体化无负压供水设备（定制改进）、中型一体化无负压供水设备（定制改进）。
传统的二次供水设备都需要土建泵房，进行保温、防潮、降噪等来保护设备及控制系统安全稳定地运行。但实际上，有很多项目用水量很小，所用的设备也很小，导致进行土建作业，会造成前期投入成本过大，甚至超出预算。而有的地方存在没有预留建造泵房位置的情况，直接露天安置或修建简易泵房，导致设备，特别是对环境要求高的控制系统出现故障。此外，由于电机水泵还会产生一些噪音，干扰附件居民的正常生活，而一体化无负压供水设备在一定程度上能够解决以上问题。
设备直接与自来水管网串接，在管网原有压力的基础上叠加增压，充分利用了市政管网的压力，具有节能的效果；其次，设备全密封运行，不与空气接触，异物不能进入管网系统，水接触过流部分均为食品级不锈钢材质，保证饮用水的良好水质。
④通过水质水龄管理，保障供水水质安全。
该项目山区农饮水用户用水不均匀情况非常严重，尤其是该项目供水管线长、管径大，加上中途的调蓄水池，整体的存水不低于3000T。另外，平时山村用水人数极少，造成供水管线的水龄超长，水质不达标情况较为严重，虽然通过太平桥二级泵站进行加药处理，但水箱加药或者管路加药仍面临水循环不足时加药效果不理想的情况。
针对该工况，实施时威派格结合“无人值守农饮水智慧化管理平台”，定制化开发了水质水龄管理功能，结合供水管网、泵站、终端用户用水情况，动态评估管网水龄情况、水质情况，一旦水龄超标、水质超标，自动进行终端排水，强制管网内水的循环，保证用户喝上健康、安全的水。
随着二次供水设备的投入使用，西部山区居民所面临的水压低、水质安全得不到保障等问题得到了全面的解决。
⑤通过“无人值守农饮水智慧化管理平台”实现设备全生命周期运维管理
该项目平台可以对泵站设备进行实时监控，获取设备运行的运行数据，包括进口压力、出口压力、电机运行电压/电流/频率/转速/功率/温度/累计功耗、水质数据（余氯、浊度、PH值、温度、电导率、溶氧量）、门禁状态（开启/关闭）、泵房状态（有人/无人）、流量（瞬时流量/累计流量）等数据，可以对设备运行的历史数据进行统计查询；同时系统可以接收项目运行的故障信号，并针对不同的项目，在平台进行报警设置。
数据采集可以达到秒级传输，不错过任何一个异常数据，该技术达到国内先进水平。
平台包含设备管理系统，包含了设备的基础信息、项目的详细信息、设备配件信息、成套设备标牌、电气设备标牌，里面详细的囊括了设备罐体尺寸、附件尺寸、水泵台数、流量、扬程、功率、总功率、电流、水泵型号、设备型号。
同时，系统预先输入了各种零部件的使用寿命，可以根据设备运行的数据（时间、状态等），对设备零部件安全/正常使用寿命进行预测。同时系统可以自动获取维保信息，并可以查询设备预设的参量信息，如压力、流量、频率等等。
平台接入了自主知识产权视频、门禁安防管理系统，门禁系统在硬件上主要由门禁面板、电插锁、布防开关等组成，门禁系统只能通过手机app的Weidriod二维码扫描或者手机Weidriod动态密码开启，为农饮水泵站 “三防”保驾护航。
通过无人值守管理平台，工作人员可实时了解泵房运行状态、实时监控、安防信息等多方面信息，对泵房的多维度管理工作具有显著的提升。
本项目实现了“1281”的建设成果，即1个平台、2大能力、8大功能和1个标准作业体系。
以保障农村饮用水供水安全为中心，以解决供水设备智能化集成化水平低、运维管理差的问题为目的，采用工业互联网先进技术，在实现系统调研、统一规划、建模选址和供水设备智能互联的基础上，通过对采集数据的实时分析、深度学习和数据挖掘，整合供水设备全生命周期八大环节的数据，建立了基于微服务集群的供水设备全生命周期管理应用平台，实现了供水设备个性化定制、网络化协同，并通过远程监控、故障预警、快速响应等多层次、多元化用户应用系统界面，实现了农饮水主管网延伸加压集群式服务化延伸。同时安防达到国家要求的防暴反恐级别，响应了国家相关政策要求。终实现了“1281”的建设成果。
建设了以数据驱动的“无人值守农饮水智慧化管理平台”，为安全供水与后期运维奠定基础，并为后期水利系统智慧化管理提供了可扩展平台。
1）通过数学建模进行精准选址定位，采用一体化泵站集群联动软硬件体系，使该项目具备连续稳定安全输水能力；
2）利用平台构建了城乡供水一体化安防信息互动系统，达到防暴的供水安防能力。
构建了一体化泵站集群联动全生命周期的管理模式，提升了农村居民饮用水安全水平。该项目建设无人值守农饮水智慧化管理平台包括：智能设备管理系统、安防系统、能效管理系统、智能派单系统、故障自诊断系统、预测性维修系统、物联网接入系统、大数据分析系统，集合8大功能发挥信息集成和共享的优势，实现智能互联供水设备全生命周期的服务应用。
该项目通过“一体化泵站集群联动”示范和“无人值守农饮水智慧化管理平台”建设，引领行了城乡一体化供水中产业发展新模式、新业态，带动了行业制造服务化的转型发展。并且形成了“一体化泵站集群”标准化作业体系，即：调研与设计选址一体化、硬件与软件一体化、数据与平台一体化、建设与运维一体化、供水与安防一体化的特色标准作业体系，对更好响应国家政策与模块化复制奠定了坚实基础。
市区农饮水水质提标达标工程按照智慧化整体解决方案的思路进行整体工程规划、设计、建设、运行、维护，为实现无人化值守利用工业物联网技术，使整体山区农饮水加压硬件设备实现底层串联交互功能，再利用智慧化水利技术实现数据分析，从而达到水质检测、故障预警、设备全生命周期管理和智慧化无人值守运维等多维度管理目标，以此解决了市区农饮水水质安全、泵饭安防、系统联动等问题。
[1]张禹.农村饮水安全工程运行管理模式的完善浅谈[J].建材发展导向，2020(7):287-288.
[2]谢子渊.农村饮水安全工程存在的问题及解决措施[J].河南农业,2020(35):60-61.
[3]张红芍,田永利.农村饮水安全工程提升改造中的问题及措施[J].河南水利与南水北调,2019,(7).43,48.
[4]上官章仕.遂昌县农村饮水安全工程提升改造探讨[J].南方农业,2018,(14).111,119.
[5]杨静蓉.关于加强农村饮用水安全工程建设管理的思考[J].建筑工程技术与设计,2017,(13);3968-3968.
[6]王从勘.关于我国农村饮用水安全现状、问题及政府管制研究思考J]J建筑工程技术与设计,2015,(24)943-943.
[7]吕亚荣.我国农村饮用水安全现状、问题及政府管制[0].生态经济,2007,(12);123-126.
[8]钟端柱,喻从年.我国农村饮用水安全问题及对策研究[J].科技致富向导,2012,(6):325,263.
[9]祁强广.建设农村饮水安全巩固提升改造工程的必要性分析--以盐池县柳叶洼等村为例[J].乡村科技,2017,(35).84-85.
[10]陈永志.城镇供水管网延伸在农村饮水安全工程中的应用 [J].科技信息,2009, (13).10.3969.
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