西部地區(qū)農(nóng)村冬季供水存在的問題及對策研究

徐素紅

（上?？睖y設(shè)計研究院有限公司，上海 200335）

引言

我國西部地區(qū)地域?qū)拸V，每當進入冬季后氣溫急劇下降，西部地區(qū)冬季氣溫驟降會引起很多社會性問題，其中農(nóng)村供水系統(tǒng)凍害就是常見的問題之一。凍害現(xiàn)象給農(nóng)村冬季供水系統(tǒng)造成嚴重影響，導(dǎo)致西部地區(qū)每年冬季農(nóng)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(qū)農(nóng)牧民用水異常困難。農(nóng)村供水系統(tǒng)凍害是指，在冬季低溫環(huán)境作用下，農(nóng)村供水工程設(shè)備設(shè)施會受到冰凍、凍融和凍脹等作用的影響，農(nóng)村供水系統(tǒng)設(shè)備凍害會直接造成農(nóng)村供水系統(tǒng)設(shè)備設(shè)施損壞并導(dǎo)致季節(jié)性供水中斷，對西部地區(qū)農(nóng)村群眾的正常生活和生產(chǎn)造成嚴重影響，冬季農(nóng)村供水系統(tǒng)凍害已經(jīng)成為嚴重影響西部地區(qū)農(nóng)村群眾正常生活和生產(chǎn)的社會性問題。因此，防凍保暖工作是西部地區(qū)農(nóng)村冬季供水系統(tǒng)建設(shè)和管理部門的重要工作，對于保障西部地區(qū)農(nóng)村冬季正常穩(wěn)定供水起著重要作用。

1.西部地區(qū)農(nóng)村冬季供水系統(tǒng)凍害的表現(xiàn)形式

農(nóng)村供水系統(tǒng)由水源、蓄水池、清水池、供水管道、管道閘閥、水龍頭等設(shè)備設(shè)施組成，凍害會出現(xiàn)在供水系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)。當凍害出現(xiàn)在水源時，常見的表現(xiàn)是水源被凍結(jié)，水源凍結(jié)會導(dǎo)致水源不能為供水管道正常供水。當凍害出現(xiàn)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(dǎo)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(zhì)造成影響。當凍害出現(xiàn)在供水管道時，特別是在西部地區(qū)夜間氣溫很低，低溫會導(dǎo)致供水管道中的水流發(fā)生凍結(jié)，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(fā)生在檢修閥、減壓閥、泄水閥、進排氣閥等供水系統(tǒng)附屬設(shè)備設(shè)施時，會導(dǎo)致供水系統(tǒng)管道的氣壓和水壓出現(xiàn)異常，直接對供水系統(tǒng)管道的安全造成威脅。西部地區(qū)農(nóng)村用水口大多安裝在戶外，當凍害發(fā)生在用水口時，會導(dǎo)致水龍頭凍結(jié)無法正常取水，水龍頭等供水末端被凍結(jié)在西部地區(qū)農(nóng)村冬季供水中最為常見。

2.西部地區(qū)農(nóng)村冬季供水系統(tǒng)凍害的分布特點

我國西部地區(qū)大多屬于凍土地區(qū)，因此造成西部地區(qū)農(nóng)村冬季供水系統(tǒng)凍害十分普遍。按照凍土被凍結(jié)后持續(xù)的時間長短不同，可將凍土地區(qū)分為短時凍土地區(qū)、季節(jié)性凍土地區(qū)和多年凍土地區(qū)三種。我國西部地區(qū)基本都屬于凍土地區(qū)，如果農(nóng)村供水系統(tǒng)管道埋深沒有深過凍土層深度，到了冬季就會發(fā)生凍害。西北黃土高原地區(qū)屬于季節(jié)性凍土地區(qū)，青藏高原則屬于多年凍土地區(qū)，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(fā)生凍害。我國西部地區(qū)面積廣闊，包括西南邊陲高緯度和高海拔的青藏高原地區(qū)和西北黃土高原地區(qū)，這些地區(qū)冬季氣溫驟降，而且低溫持續(xù)時間長，這就導(dǎo)致農(nóng)村供水系統(tǒng)凍害問題經(jīng)常發(fā)生。而且隨著近些年人類活動導(dǎo)致全球氣候發(fā)生變化，極端氣候時有發(fā)生，冬季經(jīng)常有極低氣溫出現(xiàn)，一些以往認為不屬于寒冷地區(qū)的農(nóng)村冬季供水系統(tǒng)也時常發(fā)生凍害。

