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1.1施工方案
1)工程由朝陽縣水利勘測設計隊進行設計,如涉及設計變更,由朝陽縣水利局提出后,根據實際情況給出解決方案。
2)朝陽縣水利局人飲處對供水工程進行監督管理,包括施工進度及施工隊伍管理,協調各項工作,確保工程順利開展。
3)二十家子鎮政府負責供水工程的建設及自籌資金,并協調管路鋪設、配電等問題,如管路穿越各種障礙,高、低壓線路架設等。
4)施工單位由朝陽縣水利局人飲處和二十家子鎮政府共同商定,確保施工質量和進度。不同分項工程可選擇不同施工隊伍,各分項工程施工前,由建設單位和施工單位簽訂合同,實行獎懲制度,具體由甲乙雙方共同商定。
5)監理單位負責質量監督控制。
1.2施工進度
朝陽縣二十家子鎮農村飲水安全工程根據工程的特點和實際情況,工程施工于2009年4月開工,11月16日竣工通水,具體安排如下:水源工程4月19日—5月10日;管溝開挖、管網安裝、管溝回填4月19日—5月30日;泵房、辦公樓及院墻4月21日—10月15日;輸配電及機泵安裝4月6日—6月1日;管網打壓試驗及驗收10月15—11月15;正式供水11月16。
2.3施工技術要求
1.3.1水源井工程
在打井前,對井址應進行物探找水,根據探測結果,確定是否需鉆井,鉆井深度、孔徑及壁管、濾水管及成井工藝滿足設計要求,要打完整井并做抽水試驗。
1.3.2管網施工
管網開挖安裝按設計管線方向先放線,后開挖,溝底要平直,開挖深度必須保證埋管后管頂距地面1.5m以上,以防凍漲。管道連接,管材為PVC塑料管采用工程膠承插連接,PE管用管件件螺紋連接,進戶立管采用彎頭、管箍、內接、閘閥、水嘴、水表等絲扣纏麻連接。管道回填,分兩次進行,第一次回填厚度大約30cm的松土,避免回填磚頭、石塊、瓦塊等硬質物質,防止砸破管身,等打壓試水管道沒有漏水問題后在進行回填完。
1.3.3土建工程
施工時除應滿足設計本身的要求外,還要按專項施工驗收規范要求施工。
1.3.4輸配電工程
工程按“電氣裝置安裝工程與驗收”規范進行。施工中要按照設計要求和國家有關規定施工,施工單位不得擅自改變,如需要改變時,需和設計部門取得商議,經同意后方可變更,施工單位要精心組織,優質施工,爭取創建優質工程。
1.3.5管路通過特殊地形的處理
本次設計涉及管路跨越軍用光纜和公路,軍用光纜為光纜,距地面1.5m,而設計管路溝需開挖1.7m深,為了保證光纜在供水運行時不受影響,保證埋管頂部與光纜底部距離≥50cm,底坡坡比≤1∶100。當管路溝開挖到光纜保護區位置時應提前通知其管理部門,由朝陽縣水利局人飲處及二十家子政府共同和光纜管理部門協商,管路溝開挖時光纜管理部門必須在場,人工試探開挖,避免破壞光纜。跨公路問題可由朝陽縣水利局人飲處及二十家子政府和交通部門協商,開挖回填后恢復原路面。本次設計不涉及管路跨越較深溝壑,實際坡度較大的也可根據地形按管路頂距地面1.5m的要求沿坡挖填。
2工程管理
2.1建設期管理
2.1.1組織管理
為了加強二十家子鎮供水工程建設期間的管理,縣政府成立了二十家子鎮供水工程指揮部,由副縣長任總指揮,成員單位有水利局、財政局、發改委、國土局、建設局、農電局、衛生局、交通局、林業局、物價局和二十家子鎮,指揮部下設辦公室,辦公室設在二十家子鎮政府,二十家子鎮長擔任辦公室主任。各成員單位職責是:水利局負責工程規劃、設計及施工技術指導工作;財政局負責資金配套及劃撥工作;發改委負責項目立項工作;國土局負責辦理建設用地的征占地手續;建設局負責小城鎮規劃工作;農電局負責輸配電工作;衛生局負責水質檢測化驗工作;交通局負責管道跨路工作;林業局負責辦理占用林地等相關手續;物價局負責用水核價工作;二十家子鎮政府負責整個工程實施及后期管理工作。
