北京市某农村给排水系统现状及改造方案

96第44卷 第2期
2021年2月
Vol.44 No.2
Feb.2021
水 电 站 机 电 技 术
Mechanical & Electrical Technique of Hydropower Station
1 引言
农村工作始终是党和国家工作的重点。

党的十九大首次作出了“实施乡村振兴战略”的重大决策部署，并且首次写入了《党章》。

2018年2月，北京市政府发布了实施乡村振兴战略扎实推进美丽乡村建设专项行动计划（2018~2020年），在前期美丽乡村建设的基础上，以实施农村人居环境整治为重点，进一步提高建设标准，增加建设内容，提升建设水平。

在国家美丽乡村评价标准的量化指标中，对于给排水相关评价指标有饮用水安全覆盖率、生活污水处理率、工业企业污染物排放达标率、户内卫生厕所普及率、卫生公厕拥有率等，占总评价标准的 23%[1]，可见，给排水系统的完善和改造是美丽乡村建设过程中一项重要的工作。

本文对北京某农村给排水现状及存在的问题进行综合分析，有针对性地提出改造方案，改善人居环境，提升人民生活幸福感。

2 给排水现状分析
项目位于北京市海淀新区东北部，所在村村域面积为310.29 km2，村建设用地为94.49 km2。

村内户籍人口为1 780人，流动人口1 460人 ，截止到2030年，规划期人口为4 000人。

2.1 给水系统现状分析
（1）给水系统现状
该村给水水源为自备井水，现有自备水井三眼，分别位于村域北侧、西南侧和东南侧，采用深井变频泵供水。

村内无企业，自备井水主要供给村民生活及室外消防用水。

村内现有给水管敷设于2003年，为环状给水管网（图1），其中给水主干管管径为DN200，干管管径为DN100，管道材质为PE管，主干路设置地下式消火栓。

村内自来水供水户数为718户，给水计量为一户一表，采用机械水表。

● 自备井泵房 ━ 给水主干管
图1 村庄给水管网平面示意图
（2）给水系统存在问题
截止到2019年，村内给水管网系统已经运行
收稿日期： 2020-05-28
作者简介：黄 静（1986-），女，工程师，从事民用建筑给排水、市政给排水设计工作。

北京市某农村给排水系统现状及改造方案
黄 静，龚智雄，巩师俞，刘小婉，陈 玉
（北京城建设计发展集团股份有限公司，北京 100034）
摘 要： 本文通过现场勘测和实地调研，对北京市某农村的给排水系统整体摸排，从给水水源、给水管网、给水计量、化粪池、雨污水管网系统、污水处理站等几个方面分析了该村的给排水系统的现状，并有针对性地提出了改造方案。

关键词： 农村给排水系统；化粪池；雨污混流
中图分类号：TL353+.2 文献标识码：B 文章编号：1672-5387（2021）02-0096-04
DOI：10.13599/ki.11-5130.2021.02.030
97第2期黄 静，等：北京市某农村给排水系统现状及改造方案
16年，存在的主要问题有：
1）管网末端供水压力不足
调研过程中发现，村内给水管网末端存在供水压力不足的现象，即使增加深井泵扬程，管网末端供水压力不足现象也不能得到完全解决。

可能的原因：一是北侧自备井因水质不满足GB 5794《生活饮用水卫生标准》的要求，被当地水务站降为农业用水，供生活用水的自备井数量的减少导致供水量小于用水量；二是近年来外来人口涌入导致村民生活用水量激增；三是调研中发现在水表井、阀门井、室外消火栓井处存在跑冒滴漏现象，管网漏损率较高。

2）水资源浪费现象严重
虽然早在2003年，村内已实现一户一表，但是在实际用水过程中，村民无偿使用自来水，并不需要根据水表的计量结果缴纳水费，导致村民整体节水意识不高，水资源浪费现象严重。

3）室外消火栓不满足现行规范要求，存在消防隐患
原给水管网图纸等资料中，在给水干管上设置有室外消火栓，但在实际调研中发现，现场消火栓数量和间距不满足现行规范要求，给水阀门井、消火栓井等井盖与雨污水等井盖错盖，存在消防隐患。