3.西部地區(qū)農(nóng)村冬季供水系統(tǒng)凍害的解決對策

西部地區(qū)農(nóng)村冬季供水系統(tǒng)設(shè)備設(shè)施凍害的導(dǎo)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(shù)應(yīng)用、工程項目設(shè)計、工程防凍施工、工程運行管護等人為原因，因此，西部地區(qū)農(nóng)村冬季供水系統(tǒng)凍害的防治就需要基于上述原因進行針對性地預(yù)防。

3.1 工程設(shè)計方面的預(yù)防對策

3.1.1 高度重視西部地區(qū)供水項目工程設(shè)計

目前我國農(nóng)村供水系統(tǒng)設(shè)計工作主要參考《村鎮(zhèn)供水工程技術(shù)規(guī)范》和《室外給水設(shè)計標準》等，這些規(guī)范性文件對西部地區(qū)農(nóng)村供水系統(tǒng)中的保暖防凍設(shè)計進行了相關(guān)要求，為農(nóng)村供水系統(tǒng)保暖防凍設(shè)計提供了可靠參考。西部地區(qū)的自然環(huán)境相對惡劣，經(jīng)濟發(fā)展也相對落后，因此在農(nóng)村供水系統(tǒng)項目工程建設(shè)中應(yīng)該對項目工程設(shè)計工作高度重視，尤其像西藏高海拔高寒地區(qū)，應(yīng)當結(jié)合當?shù)靥厥獾淖匀画h(huán)境、經(jīng)濟水平和運管能力等要素開展農(nóng)村供水項目工程設(shè)計及其優(yōu)化工作，進而確保設(shè)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?shù)剞r(nóng)民群眾的生產(chǎn)生活以及農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展提供助力。

3.1.2 供水泵房的保暖防凍設(shè)計

西部地區(qū)大部分地區(qū)冬季陽光輻射值在140～190kcal/（cm2.a-1），陽光輻射值高。根據(jù)《村鎮(zhèn)供水工程技術(shù)規(guī)范》要求，西部寒冷地區(qū)農(nóng)村供水工程在設(shè)計時泵房應(yīng)當進行相應(yīng)的保暖防凍設(shè)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(jié)能而且環(huán)保，同時在一些氣候嚴寒地區(qū)，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(yīng)設(shè)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(zhì)設(shè)計

西部地區(qū)冬季雖然氣候寒冷，但是大多陽光輻射強，因此在對農(nóng)村供水工程建筑進行設(shè)計時，應(yīng)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(jié)合西部地區(qū)當?shù)氐乩硖攸c和陽光輻射條件科學合理的設(shè)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(qū)冬季多強風天氣，熱量流失快，因此在對供水工程建設(shè)進行設(shè)計時應(yīng)將建筑物外形設(shè)計為U形或L形，最大化降低強風導(dǎo)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(fā)展，在進行農(nóng)村供水工程建筑設(shè)計時，建筑墻面和屋頂應(yīng)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(zhì)和取水方式設(shè)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(qū)，在設(shè)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(yīng)設(shè)計成“一井兩路，冬夏兩用”模式，具體來說就是將供水管設(shè)計兩路，一路專門為冬季取水使用，設(shè)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(nèi)的橡膠軟管取出打開水龍頭即可取水，取水結(jié)束后又將橡膠軟管掛于井內(nèi)，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(shù)措施方面的預(yù)防對策

3.2.1 繼承和優(yōu)化傳統(tǒng)保暖防凍技術(shù)