2.1.2資金管理
2.1.2.1建設期資金管理
為確保工程資金規范使用,要建立資金監管制度,加強建設資金管理,建立資金專賬,實行縣級報賬制,專款專用,封閉運行等措施;及時撥付資金以保證工程的順利實施。
2.1.2.2資金籌措
根據國家有關政策及2009年農村飲水安全工程建設項目實施方案,本著誰受益誰投資國家按比例給予一定扶持的原則,該項工程總投資483.07萬元。
2.1.3質量與進度管理
2.1.3.1嚴格工程建設程序
成立項目建設管理機構,承擔起工程建設任務。打井工程實行招投標,擇優確定施工隊伍。對工程主要材料,實行集中統一招標采購,其產品質量符合國家有關質量標準。同時要選擇有一定資質的監理機構,對工程實施全程監理。
2.1.3.2規范工程施工
工程開工后,要嚴格按照水利工程基本建設程序進行管理,實行項目法人制、招投標制、工程監理制和合同制管理。
2.2建后運行管理
工程竣工后,本著“誰受益、誰建設,誰投資、誰管理”的原則,明晰工程產權,落實管理主體,制定工程管理、維修、水費計收、水源保護等管理制度,由縣物價部門統一確定水價,確保項目良性運行,保證工程可持續利用和發展。建議成立供水公司,編制為副科級事業單位,人員由管水員2名、維修人員2名、電工1名組成,建議從水利局干部職工中抽調。
3水源保護措施
根據朝陽縣衛生部門飲用水水質檢測和2009年朝陽縣環境監測站的監測報告分析,二十家子鎮水源水質和供水水質均達到生活飲用水標準。飲用水水源保護區的設置和污染防治已納入當地的經濟和社會發展規劃和水污染防治規劃。該地區的飲用水水源保護區的設置和污染防治已納入有關流域、區域、城市的經濟和社會發展規劃和水污染防治規劃。從解決二十家子鎮水資源存在的突出問題為出發點,綜合運用法律、行政、經濟、技術信息手段,為確保水資源的可持續利用,又能讓百姓吃上放心水,對水源保護采取如下措施。
3.1加強統管職能
在全鎮范圍內建立統一、高效、協調的水資源保護管理體制。積極推進水務改革,實行城鄉水務一體化管理。應用新工藝和新技術,提高節水、用水效率,實現對水資源優化調度和高效利用。
3.2飲用水源保護
在各級保護區及準保護區內,禁止利用滲坑、滲井、裂隙、溶洞等排放污水和其他有害廢棄物;禁止利用透水層孔隙、裂隙、溶洞及廢棄礦坑儲存石油、天然氣、放射性物質、有毒有害化工原料、農藥等;實行人工回灌地下水時不得污染當地地下水源。在飲用水地下水源各級保護區及準保護區內,一級保護區內:禁止建設與取水設施無關的建筑物;禁止從事農牧業活動;禁止傾倒、堆放工業廢渣及城市垃圾、糞便和其他有害廢棄物;禁止輸送污水的渠道、管道及輸油管道通過本區;禁止建設油庫;禁止建立墓地。二級保護區內:對于潛水含水層地下水水源地,禁止建設化工、電鍍、皮革、造紙、制漿、冶煉、放射性、印染、染料、煉焦、煉油及其他有嚴重污染的企業,已建成的要限期治理,轉產或搬遷;禁止設置城市垃圾、糞便和易溶、有毒有害廢棄物堆放場和轉運站,已有的上述場站要限期搬遷;禁止利用未經凈化的污水灌溉農田,已有的污灌農田要限期改用清水灌溉;化工原料、礦物油類及有毒有害礦產品的堆放場所必須有防雨、防滲措施。對于承壓含水層地下水水源地,禁止承壓水和潛水的混合開采,作好潛水的止水措施。