庭院水井自动供水系统,作为分散式供水的重要形式,直接关系到用户的饮水安全与用水便利。其设计应遵循安全可靠、技术先进、经济合理、便于管理的原则,并积极融入国家推动农村供水高质量发展的宏观政策框架。本规范旨在为庭院独立或小范围(通常服务人口少于100人)的自动供水系统设计提供技术指导,核心是通过自动化控制实现从水源取水、水质保障到稳定供水的全过程管理,提升供水保证率与水质合格率。
2. 水源与取水构筑物
水源是系统的基础,其选择与保护至关重要。设计首先应对拟选水源进行水质与水量评价。地下水水源水质应符合《地下水质标准》(GB/T 14848)的相关要求,地表水水源则需满足《地表水环境质量标准》(GB 3838)的规定。当原水水质不能直接满足生活饮用水标准时,必须设计相应的净化处理工艺。
在取水构筑物方面,水源井的设计与施工需确保结构安全,防止地表污染物渗入。井口应设置井台、井盖并进行密封,周边划定卫生防护范围。对于采用潜水泵的管井,应合理确定泵的安装深度,确保在动水位以下安全运行,并设置检修孔与通风设施。取水泵的选型需根据设计供水量、所需扬程及井径等因素综合确定,并预留一定的富余能力。
3. 自动控制系统设计
自动控制系统是庭院水井供水实现“自动”功能的核心,其设计应保证系统稳定、智能、易维护。
3.1 系统架构与功能
系统宜采用基于可编程逻辑控制器(PLC)或专用供水控制器的本地自动控制方案,条件允许时可扩展远程监控功能。核心监控对象包括水源井水位(或取水管压力)、清水池(或压力罐)水位、系统出口供水压力等。核心控制逻辑应实现:根据清水池(或压力罐)的水位自动启停取水泵;根据管网压力自动调节加压泵的运行频率或启停备用泵,维持供水压力稳定。
3.2 监控项目设置
参照相关规范,对于以地下水为水源的庭院自动供水系统,监控项目至少应包括:
水源井部分:监测取水泵运行状态、工作电流、电压及故障信号;监测取水流量与出口压力。
清水池/压力罐部分:连续监测水位,这是控制取水泵启停的主要依据。
供水泵房部分:监测加压泵的运行状态、电流、电压;监测系统出口总供水压力与流量。
供电系统:监测电源状态。
所有监测数据应在本地控制柜的人机界面(HMI)上实时显示,并具备关键参数的历史数据记录与查询功能。
3.3 安全与保护
控制系统必须具备完善的保护功能,如水泵的干运转保护、过载保护、缺相保护、电压异常保护等。当出现故障时,系统应能自动停机并发出声光报警。电气设计应符合相关防雷与接地规范,确保在雷雨多发地区的运行安全。
4. 输配水管网与调节构筑物
输配水管网的设计应保证供水水力条件最优、漏损最小。管材宜选用符合国家卫生标准的聚乙烯(PE)管、不锈钢管等耐腐蚀材料。管道敷设原则上“应埋尽埋”,埋深应在当地冻土层以下,以防冻结。管道在转弯、分叉、变径及阀门处应根据计算设置混凝土支墩或镇墩,以防止接口松脱。
调节构筑物主要用于调节用水量变化,稳定供水压力。对于庭院系统,常用形式为压力罐或小型高位水箱。压力罐容积需根据设计供水量、水泵启停频次要求计算确定;高位水箱则需保证足够的安装高度以提供所需服务水头。调节构筑物必须密闭,进气孔应设空气过滤装置,并定期进行清洗消毒。
5. 水质净化与消毒
即便采用地下水,为确保水质安全,设计也应考虑必要的净化消毒环节。若原水浊度、铁锰等指标超标,需设置相应的过滤装置(如石英砂滤罐、锰砂滤罐)。消毒是保障微生物安全的关键措施,必须强制设置。对于小型庭院系统,推荐采用次氯酸钠发生器或缓释消毒器等设备进行持续消毒,确保管网末梢余氯含量符合《生活饮用水卫生标准》(GB 5749)要求。应预留水质检测接口,便于用户定期进行浊度、余氯等关键指标的自检。
6. 施工、验收与运行维护
系统施工应由具备相应资质的队伍进行,严格按设计图纸施工,并做好隐蔽工程记录。验收时,除检查工程实体外,必须对自动控制系统进行联动调试,验证其根据水位、压力自动运行逻辑的正确性与可靠性,并测试各项保护功能。
运行维护是系统长期稳定运行的保障。用户或管护人员应建立简单的运行维护制度,定期检查水泵、控制系统运行状态,清洗调节构筑物,补充消毒剂,并记录运行数据。地方及水务部门在推进县域供水统一管理时,可将此类分散系统的技术指导与应急维修纳入服务体系,提升整体管理水平。
7. 与国家政策的衔接
本规范的设计理念与技术要求,完全契合《水利部关于加快推动农村供水高质量发展的指导意见》的精神。通过推行自动化、标准化的庭院供水系统设计,正是对“建大、并中、减小”原则中,暂时无法被规模化管网覆盖的“减小”部分进行规范化提升的具体实践。它通过技术手段弥补了分散供水在管理上的短板,提升了水源保证率、水质达标率和应急供水能力,是构建完整农村供水安全保障体系不可或缺的一环。系统的数据监控功能也为未来可能接入更广泛的智慧水务管理平台奠定了基础。