第一章 概论
第一节 我国农村供水发展现状与科技需求
一、农村供水的基本概念
（一）农村供水的基本涵义
水是生命之源，是人类生存与发展不可或缺的基本需求和条件。农村供水亦称村镇供水，系指向县城以外的乡镇、村庄供水，以满足居民和企事业单位生活、生产用水需求。2005年以来，全国农村供水由饮水解困进入饮水安全阶段，主要目标是使农村居民能够及时、方便地获得足量、干净的生活饮用水。根据正在实施的《全国农村饮水安全工程“十二五”规划》，到2015年将基本解决农村饮水安全问题。之后，全国农村供水将进入适应全面建成农村小康社会要求的普及自来水、实现可持续安全供水新阶段。
发展农村供水、保障饮水安全是改善农村居民生存条件的基本需要，是贯彻落实“以人为本”“构建和谐社会”的必然要求，也是全面建设小康社会和社会主义新农村的重要任务，对减少人类疾病、改善居民生活环境、提高卫生健康水平、解放农村劳动力、促进农村社会经济发展和解决“三农”问题具有重大的意义和作用。
（二）农村供水工程组成
一般集中供水工程，由取水工程、输水工程、净水工程和配水工程四部分组成（图1-1）。但在水源水质达标、可实现重力自流供水的工程中，可省略部分内容。
图1-1 供水工程组成示意图
（1）取水工程：一般由取水构筑物和取水泵站组成，用于从水源提取原水。取水构筑物包括水源和取水头部。取水泵站包括泵房、水泵机组和控制系统。根据水源种类不同，地下水取水构筑物有管井、大口井、辐射井、渗渠、引泉池和截潜流设施；地表水取水构筑物有固定式、移动式、山区潜水河流式、湖泊水库取水构筑物。
（2）输水工程：包括输水管道和附属设施，用于将取水工程集取的原水输送至净水工程。
（3）净水工程：亦称净水厂，一般由净水构筑物或净水设备、消毒设施和清水池组成，用于对原水进行净化处理和消毒，使其达到《生活饮用水卫生标准》（GB 5749）要求。
配水工程：主要由配水泵站、配水管网及调蓄构筑物（高位水池、调节水池）组成，用于将净化处理和消毒后的达标水配送至用户，并满足水量和水压要求。
（三）农村供水工程类型
由于农村供水工程的水源类型、供水范围和供水规模不同，按照工程特点和管理需要进行分类。可按水源类型划分为地下水源供水工程和地表水源供水工程；按供水范围分为城乡一体化供水工程、跨乡村供水工程、单村供水工程和联户或单户供水供水工程；按供水规模分为集中供水工程和分散供水工程。根据《全国饮水安全工程“十二五”规划》，有集中水源和输配水管网、供水到户或公共取水到点、供水受益人口在20人及以上的供水工程为集中供水工程，其他的单户或联户供水工程为分散供水工程。根据《村镇供水工程设计规范》（SL 687），集中供水工程按供水规模分为五种类型（表1-1），其中Ⅰ型至Ⅲ型为规模化供水工程，Ⅳ型和Ⅴ型为小型供水工程。
表1-1 农村集中供水工程按供水规模分类
此外，按水源供给方式分为重力自流供水工程和提水抽升供水工程；在劣质水地区，受制水成本高等限制，将饮用水与其他杂用水分开供水的工程称为分质供水工程。在供水工程类型的选择上，从技术经济可行性和有利于供水工程可持续运行管理考虑，优先选择水源条件好的地表水源；优先选择城乡一体化和跨乡村规模化供水工程；优先选择重力自流供水工程。
（四）农村供水特点和难点
与城市供水相比，农村供水有其自身特点和难点。
（1）农村人口居住分散，供水工程规模小，点多、面广、量大。到2010年底，全国农村人口9.66亿，有59.47万个村，平均每个村1625人；全国农村集中供水工程52.5万处，供水规模8162万m3/d，受益人口5.60亿，平均每个工程供水规模155m3/d，受益人口1067人。由于供水规模小、数量大、效益低，难于实现专业化管理。
（2）地形条件复杂，区域差异性大。特别是广大的山丘区农村，包括青藏高原、云贵高原等，山高水低、地形变化大，工程建设难度大。
（3）水源条件差，劣质水、污染水问题突出。城市供水水源一般是规模较大的地表水，如水库、湖泊、河流等，也有相对集中的地下水源，水源保护力度大，水量相对充沛，水质良好。而农村供水水源往往是就地选择，水源类型多、规模小，保护性差，多数保证率低，水质条件差，高氟水、苦咸水、铁锰超标水和污染水问题突出，缺乏适宜的水处理技术和设备。