準保護區內:禁止建設城市垃圾、糞便和易溶、有毒有害廢棄物的堆放場站,因特殊需要設立轉運站的,必須經有關部門批準,并采取防滲漏措施;當補給源為地表水體時,該地表水體水質不應低于《GB3838—88地面水環境質量標準》Ⅲ類標準;不得使用不符合《GB5084—85農田灌溉水質標準》的污水進行灌溉,合理使用化肥。保護水源林,禁止毀林開荒,禁止非更新砍伐水源林。飲用水水源保護區污染防治的監督管理縣級環境保護部門會同有關部門作好飲用水水源保護區的污染防治工作并根據當地人民政府頒布的地方飲用水水源保護區污染防治管理規定。各級人民政府應采取措施,開展飲用水源保護的科學技術研究,推廣使用先進的水污染防治和水源保護實用技術,鼓勵清潔生產。因突發性事故造成或可能造成飲用水水源污染時,事故責任者應立即采取措施消除污染并報告當地鄉鎮供水、衛生防疫、環境保護、水利、地質礦產等部門和本單位主管部門。由環境保護部門根據當地人民政府的要求組織有關部門調查處理,必要時經當地人民政府批準后采取強制性措施以減輕損失。
3.3技術服務
考核指標體建立包括指標體建選取與指標體建構建。考核指標體系是客觀評價農村飲水安全供水狀況、考核縣級政府對農村飲水安全工程可持續運行管理績效的標準和依據,要力求科學、全面,具有代表性與可操作性。考核指標體系的構建力求結構合理、層次分明,整體性強。
2可持續運行管理績效考核內容
從當前農村飲水安全工程運行管理過程中存在的一系列問題分析,根據相關規范、意見及相關的研究成果,初步可以總結得出,要保證農村飲水安全工程的可持續運行,需要從以下幾個方面建立考核指標進行考核。
2.1組織管理方面。這是農村飲水安全工程運行管理首先需要解決的一個突出問題,只有明晰了工程的產權歸屬,確定了工程的運行模式,建立了合適的管理機構,配備了專業的管理人員,提供了現代化的管理設施,制定了完善的管理制度及堅定的執行下去,妥善管理好工程的檔案資料,才能夠保證農村飲水安全工程的順利運行。因此組織管理方面考核的內容有:①工程產權;②運行管理模式;③管理機構設置;④管理人員配備;⑤管理設施條件;⑥管理制度建設與執行;⑦工程檔案管理。
2.2工程管理方面。要保證工程能夠正常運行,必須確保工程本身的完好情況;而作為飲水的供給工程,必須配備相關的消毒、凈化等水處理設備;工程在運行過程中出現的損壞等問題是否進行了維護維修;除此之外,工程管理人員的管理水平高低和管理手段的合理性也是保證工程自身正常運行的關鍵[3]。因此工程管理方面考核的內容有:①工程設施設備完好率;②工程水處理設備配套率;③工程維護維修率。
2.3安全管理方面。農村飲水安全工程首先要解決的就是水量的安全和水質的安全,而反映這兩個方面的安全情況,涉及到如下指標:①水源保護措施落實情況;②自來水普及率;③供水水量保證率;④供水水質檢測率;⑤供水水質達標率;⑥供水應急保證能力。
2.4經濟與財務方面。任何一個工程的運行都與經濟相關,作為公益性較強的農村飲水安全工程的可持續運行,更需要合理的財務管理制度與充足的經費保障,保證水價的合理性及水費收取率,以及經過審計合理的賬務賬冊。因此該方面考核的內容有:①水價合理性;②水費收取率;③資金收支管理;④賬務賬冊管理。
2.5群眾滿意度方面。農村飲水安全工程主要是解決“三農”問題的惠民工程之一,服務對象主要是農民,要體現工程的社會效益,工程的建設及運行必須要使農民滿意。根據工程的特性,可以從以下幾個方面反映農民對工程的滿意度:①供水質量滿意度,這主要包括供水的水量、水質、供水壓力、供水連續性等方面;②供水服務滿意度;③積極參與度;④投訴上訪率。
