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城市工程规划56.山区乡村给排水基础设施配置方法研究——以长阳县沿头溪流域两河口村为例PDF文本
规划设计

山区乡村给排水基础设施配置方法研究以长阳县沿头溪流域两河村为例龚杰杰，洪亮平，潘宜，付方煜摘要：基础设施对于山区乡村设具有重要的意义，但是现状山区乡村基础设施难以满足农民的生活、生产需求。本文通过对山区给排水基础设施发展现状及困境的梳理，提出了基于实效性的乡村给排水基础设施配置方法，通过对山区乡村主要的六大给排水基础设施的投资价格与管网投资金额进行比较，得出规划人规模和给排水管网长度两个变量间的相互关系。最后结合实际案例在对两河村域内的居民点进行居住斑块等级划分的基础上，运用GS技术对规划人规模和给排水管网长度这两个变量的进行模拟，得出了村域内适合各类型给排水基础设施设的区域范围，以此来指导两河村的给排水基础设施配置规划工作。关健词：山区乡村，给排水基础设施，配置方法引言由于乡村长期经济发展的滞后，导致乡村基础设施设长期落后于城市，尤其是山区基础设施设更是缺乏。改革开放以来，我国的新农村规划设在各地如火如茶的展开，并且取得了重大进展，但是乡村基础设施落后和缺乏的问题未得到明显的改善，尤其在给水排水基础设施配置上更是不足。现行的乡村规划设计在解决乡村给排水问题方面多数以参考《镇规划标准》GB50188一2007和《中华人民共和国城乡规划法》为准，对乡村给排水设施配置只是提供了原则性、引导性、和控制性的内容。四如罗田县：“人规模达到500人村镇可考虑设集中供水设施，人规模过小的居民点或者居住比较分散的村庄，可采取分散供水方式。凡不能与中心村和镇住地污水合并集中处理基层村按照相应人规模设小型污水处理站”，并未提出切实可行，符合乡村实际条件的基础设施配置方法，尤其是山区乡村面对复杂的地形地貌和居民点分布，更是没有相适应的规划配置标准和方法。长阳县地处于武陵山区，是国家级重点贫困县，长期的经济发展落后导致了基础设施设落后，尤其在贫困山区更是严重。近年来随着国家对长阳扶贫工作力度的不断加大和长阳理筑素前阀Z.ZC.ET
县对于设美丽乡村行动的加剧，笔者有幸参与了长阳县沿头溪流域的乡村规划工作，对贫困山区乡村给排水基础设施的配置方法进行了一些探索和研究。1.山区乡村给排水基础设施发展现状及困境1.1山区乡村给排水基础设施发展现状近几年由于国家对乡村基础设施投资力度的加大，乡村给排水基础设施设较过去相比有了很大的提升，但与城市相比仍然相当缺乏。据2013年城乡设统计公报显示，2013年全国村庄设中的给水设施设投资约385.6亿元，仅占市政公用设施总投资比例20.85%,排水设施投资135亿元，约占总投资比例7.32%。[2?截至2013年年末，全国仅61.3%的村庄实现了集中供水。其中村内自集中供水设施的村庄约占8.3%。用水普及率只有59.57%，人均日生活用水量78.38升，远低于城市人均日生活用水量标准。供水管道长度约为115万公里，排水管道沟渠长度约为50.7万公里。仅有9.1%的村庄对生活污水进行了处理。以长阳县岩头溪流域两河村为例，目前，村内拥有的集中供水设施主要是用管道接引山泉水到部分居民点的小型蓄水过滤池，全村1168户当中只有150户采取了集中供水，集中供水普及季仅为128。且集供水位户多集中在在乡道附近。对子离乡道距离较远的居民点，则多以自打井方式解决用水问题，少数居民目前仍然依靠挑水吃来解决用水问题。居民点生活污水主要排入自家化粪池，村域内没有一处生活污水集中处理设施。1.2山区乡村给排水基础设施发展困境1.2.1居住分散，人均用地面积大长期以来，在丘陵山区以户为单位的农业生产方式使农村土地利用格局形成了“农村居民点+责任田”的相对封闭的不规则布局方式。