（4）农村供水发展滞后，工程建设与管理人员缺乏。2004年以前，全国农村供水以饮水解困为主，主要解决“没水吃”和取水困难的问题，工程投资少，建设标准低，供水设施简陋，只有水源和管网，普遍缺乏水处理设施，不能满足饮水安全要求。到2004年底，全国农村集中供水工程约30万处，受益人口3.62亿，仅占农村总人口的38%，其中小规模单村供水工程分别占集中工程总数和受益人口总数的91%和65%。由于农村供水发展滞后，水利行业缺乏工程设计、工程施工与运行管理专业人员，特别缺乏水处理和消毒技术和知识。
（5）农村经济条件差，管理水平低。由于我国以往实行城乡二元结构政策，农村基础设施薄弱，经济发展滞后，农民收入和管理水平低，需要经济适用、操作简单、管理方便的农村供水技术和设备。与此同时，部分农村居民的饮水安全意识薄弱，对水价政策不理解，存在用水量少、不愿交水费等问题，影响工程正常运行。
（6）农村供水科研积累严重不足。2004年以前国家和行业基本没有重大的农村供水科技计划项目，研究资料、实验条件、规划设计与研发技术人员缺乏，没有形成适合农村供水特点的工程规划设计指南、设计图集和水处理、消毒与水质检测技术及设备。
根据全面建设小康社会总要求，2005年以来全国开展了大规模的农村饮水安全工程建设，城乡统一实行《生活饮用水卫生标准》（GB 5749），农村安全供水面临巨大困难和挑战，需要强有力的科技支撑。
二、我国农村供水发展状况
我国是农业大国和世界上人口最多的发展中国家，有70%的人口居住在农村。由于长期实行城乡二元化结构政策，以及自然、经济社会等条件制约，农村供水基础设施十分薄弱，农村饮水困难和饮水安全问题十分突出。党和政府历来重视农村供水工作。从1974年至2004年，历时30年解决了全国农村饮水解困问题。从2005年开始，全国开展了大规模的农村饮水安全工程建设，大幅改善了农村供水状况。新中国成立以来，全国农村供水的发展历程主要分为起步阶段、农村饮水解困阶段和农村饮水安全阶段。
（一）全国农村供水起步阶段
20世纪50—60年代，由于农村群众生活水平低，一般年份饮水困难问题不突出，没有独立成为农村水利工作之一。国家主要结合兴修灌溉工程，兼顾解决农村饮水困难，并组织缺水地区群众，以一家一户为单位挖水窖、打旱井、修水池，工程规模很小，解决了部分农村群众饮水困难问题。
（二）全国农村饮水困难阶段
20世纪70年代初，北方地区发生连续干旱，农村饮水困难问题突出，国家开始将农村饮水解困列入农村水利的重要工作任务。国家明确在小型农田水利补助费内单列专项资金，并结合氟病区改水工作，开始打井、修蓄水池、建设提水工程，解决了饮水困难问题。
1984年国务院批转水利电力部制定的《关于农村人畜饮水工作的暂行规定》，明确了农村饮水困难标准与工程建设标准（表1-2），工程建设所需资金及材料设备以自力更生为主，国家补助为辅。1974—1999年国家通过以工代赈、银行贷款、扶贫资金支持等，解决了农村饮水困难人口2.16亿人，但还有5020万人存在饮水困难。
表1-2 农村饮水困难标准与工程建设标准表
从2000年开始，国家决定加大农村饮水解困国债资金投入。2000年水利部编制了《全国解决农村饮水困难“十五”规划》，提出到“十五”末基本解决农村饮水困难问题；同时制定了《农村人畜饮水项目建设管理办法》，进一步完善了农村饮水困难标准和工程建设标准，增加高氟水指标与水质标准。2000—2004年国家安排国债资金98亿元，加上地方政府配套和群众自筹82万元，解决了5700万人饮水困难问题，提前完成了“十五”规划任务。
总之，1974—2004年，国家通过以工代赈、氟病区改水、扶贫攻坚、安排专项国债资金等措施，累计解决了2.8亿农村居民饮水困难问题，结束了农村长期存在的“没水吃”和取水困难的历史。但受国家经济条件制约，农村饮水困难投资少、工程建设标准低，供水规模小，很多水厂供水到点，方便程度低，水质不达标，不能满足饮水安全和全面建设小康社会需要。
（三）全国农村饮水安全阶段
农村饮水安全，是指农村居民能够及时、方便地获得足量、干净的生活饮用水。我国农村在基本解决温饱问题后，广大农村居民对饮水安全的需求更加迫切。在《国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》中，把加快实施农村饮水安全工程列为新农村建设的重点工程。根据党中央、国务院的要求，水利部提出：“要把保障饮水安全、维护生命健康作为水利工作的首要任务。”