2.6可持續發展能力方面。要能夠保證農村飲水安全工程的可持續運行,必須使工程具備可持續發展的能力,主要包括以下幾個方面的內容:①水源保證能力;②工程保障能力;③經濟保障能力;④專業化管理隊伍配備情況;⑤政府護持力度;⑥政府監管力度。綜合分析可知,農村飲水安全工程可持續運行管理績效考核內容主要包括六個方面。建立考核指標時,再從六個方面進行不同程度的細化,這六個方面基本能夠全面反應農村飲水安全工程可持續運行管理涉及到的因素。
3結論
1.1農村飲水安全工程建設的選址不規范農村飲水安全工程建設的選址不規范是工程建設中存在的重要問題。在進行農村飲水安全工程建設時,要對工程所在地進行詳細地考察,在對當地水文資料和地質勘測情況進行詳細了解的基礎上進行方案的設計和制定,這樣才能夠保障工程建設的質量。但是,在目前農村飲水安全工程建設中,施工方案的制定往往存在很大的隨意性,不能夠詳細了解工程所在地的基本情況。而且,在施工過程中,往往存在隨意更換建設地點的狀況。導致工程建設所在地的水質不符合飲用標準,或者將工程所在地選在有污染源的地方,造成飲水存在安全隱患。
1.2農村飲水安全工程建設質量不合格農村飲水安全工程建設質量不合格也是農村用水安全工程存在的重要問題。首先,在農村飲水安全工程建設中,施工單位的資質存在嚴重的問題,在工程實施過程中不能夠嚴格按標準來執行相關操作,影響了工程的質量;其次,在施工過程中,存在不負責任的操作行為,使得施工中的相關參數達不到質量的要求,如打井深度達不到要求、輸水管道的管徑不符合要求、施工完成后不能夠對水質進行合理的檢測等等,從而,導致飲水安全工程建設的質量達不到應有的要求。
1.3農村飲水安全工程建設沒有充分考慮飲水設施的可利用性對飲水設施的可利用性考慮不充分也是農村飲水安全工程建設的主要問題。在當前飲水安全工程建設中,由于管理不善,導致飲水安全工程建設多部門管理的狀況,出現多頭申報來套取國家資金的狀況。而且在建設的過程中,多部門參與,一方面導致建設的質量不能夠保證,另一方面也導致在建設中出現工程建好后閑置的狀況,引起嚴重的資源浪費。而且,在工程結束后,對供水設備沒有進行責任分管,很多飲水井露天放置,導致水質污染現象嚴重。
1.4農村飲水安全工程建設的資金支持不足農村飲水安全工程建設的資金支持不足也是工程建設面臨的嚴重問題。首先,在對飲水安全工程所在地進行前期勘察的過程中,由于國家對勘察的資金設置不足,影響了勘察工作的進行,導致工程建設在沒有有效勘察地質及水文的基礎上進行,嚴重影響了工程的質量;其次,工程在建設的過程中,由于專項資金不足,導致工程所用材料及設備達不到應用的標準,施工粗糙,嚴重影響著工程的質量;再者,工程建設完成后,由于資金不足而不能夠做好驗收工作,沒有有效的水質監測,從而導致水質不達標,影響飲水安全工程建設的初衷。
1.5農村飲水安全工程建設的運行成本過高運行成本過高是農村飲水安全工程建設中的又一重要問題。一方面,對于農民來講,由于考慮資金狀況,而不愿意使用工程建設后的安全用水,導致資源浪費;另一方面,在進行飲水安全工程建設時無論是征地,還是進行水質監測及繳納相關的稅費,都需要資金投入。而農村飲水安全工程建設的管線一般比較長,成本也就相應地會升高。而農民的承受能力有限,不愿意投入資金來換取安全的水資源。因此,運行成本高也影響著飲水安全工程建設的運行效果。
2加強農村飲水安全工程建設的措施分析