西部地區(qū)農(nóng)村供水設(shè)備設(shè)施冬季凍害會發(fā)生在供水系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)，因此應(yīng)當從水源到用水端采取從頭到尾的保暖防凍技術(shù)措施，根據(jù)以往保暖防凍工作經(jīng)驗積累，總結(jié)出了一些行之有效的保暖防凍技術(shù)措施，具體包括：（1）蓄水池、清水池等供水設(shè)施保暖防凍措施，根據(jù)以往經(jīng)驗，在建設(shè)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(jié)，確保取水口水源正常流動進而正常取水。（2）消毒凈化設(shè)施保暖防凍措施，農(nóng)村供水系統(tǒng)消毒凈化設(shè)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(nèi)，沉淀池、混凝池、過濾池則設(shè)置在室外，通過鍋爐和火爐加熱方式為電氣設(shè)備保暖，通過調(diào)節(jié)控制消毒池中水流速度防止消毒池水面凍結(jié)從而保證消毒池的消毒凈化效果。（3）供水管網(wǎng)和附屬設(shè)備保暖防凍措施，在供水管網(wǎng)和附屬設(shè)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(wǎng)鋪設(shè)時，根絕當?shù)貎鐾翆拥纳疃群偷刭|(zhì)地貌盡可能將供水管網(wǎng)鋪設(shè)在凍土層之下，以防供水管網(wǎng)發(fā)生凍害。在無法將管網(wǎng)深埋的多山地和地下水水位較高的地區(qū)，在鋪設(shè)供水管網(wǎng)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(wǎng)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(nèi)的水排空，防止閘閥內(nèi)存留的水發(fā)生凍結(jié)導(dǎo)致閘閥被凍裂。（4）取水末端保暖防凍措施，目前西部地區(qū)農(nóng)村冬季供水系統(tǒng)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(shè)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(jīng)常打開保持小水流的方式也能起到防止水龍頭凍結(jié)的作用。

3.2.2 積極應(yīng)用普及新型保暖防凍技術(shù)措施

從西部地區(qū)農(nóng)村冬季供水系統(tǒng)多年的保暖防凍工作中證實，普通的農(nóng)村冬季供水系統(tǒng)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(qū)，在極端嚴寒的惡劣環(huán)境下，雖然采取了普通的保暖防凍措施，但是供水系統(tǒng)設(shè)備設(shè)施仍然會發(fā)生凍害，因此，就需要采取新型的防凍措施來防止供水系統(tǒng)設(shè)備設(shè)施凍害的發(fā)生。經(jīng)過近些年的研究探索，目前發(fā)展出了一些較為成熟的農(nóng)村冬季供水系統(tǒng)新型保暖防凍措施，通過在農(nóng)村冬季供水系統(tǒng)重要部位的實際應(yīng)用取得了良好的保暖防凍效果。

3.3 工程建設(shè)管理方面的預(yù)防對策

農(nóng)村供水項目工程實施是一個系統(tǒng)性的工程，涉及的環(huán)節(jié)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(huán)節(jié)，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(shè)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(jiān)管機制，對項目工程施工從頭到尾各個環(huán)節(jié)進行監(jiān)督，以保證項目工程施工質(zhì)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(tǒng)一采購和抽檢機制，由專門負責材料采購和抽檢的部門統(tǒng)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(zhì)量進行抽檢。再次，在工程施工過程中，要嚴格落實監(jiān)督檢查工作，檢查供水管道鋪設(shè)，保證施工質(zhì)量，確保供水管道鋪設(shè)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(fā)現(xiàn)工程建設(shè)中存在的質(zhì)量問題并督促整改。

3.4 工程運行管護方面的預(yù)防對策

3.4.1 重視保暖防凍，加強監(jiān)督檢查

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

3.4.2 加強保暖防凍宣傳教育和培訓(xùn)