加上受地形地貌条件、传统农业生产方式和居住意识的影响制约，造成在丘陵山区很少有一定规模完整的集中居民点，由于长期以来以自然院落形式的分散居住，形成了山区乡村居民点“满大星”式的分布格局。以两河村为例：两河村绝大部分为山地，山峦起伏，沟壑纵横，最高海拔110450m之间，森林覆盖率在80%以上，坡度在25%~60%。全村版图面积14.98km2,农村居民点面积为1.7km2,占土地总面积11.3%，户均用地面积1507150m2/户，居民点人均用地为375.75m21人，远远高于国家《村镇规划》规定的人均农村居民点用地最大值150m1人，属典型的山大人稀的山区村。而正因为农村居民点这种凌乱的布局，使得配套基础设施设相当困难，导致给排水基础设施十分欠缺。理筑素前阀Z.ZC.ET
1.2.2地方财力薄弱，基础设施设资金严重短缺随着国家对农村设的不断重视和资金投入，部分地区的农村供水排水设施有较大的改善，但是对于广大的农村来说设资金仍缺乏，山区乡村的情况更是恶劣，由于地方财力薄弱，乡村基础设施欠账多，设资金少，能够投资在给排水设施设方面的资金更是少之又少，大多数地方尚未按照市场化、多元化和社会化的新思路筹措设资金，也未能充分挖掘出地方资源的生财作用，单纯依靠国家资助和政府投入的依赖性严重，使得基础设施资金长期处于短缺状态，导致给排水基础设施设缓慢。2.基于实效性的山区乡村给排水基础设施配置方法针对山区乡村规划中的给排水基础设施配置难题，本文探索并提出了基于实效性的乡村给排水基础设施配置方法，本研究中的实效性是指在给水排水基础设施投资资金最少的情况下满足服务人规模最大化的给排水设施规划配置方式。首先以服务人规模与管网长度来确定给排水设施的设类型，最后对山区乡村的给排水设施进行最优化规划配置。2.1给排水系统配置的技术路线给水系统主要包括给水设施和给水管网两个部分，给水设施主要有集中供水水厂、集中供水高位水池、和集年供水著水池种类型（图1）。污水处理系统主要包括污水处理设施和污水管网两个部分，污水处理设施主要有集中式污水处理厂、集中式污水处理池、集中式污水处理沼气池三种类型。给排水设施类型的选择与设施的投资金额成正比，而给排水设施的投资金额又取决于用水的居民点人规模等级与管网长度。因此基于以上条件构了给排水系统配置的技术路线（见图2-2)。集中供水水厂集中式污水处理厂给水污水设施处理集中供水高位水池集中式污水处理池类型设施类型集中供水蓄水池集中式污水处理沼气池图1给水设施类型框架图（作者自绘）用水量/污水昂用水人规划人规模（变量A)设施投资给排金额吨水造价人均用水指标/人均污水排放量水设施类型管网单价管网投资金额管网长度（变量B)水匚投资取1000元m3供水能?eom3供水能力，蓄水池取400元/m3图2给排水系统配置的技术路线（作者自绘）興尚理筑素前阀Z.ZC.ET
供水能力，其中人均综合用水量取100Ld。污水处理设施投资约2000元/m3污水处理能力，集中式污水处理池1200元/m3污水处理能力，沼气池500元/m3污水处理能力，其中人均污水排放量80L。给排水设施单价依据当地管网单价确定（表1、表2），其他工程设价格标准依据当地实际价格确定。给排水设施相对应的管径及单价一览表表1给排水设施类型管径(mm)单价（元/m)集中式供水厂DN100100集中式高位水池DW100100集中式蓄水池DN5050集中式污水处理厂DN200320集中式污水处理池DN150150集中式污水处理沼气池DN100100注：管径单价参考湖北省2015年设工程基价给水设施投资金额=吨水造价×用水量污水处理设施投资金额=吨水造价×污水量其中：用水量=用水人×人均用水指标其中：污水量=用水人×人均污水排放量管网投资金额=管径单价X管网长度管网投资=管径单价X管网长度.NE不同类型的给排水设施相对应的当管网投资金额与设施投资金额的比例关系表表2给排水设施类型规划人规模供水管网长度供水设施投资管网投资金比例关系(人)(米)价格额集中式供水水厂AB100000