为统一标准，摸清全国农村饮水安全现状和问题，2004年水利部和卫生部制定了《农村饮用水安全卫生评价指标体系》（表1-3），包括水质、水量、方便程度和保证率四项指标，其中四项指标中有一项指标低于基本安全最低值，即为不安全。以此为标准，2005年水利部、国家发展和改革委员会和卫生部共同组织实施了全国农村饮水安全现状调查评估，摸清了农村供水现状和问题，组织开展了全国农村饮水安全工程建设。
表1-3 农村饮用水安全卫生评价指标体系表
1.全国农村供水现状和问题
到2004年底，全国农村有3.70万个乡镇、65.27万个村、2.50亿户、9.43亿农村人口，占全国总人口的72.5%。全国农村集中供水人口3.6亿人，仅占农村总人口38%，分散供水人口5.8亿人，占农村总人口62%。
全国农村集中供水工程约30万处，其中乡镇及跨乡镇工程2.15万处，仅占7%，单村供水工程占91%；供水规模大于200m3/d的集中供水人口仅占农村总人口的13%。多数供水工程设施简陋，只有水源和管网，有水处理设施的仅占8%左右，不能保障饮水安全。在5.8亿分散供水人口中，有67%采用浅井供水，3%为集雨水窖或水池蓄水，9%为引泉（南方山丘区较多），其余21%无供水设施，直接从河水、溪水、坑塘水、山泉水取水或到其他村拉水，更不能保障饮水安全。
到2004年底，全国农村饮水不安全人口为3.23亿人，占农村人口的34%。其中：水质不安全人口2.27亿人，占饮水不安全总人口的70%；水量、方便程度或保证率不达标人口为9558万人，占饮水不安全总人口的30%。饮用水质超标，是我国农村饮水安全面临的主要问题。全国农村饮水不安全人口分类见表1-4。
表1-4 全国农村饮水不安全人口
需要指出是，上述3.23亿农村饮水不安全人口是饮水安全问题比较突出的人口，同时考虑能够纳入全国农村饮水安全工程总体规划、近期能够解决的人口。对于一些水质超标不严重、没有发病、近期实施了饮水解困工程的人口，暂时没有纳入。也就是说，即使按照1991年全国爱卫会、卫生部颁布的《农村实施〈生活饮用水卫生标准〉准则》二级指标测算，全国农村饮水不安全人口也远大于3.23亿人。如上述5.8亿分散供水人口普遍存在饮水不安全问题。
农村饮水安全问题形成的主要原因有下列四个方面：
（1）水文地质条件及开矿等形成的饮用劣质水问题。受水文地质条件以及开矿等人类活动的影响，在沿海地区、低平原区、湖区、河套、古河道、洪泛区、山前洼地、矿区等易沉积地区，部分地下水有害矿物成分高，高氟水、高砷水、苦咸水及铁、锰含量超标水问题严重，造成水质性缺水。
（2）干旱缺水和山丘区取水困难问题。受季风气候影响，我国降水时空分布不均、年际间变化大，无论北方还是南方，普遍存在冬干、春旱等季节性缺水问题。尤其北方干旱、半干旱地区，降水总量不足，十年九旱，部分农村既缺地表水，又缺地下水。特别是“三北”地区经常出现大旱或连续干旱。再加上水资源过度开发利用，造成地下水下降，许多泉水、溪水、河水断流，造成饮水安全问题。我国又是一个多山丘国家，山丘区占国土面积的70%。山丘区地形复杂，居住分散，人住在高处，水在低处，长期存在水源缺乏或取水困难。其中南方山丘区属于工程性缺水，北方山丘区属于资源性缺水。
（3）农村供水基础设施薄弱，投入严重不足。到2004年底，全国还有62%的农村居民仍然沿用传统的分散取水方式，自建、自管、自用。已有的集中供水设施，主要由乡村集体和群众投资投劳兴建，国家和地方政府投入很少，普遍存在工程设施简陋、老化失修、缺少净水设施等问题。
（4）水污染严重，进一步加剧了农村饮水安全问题。过去农村地下水及周边河流、水库、池塘等，能够作为饮用水源。但随着经济发展和城镇化，城镇生活污水和工业废水排放量越来越多，但处理和达标排放率低；农业化肥农药施用量不断增大，农村生活污水和生活垃圾随意排放，缺乏处理，加剧了农村水源污染。尤其人口密集的平原区，人居水环境不断恶化，饮用水中微生物、有机物等有害污染物超标严重，造成水质性缺水问题。
2.农村饮水安全工程建设