農(nóng)村供水系統(tǒng)基層主管部門要加強對農(nóng)村群眾的宣傳教育，劃定農(nóng)村冬季供水系統(tǒng)凍害重點區(qū)域，以重點區(qū)域和新增用水戶為宣傳教育重點，利用廣播、電視、報紙、服務(wù)卡、宣傳冊、手機、微信等宣傳媒介像農(nóng)村群眾宣傳冬季供水設(shè)備設(shè)施凍害危害以及保暖防凍防治技術(shù)措施，提升農(nóng)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(nóng)村群眾宣講供水系統(tǒng)入戶設(shè)施的保暖防凍基本常識和處理方法，提升農(nóng)村群眾供水設(shè)備設(shè)施保暖防凍防治能力，調(diào)動農(nóng)村群眾在供水系統(tǒng)設(shè)備設(shè)施運管中的主體責任。其次，要加強對農(nóng)村基層水管員的責任意識、專業(yè)知識、維修技能、防凍保暖等方面的教育培訓(xùn)，提高農(nóng)村水管員的責任心、對供水系統(tǒng)的熟悉程度以及供水管網(wǎng)維修技能水平，并要求水管員做好冬季供水系統(tǒng)凍害巡查和檢修工作。

3.4.3 強化運護管理信息化建設(shè)

當今社會處在一個信息化十分發(fā)達的時代，物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、智能化、5G技術(shù)等信息化技術(shù)層出不窮，信息化技術(shù)在管理工作中的應(yīng)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(qū)要強化在農(nóng)村供水運護管理中積極推廣現(xiàn)代化管理技術(shù)，構(gòu)建起自動化、信息化和智能化的農(nóng)村供水運護管理系統(tǒng)。通過現(xiàn)代化農(nóng)村供水運護管理系統(tǒng)對供水系統(tǒng)取水、輸水、配水和取水全過程進行監(jiān)測管理，也能結(jié)合氣象預(yù)報數(shù)據(jù)對凍害風險做出評估和預(yù)警。

4.構(gòu)建西部地區(qū)農(nóng)村冬季供水系統(tǒng)保暖防凍技術(shù)體系

我國西部地區(qū)在長期的農(nóng)村冬季供水系統(tǒng)保暖防凍工作中已經(jīng)積累了豐富的技術(shù)和經(jīng)驗，由于西部地區(qū)地域?qū)拸V，不同地區(qū)的農(nóng)村冬季供水系統(tǒng)保暖防凍工程設(shè)計、工程實踐和技術(shù)措施等均是基于當?shù)氐牡乩砗蜌夂蛱攸c，因此，保暖防凍技術(shù)呈現(xiàn)出區(qū)域化和零散化的特點，目前尚未形成系統(tǒng)化的保暖防凍技術(shù)體系，也不利于對保暖防凍效果進行系統(tǒng)評估和不同地區(qū)之間相互學習借鑒。因此，我國應(yīng)對西部地區(qū)各個地區(qū)農(nóng)村供水系統(tǒng)保暖防凍工程設(shè)計、工程實踐、技術(shù)措施和運護管理進行實地調(diào)查，掌握各個地區(qū)保暖防凍技術(shù)的防凍效果、經(jīng)濟成本、對環(huán)境的影響以及運護管理經(jīng)驗等相關(guān)資料，并對相關(guān)資料進行收集和梳理，構(gòu)建起西部地區(qū)農(nóng)村冬季供水系統(tǒng)保暖防凍技術(shù)評估和交流體系與標準，為保暖防凍技術(shù)的科學評估、應(yīng)用推廣以及研發(fā)創(chuàng)新奠定基礎(chǔ)。

5.結(jié)語

農(nóng)村供水系統(tǒng)是農(nóng)村地區(qū)重要的民生性基礎(chǔ)設(shè)施，黨和國家一直以來對西部地區(qū)農(nóng)村供水系統(tǒng)的建設(shè)和運行高度關(guān)注，隨著近年來西部地區(qū)一系列重大的農(nóng)村供水工程的實施，大大改善了西部地區(qū)農(nóng)村供水現(xiàn)狀，然而，供水系統(tǒng)凍害是目前嚴重危害西部地區(qū)農(nóng)村冬季安全供水的一個現(xiàn)實難題，也是一項任重道遠的工作。