A100B1000A/B集中式高位水池AB80000A100B800A/B集中式蓄水池A40000A50B80A/B集中式污水处理B160000A320B500AB集中式污水处理池AB96000A150B640A/B集中式污水处理沼气池A40000A100B400AB基于资源利用最优化的实效性情况下，当A>B时则适宜设该类给排水供水设施，但是在A与B的比值越小时虽然适宜设该类给排水供水设施，却会造成资源的严重浪费，实效性并不高，只有在A与B的比值越趋近于1的情况下设该类型设施的实效性是最高的，也是最优化的选择方案，而当A3.长阳县沿头溪流域两河村给排水基础设施配置理筑素前阀Z.ZC.ET
3.1长阳县沿头溪流域现状概况两河村地处长阳县中心城区龙舟坪镇西部，沿头溪流域尽头，全村版图面积14.98km2,耕地2738亩，平均海拔在110450m之间，森林覆盖率在80%以上，村域内有12个村民小组，1168户，3618人，经济收入以劳务、服务业、传统农业为主。只有极少数居民点接入城市市政给排水管网，集中供水率不足25%，多数村民采取自打井和修蓄水池解决用水问题，一旦遇到天旱基本不能保证正常用水。总的来看，两河村比较能够代表我国中西部农村地区基础设施设落后，发展能力弱的特点。规划通过对两河村居民点规模等级进行划分，以给排水基础设施配置的实效性为框架，对给排水设施的设类型进行选取，进而对两河村的给排水基础设施进行规划配置。本次规划主要以有条件设集中供水设施的居民点为对象，居住人密度低且居民点人规模等级小于8户的居民点不在本研究范围内。3.2给排水基础设施配置规划3.2.1居住斑块划分(1)通过分析两河甲村现状大及居民点调典丰此杀个内研资料，对村域内居民点进行居住斑块的划分（图3)。居住斑块划分原则：①空间上集聚：②处于同一地理空间类型：图3居民点斑块图（作者自绘）③共同占有同一大片田地：④按照耕地的边界划分。通过图3可以看出，村域内共划分出了70个居住斑块，其中斑块面积最大的有58000m,斑块面积最小的只有2000m。主要沿村内河道两岸分布。3.2.2居住斑块人密度分级通过对村域每个居住斑块面积和每个居住斑图4居民点斑块等级图（作者自绘）比值计算，将区域内斑块人密度分为人高度密集型、人中度密集型和人低度密集型三个等级（图4）。理筑素前阀Z.ZC.ET
斑块人密度=板块人数量斑块面积①人高度密集型：人均面积250m㎡以内的居住斑块：②人中度密集型：人均面积250-500m的居住斑块：③人低度密集型：人均面积500-1000m以内的居住斑块。通过对图4的分析可以发现两河村人高度密集型斑块共计29个，大都分布在村域内部的河道两岸，在村域东南位置较为集中，中度密集型斑块26个，分布较为分散，人低度密集型斑块15个，主要在村域东北位置较为集中。3.2.3基于GIS软件的给水设施最优化计算方案在上文居住斑块人密度分级的基础上，结合给水设施类型选择表中基于A=B时的给排水设施实效性最优化的计算方式，利用GS软件计算出当三种不同类型的给水设施投资金额与管网投资金额相等时所能覆盖的居住斑块中心点，并结合居民点斑块的密集程度给出最优的规划方案（图5~图7）。图5集中式水厂最优方案图6集中式高位水池最优方案图6集中式器水池最优方案根据图5~图7中基于A=B时的给排水设施实效性最优化计算方式相对应的三种类型给水设施方案可以看出，村域内部共有西北和东南两处适宜设集中式水厂的区域，共有六处适宜设集中式高位水池的区域，且大都分布在居住人密集的区域。村域内的居民点斑块基本都符合设集中式蓄水池的条件。3.2.4给排水设施配置规划方案(1)基于给水设施配置的实效性，在同时满足三种类型条件的居住斑块，基于规模化利用土地资源，资金的集中使用，便于集中管理控制的原则指导下，对三种给水设施的最优化方案进行叠加，选取最为适宜的给水设施类型。最后得到本次规划的两河村给水基础设施最优化方案（图7）。興尚理筑素前阀Z.ZC.ET