2.1建立完善的管理體制和良好運行機制建立完善的管理體制和良好的運行機制是做好農村飲水安全工程建設的重要措施。首先,要明確飲水安全工程的所有權,充分調動農民的積極性,將工程建好后的管理落實到每家每戶。在保障工程建設過程權責明確的同時,對工程維護的責任也要進行劃分,以實現有效的管理;其次,對于工程建設的管理人員及技術人員,要進行專業的培訓,確保其能夠達到工程建設所需的管理水平及技術水平,避免流于形式的管理現象;再者,針對農村飲水安全工程建設的規模不大的情況,可以將幾個存在劃片,由一個施工團隊來完成,避免建設過程中的資金分散及管理失控;另外,在工程建設完成后,綜合各種因素的基礎上,進行水費的核算,在農民承受的范圍之內進行合理地收費,以保障運行的有效性。
2.2建立科學合理的水質檢測體系建立科學合理的水質檢測體系是做好農村飲水安全工程建設的基礎。首先,在選址時要避開污染嚴重的水源區域,在保護農村水源的基礎上進行工程的實施;其次,在工程實施之前要對工程所在地的水質進行嚴格的檢測,以保障水質符合飲用的標準,確保工程建成后農民用水的安全性;再者,工程建成后要建立水質監測系統,對用水進行有效的管理及維護,以保障供水的安全性。另外,還要加強農民的安全用水意識,積極配合水質監測工作的落實。
2.3加強對農村飲水安全工程建設的管理加強對農村飲水安全工程建設的管理是促進工程順利實施的保障。首先,建立完善的工程建設管理制度,有效地約束工程建設過程中施工人員的行為,避免偷工減料及不負責任的施工現象;其次,設置可行的工程管理流程,對工程的選址、方案制定、工程施工及驗收等各個環節進行梳理,確保工程建設有據可依;再者,加強對施工過程的監督,避免不合理的施工操作存在,及時發現工程存在的問題并進行合理的控制。
2.4加大對農村飲水安全工程建設的資金支持加大資金支持是保障農村飲水安全工程建設順利實施的重要舉措。一方面,勘察結算工程,保障資金的投入,以促進勘察工作的有效開展,避免勘察不嚴而留下的隱患;另一方面,在工程實施階段也要保障資金的充足,以促進工程的順利實施,保障工程建設的質量;另外,在工程建成后,還要投入一定的維護資金,以促進水質監測及后續維護的有效開展,切實保證農村飲水安全工程建設的效果實現。
3結語
a.量多、分布廣、點散、線長、單個點投資小、內容單一、關系到群眾的切身利益、社會影響大、工期短、工作面多。工程實施以村為單位,涉及人口一般在200~800人,建設內容比較單一(包含:小取水壩或取水口、沉淀池、過濾池、主飲水管、蓄水池、分水管、到各家各戶的支管、水表、水龍頭等),技術含量低。b.設計多不能一次到位。水源有明顯的區域性,村與村、組與組之間不能相互共用一個水源。由于群眾素質千差萬別,一些群眾工作很難做通,從而使工程不能動工,一個小型飲水安全項目要經過多次協調反復修改設計才能完成。c.受地理條件限制。80%的項目在山區,村村之間相距十幾千米到幾十千米,幾乎沒有水、電、路,部分施工點材料只能依靠人工搬運,施工條件極差,現場施工人員以專業施工隊和當地民工為主,單件工程投資小(一般只有十幾萬元),單價低,施工成本高,工程施工及建設管理難度極大。
2施工中容易出現的問題
由于上述工程的特點,致使施工單位各個現場管理人員相對較少,建設、監理單位人員更不可能在各個施工點隨時進行監督檢查,這一方面使現場工作人員在某些施工程序上摸不著頭腦,不會做;另一方面也給現場工作人員提供了偷工減料的機會,造成施工質量不易控制。具體表現有:a.管材埋置深度嚴重不足,鋼管支撐不穩固。由于該地區晝夜溫差大(夏季日溫差可達25℃左右),埋置淺了容易使接頭產生溫度變形而拉裂,設計埋深均為0.8~1.0m,而實際只有0.3m左右。跨溝、跨箐、跨陡坎等處架空的鋼管兩端固定支撐不堅固。b.取水壩、過濾池開挖不到位,或基礎清理不干凈。