2.2 排水系统现状分析
（1）排水系统现状
村内地势整体上西高东低，南高北低，村内现状排水管网设计上采用雨污水完全分流制排水系统。

现状生活污水排水分西、中、东三路汇入北侧污水干管（图2），最终排入东北侧污水处理站，其出水经处理站西侧排水沟，最终排入北侧天然水体北沙河。

生活污水主干管管线管径为DN300，支管线管径DN200， 污水处理站日处理水量为600 t/d，污水管材采用UPVC 排水管。

┉污水管网 雨水管网 ━ 现状排水沟
图2 现状雨污水管网干管示意图
村内整体利用地势自然排除雨水，在北侧、南侧（局部）、东侧均有现状沟渠。

在村内局部低凹处（村内干道）设有雨水管道，雨水经管道收集后，经北侧排水沟最终汇入北沙河。

（2）排水系统存在问题
村内排水系统存在的主要问题是管线淤堵严重，主要淤堵路段集中在西侧污水干线、东侧污水干线和北侧污水主干线。

其中，西侧污水干线和北侧污水主干线需每天由专用疏通车抽取管道内污水，运输至污水处理站，给村民生活和村内日常管理带来很大的不便。

村内排水管线淤积情况见表1。

表1 排水管道淤积情况汇总表
管道类型管径/mm总长度/m淤堵长度/m淤堵比例
污水管道
300 3 250 2 63881%
200 6 408 1 26320%雨水管道
80061623438%
400~600646646100%笔者走访发现，造成村内排水管网淤堵的原因主要有：
1）排水管网敷设坡度偏小。

原设计中，村民生活污水经户内化粪池后排入污水管网，化粪池后的排水管网的平均坡度为2.5‰，但随着服务年限的增长，户内化粪池年久失效，其对生活污水的处理能力有限，此排水坡度容易使得污水中的悬浮物质在管网中形成淤积[2]；
2）由于日常管理不善，部分村民在翻新宅基地及日常生活中，将建筑垃圾和生活垃圾就近倒入雨水口及附近排水管道，造成管道堵塞；
3）村内局部下凹道路前期并没有修建雨水管线，为解决雨季积水问题，将新建雨水管线引入生活污水管网，而雨水管线管径较污水管径大，流速低，更容易造成管网的淤堵。

除管网淤堵外，雨污混排带来的危害还体现在道路雨水口成为排水管网的通气口，雨水口恶臭现象时有发生。

此外，由于雨水排出口直接排入北沙河，对下游水体水质造成恶劣影响。

3 给排水系统改造方案
通过现场踏勘、与干部村民访谈、村民问卷调查和多部门的会议讨论，充分了解村内给排水系统基本情况，并通过问卷和访谈得出村庄近期最急迫的建设项目。

在美丽乡村建设总目标和“节地、节能、
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水 电 站 机 电 技 术
节水、节材”规划指导方针下，结合村庄现状问题的分析，提出给排水系统改造方案。

3.1 给水系统改造方案
从水源、给水管网、计量三个方面进行村内的给水管网改造。

（1）水源
项目所在村规划期人口数为4 000人，考虑到村民户内有给排水卫生设备和淋浴设备，最高日用水定额取150 L/人·d，小时变化系数取2.0。

村庄最高日用水量为600 m3/d，高日高时用水量为50 m3/h。

室外消防用水量为15 L/s,火灾延续时间为2 h。

采用生活给水与室外消防合用的给水管网。

现状三处水泵房内深井变频泵流量均为30 m3/h，考虑到北侧水井作废，实际由两处水泵供给村内生活用水和消防用水，当前的深井泵运行参数远不能满足使用需求。

为满足规划期水量、水压使用要求，将每组深井变频泵的流量调整为54 m3/h，扬程为50 m。

（2）管网
研究表明[4]，在敷设排水管网同时进行给水管网的敷设，在整个造价增加不多的情况下，能从根本上解决给水管网漏损问题。

综合现场走访及与水务部门意见，考虑到排水管线需重新敷设，村内道路基本都要破除，故村内给水管网重新敷设。

新建给水管网为环状与枝状相结合的供水管网，在村内主干道设置供水环网，环网管径为DN200。

供水压力为0.25~0.30 MPa，管网末梢地段控制压力不应低于0.15 MPa。

沿村内消防车道布置室外消火栓，室外消火栓的保护半径不应超过150 m，间距不应大于120 m。

为了涵养地下水，减少地下水开采量，远期考虑采用市政给水供村内生活用水及消防用水。

本项目仅南侧沙阳路有规划给水管线，故在村庄南侧预留市政给水接口。

在市政水接入前，需采用相应措施避免自备井供水管道与市政给水管道直接相接，以保障用水安全。

（3）计量
村内全面覆盖一户一表，采用预付费卡表，为引导节约用水，每人每月免费使用3 t，超出部分进行收费，村民可通过智能水表刷卡器查询余额，可通过多平台实现自主缴费。

3.2 排水系统改造方案
从用户末端化粪池、排水管网、污水处理站3个方面进行村内的排水管网改造。

（1）化粪池
本村于2006年实施户厕改造，每户均按要求设置化粪池，但是由于维护管理不当，户内化粪池已年久失效。

考虑到每户设置化粪池成本高且存在安全隐患，为减少排水管道埋深，降低总建设成本，本项目参考居住小区，通过采用在干管适当位置设置化粪池的形式取代户户设置化粪池，此模式在常熟等农村地区已有项目实例。