为加快解决全国农村饮水安全问题，2006年国务院审议通过了《全国农村饮水安全工程“十一五”规划》，规划解决1.6亿农村居民饮水安全问题，力争用两个五年计划解决3.2亿农村居民饮水安全问题。从2009年国家扩大内需，进一步加大农村饮水安全工程投资，“十一五”规划任务超额完成。“十一五”期间，全国农村饮水安全工程建设投资1053亿元，其中中央投资590亿元，地方政府投资和群众自筹439亿元，社会融资24亿元。共计解决了19万个村、2.12亿农村居民饮水安全问题。其中：重点解决了中度、重度高氟水（氟含量大于2mg/L）、高砷水（含砷量大于0.05mg/L）人口4160万人；解决苦咸水人口（溶解性总固体大于2g/L）2743万人；解决血吸虫疫区人口832万人；解决严重污染水（CODMn大于6mg/L）、致病微生物、铁锰严重超标和水量不足、水源保证率低、取水极不方便人口1.35亿人。此外还解决了4.5万所农村学校、1870万农村学校师生的饮水安全问题。
“十一五”期间，新建集中供水工程22.1万处，受益人口2.02亿人；新建分散供水工程66.1万处，受益人口1040万人。到2010年底，全国农村集中供水工程52.5万处，受益人口5.57亿，集中供水人口占农村总人口比例由2004年的38%提高到58%，大幅改善了农村供水状况。
根据正在实施的《全国农村饮水安全工程“十二五”规划》，总投资1700多亿元，新建集中供水工程22.2万处、分散供水工程64万处，规划解决2.98亿农村人口和4152万农村学校师生饮水安全问题，到2015年底将全面解决农村饮水安全问题，全国农村集中供水人口比例将提高到80%左右。
三、农村供水科技需求分析
从20世纪80年代到2005年，根据农村饮水解困和氟病区改水工作需要，水利部、卫生部所属科研单位和有关高等院校承担完成了“农村高氟水处理技术研究”“生物慢滤水处理技术研究”“农村饮水消毒技术研究”“颗粒填料生物接触氧化处理微污染水源水”“氟中毒机理研究”“饮用水微污染净化技术”等国家、省部级项目，取得了一些有应用价值的科研成果。但由于研究项目和成果单一，推广应用不足，不能满足大规模农村饮水安全工程建设需要。主要科技需求如下：
（1）饮用水源开发与保护技术及设备。水源工程在农村供水中占有重要位置，但在地下贫水区和山丘区找水、取水十分困难，需研究开发贫水区找水技术及新型成井工艺和山丘区进行雨水安全集蓄与利用技术。与此同时，由于城市和工业废污水向农村地区的大量排放以及农村乡镇企业、畜禽养殖业及生活污水的直接排放等原因，造成农村饮用水源污染严重，急需研究开发饮用水源保护、监测及水污染防控技术和设备。
（2）经济有效的水质净化与处理技术及设备。在我国部分地区农村，高氟水、高砷水、苦咸水分布范围广泛且集中连片，许多地方很难找到替代的水源。20世纪80年代，我国研究开发了活性氧化铝降氟设备，但由于管理复杂、运行费用高，目前大都停用。近年来，用于降氟、除盐的电渗析、反渗透净化装置已开始在农村水厂应用，但由于制水成本高、可靠性差，并没有得到广泛推广。为此，急需研究开发经济适用、运行可靠的高氟水、高砷水、苦咸水和微污染饮用水的处理技术及设备。
（3）饮水安全消毒、水质检测与水源性疾病监测技术。我国大部分农村水厂没有相应的消毒与水质检测设备，存在严重的供水安全隐患。主要原因是消毒和水质检测设备价格昂贵，且操作复杂。为此，急需研究开发适用于农村集中供水和分散供水的消毒与水质检测技术及设备。同时，为控制和减少与水有关的疾病传播，需要研究农村水源性病区供水水质与疾病的监测技术，研究构建全国信息平台系统。
（4）农村供水工程建设与管理标准化和信息化技术。为适应农村技术力量薄弱、组织管理水平低的实际状况，需要研究编制农村供水工程标准化设计图集及辅助设计软件；为及时掌握农村饮用水源状况和工程建设进展情况以及推广应用新技术、新方法，需要研究建立全国农村供水信息系统。
（5）农村安全供水集成技术模式。农村供水工程建设以单村供水和分散供水居多，工程设施较为简陋，缺乏系统的工程布局，造成重复建设且工程规模效益较差。随着农村经济社会发展和城镇化速度的加快，需在统筹考虑农村人畜饮水、企事业单位用水及庭院经济用水等基础上，研究形成具有不同地区特点的农村安全供水技术集成模式及运行管理方式。
为保障全国农村饮水安全工程建设顺利实施，全面提升工程质量与科技水平，2006年经科技部批准，水利部牵头组织实施了“十一五”国家科技支撑计划重点项目“农村安全供水集成技术研究与示范”。主要目的是研究解决工程建设与管理中遇到的重大关键技术问题，研发一批适合农村供水工程特点的实用技术和设备，建立不同类型的农村安全供水技术集成模式与示范工程，通过技术突破促进行业技术进步，推动科技成果的转化与集成应用，为全国农村饮水安全工程和新农村建设提供强有力的科技支撑。