山區供水水源多取自箐溝溪水,由于不可能做地勘工作,設計只能給出地面以上的壩體尺寸,而基礎部分要看現場開挖地質情況,多以開挖到完整的基巖為標準,加深部分用毛石混凝土等澆筑,基礎開挖不到位,導致壩體穩定性出現問題。c.水池、過濾池、沉淀池鋼筋數量、間距不足,或規格不符合設計要求,存在偷工減料現象。d.水池混凝土厚度、強度不足,養護不到位。施工要求是:?在底部鋪墊一層碎石,再澆筑混凝土,多數施工單位都沒鋪填碎石層;?由于現場所用砂、碎石與配合比試驗時的不一致,或者直接用現場采挖的不符合標準的砂、碎石澆筑混凝土,再加上采用人工拌和、人工振搗方式,導致混凝土強度不足;?施工完成后對混凝養護不足,或者基本不養護,致使混凝土出現開裂滲水;?對一些埋入式的混凝土,厚度達不到設計要求,更有甚者用毛石混凝土代替混凝土。e.砌石體石料不滿足要求,施工不符合規范。底層不坐漿、未分層支砌,上下錯縫、丁順搭接都不規范;有的施工單位甚至直接用塊石堆砌后灌入砂漿,然后抹面成形,致使砌體空隙大、砂漿不飽滿,無法達到防滲要求。f.外觀質量差。建筑物線形、垂直度、平整度及混凝土表面麻面都達不到要求。
3改進措施及質量管理模式的提出
針對以上情況及問題,通過近兩年的探索,基本形成了以下的建設管理模式。該模式不僅可以用在農村人蓄飲水安全項目上,其他的如:重點縣建設、節水改造、大范圍農田灌溉等“大、廣、散”的項目也可以參考此種管理模式進行。
3.1機構健全是保證
參照2007年的《關于加強農村飲水安全工程建設和運行管理工作的通知》及2013年的《農村飲水安全工程建設管理辦法》,西雙版那州內各縣均由水務局牽頭,組建了農村飲水安全工程建設管理局,明確了法人主體,確實實行項目法人責任制。管理局配專職技術人員2~3人,明確質量責任人員,配備車輛;配齊財務人員,嚴格財經制度,做到專款、專戶、專用。a.嚴格實施工程建設監理制。委托相對規范的監理單位參與工程招標投標及工程建設,確保監理人員數量(一般為4~5人)滿足要求,并且人員具有一定的施工管理經驗。b.嚴格實行招標投標制。?選擇有實力、有信譽、比較穩定的施工單位,杜絕無資質的、掛靠的“皮包”公司進入市場;?對管材、管件的供應單獨招標,且規定投標必須帶樣品實體及生產許可證、衛生許可證,供貨時必須是樣品生產商的同類產品。c.規范合同管理。針對工程特點,細化施工合同,嚴格合同管理,參建各方嚴格履行合同義務,及時支付進度款。d.實施政府監督。開工前到質量監督部門辦理監督手續,監督人員、設計人員對所有參建人員進行開工前培訓、技術交底,明確設計意圖,明確各部位、各個工序的質量要求,明確工程中容易出現的問題以及容易出現問題的部位、工序,有針對性地進行事先質量控制。e.施工單位建立健全施工質量保證體系。主要是明確質量責任人,做好現場每個施工班組的技術交底工作,統一質量標準。
3.2宣傳到位是基礎
a.每個項目村均召開“一事一議”的民主村民大會,保證家家戶戶都有代表參加,全面介紹項目情況、一般性的質量標準,做到人人參與監督管理。b.每個項目村均豎立公示牌,公示內容包括:項目批復文件名稱、文號,工程措施、投資規模、資金來源,解決農村飲水安全問題戶數、人數及完成時間等。
3.3資源整合是關鍵