（2）排水管网
由于村内整个排水管线基本处于瘫痪状态，为彻底解决村内排水问题，建议对雨污水排水管网进行重新设计，从源头上杜绝雨污混排、雨水口恶臭等一系列问题。

拟建生活污水管网干线与原有管线一致，将干管管径放大至DN300，接合村内实际情况，局部设置化粪池，以减小管道敷设坡度，从而减小管线埋深，以便与既有污水处理站接驳。

村内整体利用地势排除雨水，针对淤堵部分的雨水管线进行更新，现状排水沟等不做改造。

项目所在村地处流沙地带，考虑到钢筋混凝土管材自重大、质脆不抗裂，施工难度大，而原污水管材UPVC 刚度不足、密实度有限，不适用于流沙地带，采用柔韧性好、强度高、耐磨损的HPPE缠绕管。

（3）污水处理站
现状污水处理站的主要工艺为同步脱氮除磷（A20）工艺，污水处理站的处理规模为600 m3/d，出水经现状排水沟排入北侧北沙河。

北沙河属于温榆河支流，为VI类水体，根据DB 11/1612-2019《农村生活水处理设施水污染物排放标准》[5]，需执行二级A标准。

为满足排放标准的需求，污水处理站正在提标改造，改造后的处理规模为950 m3/d，已满足规划期内的生活污水处理水量的需求。

故此次排水系统改造不再对污水处理站进行二次改造。

4 结论
本文分析了北京市某农村给排水系统的现状并提出了改造方案，主要结论如下：
（1）农村的给排水系统改造应重视现场勘测和实地调研，对现状的给排水系统摸排清楚，有针对性的进行改造；
（下转第105页）
105第2期吴 健，等：城乡供水一体化智慧水务总体架构
是指开发一个单个小型的但有业务功能的服务，每个服务都有自己的处理和轻量通信机制，可以部署在单个或多个服务器上。

微服务也是一种松耦合的、有一定的有界且有上下文的面向服务架构。

在业务逻辑层面上，把集中整体的逻辑拆解为更细化的逻辑单元。

在数据存储层面上，也可以按照情况将集中的存储拆解为更小的存储单元。

微服务体系架构具有解决复杂性、单独开发、独立部署、扩展容易等优点。

4.4 Docker容器技术
Docker 是一个开源的应用容器引擎，让开发者可以打包他们的应用以及依赖包到一个可移植的容器中，然后发布到任何流行的 Linux 机器上，也可以实现虚拟化。

容器是完全使用沙箱机制，相互之间不会有任何接口。

Docker容器技术使得软件的交付变得高效简洁、交付一个软件，就是一系列标准化组件集合的交付，如同乐高积木，用户只需要选择合适的积木组合，提升软件交付部署效率。

本平台在部署架构上采用Docker容器技术进行部署，并基于开源的Kubernetes进行容器集群的管理。

Kubernetes是一套较为简单的工具，用以管理Docker集群，使得Docker集群暴露给用户时相当于一个虚拟的整体。

Docker+Kubernetes容器技术，能够支持多样化部署，支持物理机、虚拟机和云主机等部署方式，能够部署在政务云上，也能够随时向如水务私有云，或者混合云和公有云的架构上迁移，提升了平台部署的效率，以及灵活性和便捷性。

5 结束语
城乡供水一体化智慧水务总体架构方案，能够满足信息调用、整合、集成、智慧应用的需求，充分实现分布式数据应用；在多用户和大数据量的情况下，能够保持系统的稳定性、开放性、安全性和数据的完整性。

对提高水务行业整体效益，促进水务行业智慧管理水平的提高，促进城乡供水一体化建设与发展，都具有十分重要的意义。

（2）对于给水管网余压不足的问题，不能单一的
考虑管网漏损，应从水源、管网等多方面综合考虑。

本项目通过提高水泵运行参数、翻新给水管网，控制管网末梢地段压力不低于0.15 MPa；
（3）参考居住小区的模式，在主干管适当位置设置化粪池，取代村民户户设置化粪池的模式，降低建设成本；
（4）按雨污分流进行设计，根本上解决雨污混排、管网拥堵、雨水口恶臭等一系列的问题；
（5）因地制宜的科学选择给排水管材，本项目地处流沙地带，给水管采用PE管，排水管采用HPPE 缠绕管。

参考文献：
[1] 国家市场监督管理总局.GB/T 37072-2018美丽乡村建
设评价[S].北京：中国标准出版社，2019.
[2] 钱忠贵.姜堰市城区排水管网维护管理的相关措施[J].
给水排水，2006（10）：98-99.
[3] 全国爱国卫生运用委员会办公室.中国农村给水工程规
划设计手册[M].北京：化学工业出版社，2003.
[4] 陈同辉，刘强强.浅谈新农村给排水管网建设[J].山东水
利，2018（10）：7-8.
[5] 北京市生态环境局,北京市市场监督管理局.DB 11/
1612-2019农村生活水处理设施水污染物排放标准[S].
北京：中国标准出版社，2019.
（上接第98页）。