(2)运用上文同样的方法利用GIS软件计算绘制出污水米处理基础设施的最优化方案(图8)。污水处理设施类型多以单个居住斑块的集中式污水处理池为主。通过对图7和图8的分析可以看出乡村给排水设施在配置方面人规模和服务范围水了程盖面图(管网铺设长度)有着密切的金中著发湖周通题理联系。金中有来金道是酒当居住人密集且居住斑图7给水设施配置规划方案（作者自绘）块越多且越密集的区域规划配置给水厂是实效性最好的选米择。筑素材國当居住斑块相对密集且居住人相对密集的区域选择规划配置集中式高位水池是实效性最好的选择。当居住斑块分散成点时无论居住人是否密集，采取集中供水蓄水池的方式是实效性能中州金能对准薄盖蓝裤最高的。4.结语图8排水设施配置规划方案（作者自绘）在我国城乡一体化设快速推进的今天，有效配置基础设施资源、合理设基础设施项目，保障供水安全和加快农村给排水设施设，是农村规划必须优先解决的问题。本文通过对山区乡村主要的六大给排水基础设施的投资价格与管网投资金额进行比较，得出规划人规模和管网长度两个变量间的相互关系。在对两河村域内的居民点进行居住興尚理筑素前阀Z.ZC.ET
斑块等级划分的基础上，运用GS技术对规划人规模和给排水管网长度这两个变量的进行模拟，最后结合实际案例得出了村域内适合各类型给排水基础设施设的区域范围。以此来确定两河村的给排水基础设施配置规划方案。总体看来，本文提出的山区乡村给排水基础设施的配置方法既是一个针对乡村特色的空间发展框架，也是农村规划的一种概念框架。在这个框架下，山区乡村规划将可能解决给排水基础设施配置缺乏，资源配置不合理，设资金不足等问题，使给水排水基础设施的实效配置成为提高乡村居民生活水平的着力点。当然本研究还存在一定的局限性与不足之处，一方面研究所采用的数据是以长阳县当地标准为参考。在其他地区的推广意义有待考证，但其研究思路值得借鉴：另一方面对于乡村不同类型的给排水基础设施的投资额度与管网铺设长度间的相互关系，有太多影响因素，期待未来能有更深层次的研究。参考文献[]住房和城乡设部.GB50188一20007镇规划标准[S]北京：中国筑工业出版社，2007[2]住房和城乡设部计划财务与外事司：城乡设统计年鉴M北京：中国计划出版社，2014.[间*欣，郭成减美积庆市农村基础覆滤或视状分新.天率农业料学01408606上[4]姜磊，雷国平，张健，张怡然，李佳.农村居民点空间布局及优化分析[).水土保持研究，2013.01：224-229+307.[]陈令.西南丘陵地区农村居民点土地整理潜力分析一以重庆市合川区为例[U.中国水土保持2013,11：66-69.[6]焦清源.基础设施城乡统筹研究D1河北师范大学，2012.[)黄美.基于城乡统筹发展背景下的给排水规划研究[).民营科技，2014,06：194，[8]王俊岭，赵辉，单彦名.北京农村基础设施配置标准研究[J.北京规刻设，200603：25-27[9张能，武廷海，林文棋.农村规划中的公共服务设施有效配置研究[].中国城市规划学会、南京市政府转型与重构—2011中国城市规划年会论文集[C].中国城市规划学会、南京市政府：，2011：13.[10]戴沈.城乡统筹规划中的给排水基础设施配置方法研究[.中国城市规划学会.多元与包容—2012中国城市规划年会论文集(07城市工程规划)[C].中国城市规划学会，2012：8.[11]王娟.基于GS的农村居民，点布局优化研究[D].甘肃农业大学2013.[12]吴忠思.丘陵山区村域农村居民点集中方式研究[D].西南大学，2011.作者简介龚杰杰，华中科技大学，硕士研究生：洪亮平，华中科技大学，教授，博士生导师：潘宜，华中科技大学，副教授，研究生导师：付方煜，华中科技大学，讲师。興尚理筑素前阀Z.ZC.ET
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