工程的特點決定了監理工作量大,由于監理費用較低,不可能配備過多的人員,現場不可能單靠監理單位的監督檢查。因此,需將建設單位、監理單位、鄉鎮水管站等現場技術人員以及項目村的村小組長、會計、村民代表統一進行整合,一體化進行現場監督檢查。a.監理單位、建設單位人員搭配,分兩批人馬分片工作,每到一個鄉鎮則叫上當地水管站人員一起巡查,發現問題現場及時處理。b.充分依靠項目村村民代表,發揮其主觀能動性。開工前向其交代清楚各道工序的質量要求、所用原材料的質量要求、注意事項等,實施中由村民代表隨時進行監督檢查,發現問題及時處理;處理不了或不清楚的,及時電話聯系給予指導。c.對需進行熔接、粘接安裝的管材,在安裝前由監理單位召集所有施工班組長參加,管材供應單位現場具體示范熔接、粘接安裝的方法及注意事項,以保證安裝質量。
3.4質量檢測是依據
a.所有進場鋼筋、水泥、管材、管件等產品,必須具有出廠合格證及廠家的品質檢驗報告。b.施工單位對所有使用的產品、原材料、中間產品必須按評定要求進行取樣檢測,并由監理人員現場見證取樣。c.在上述基礎上,建設單位委托具有檢測資質的檢測單位對工程所用產品、原材料、中間產品進行抽樣檢驗,以佐證施工單位的檢測試驗成果。d.對管材、管件的檢測,由于費用較高,統一由建設、監理、檢測及管材供應單位共同取樣,由建設單位送專業的試驗室檢驗。e.對每個施工單位抽取一定數量的管路,主要選擇水頭差較大的村寨進行簡易壓水試驗,確保其運行正常。
3.5加強外觀質量控制
開工前由質量監督單位下發各種建筑物的外觀質量控制標準、偏差控制范圍等;完工后由參建各方進行外觀質量檢測評定,對不合格的,必須進行處理。
3.6工程計量、驗收
以每個項目村為單位進行檢查驗收。每完工一處,建設、監理、設計、施工、檢測及村小組長、會計、村民代表聯合進行檢查,并告知所有村民。在驗收資料整編完成后進行驗收,并填寫驗收卡,參建各方簽字,待整個工程經過政府驗收合格后移交受益村管理。
4工程運行管理
幫助受益村寨建立運行管理模式,由“一事一議”的民主村民大會確定水價核算、建后運行管理、水源林保護等具體措施,確保農村飲水安全工程“建得成、管得好、用得起、長受益”。
5結論
2011年張繼紅發表的《海量交通安全數據的元數據管理研究》等。現有的水利行業的元數據研究主要集中于水利元數據的應用,并沒有涉及到飲水安全工程元數據。如2012年孟令奎等人發表的《面向水文數據共享的水文核心元數據模型研究及應用》,該文著重描述水利元數據在水利共享平臺中的應用;2011年馮鈞等人發表的《水利信息資源元數據管理方法研究》主要研究水利元數據的管理。本文利用水利行業現行的元數據標準作為參考,提出飲水安全工程核心元數據的概念,規范飲水安全工程元數據的定義,利用元數據分級索引算法來查找飲水安全工程數據,著重解決飲水安全工程數據種類多、數據標準化程度低、關聯復雜、數據量大的問題,提高農村飲水安全工程信息的規整性,加快檢索速度。
2飲水安全工程數據的特點
與一般的科學數據相比,飲水安全工程數據具備以下兩個特點:
(1)地理分布性。作為基本數據,國家農村飲水安全工程數據庫包括了國內各省(直轄市)、市(州)、縣(市、區)、鄉鎮內供水水廠的集中式工程數據,包括工程建設信息、實時監測信息,遍布全國,因此飲水安全工程數據具備地理空間的分布特性。
(2)數據要素多。飲水安全工程數據包括了地圖數據,供水工程專題數據,省、市州、縣區、鄉鎮專題基礎信息,水質、管壓安全監測信息,政務信息等。而且每類數據又包括多種要素的數據,如供水工程專題數據包括專題地理信息和專題建設信息,監測數據包括余氯、濁度、水壓、流量等測量數據。整體來說,飲水安全工程數據是描述飲水安全工程的數據,數據量大,且與日俱增,專業性強,具有時間維上的有效性,且數據區域性強,不同市縣統計的數據不交叉,數據存儲形式多樣,以小文件居多。
3飲水安全工程核心元數據
3.1元數據定義
首先,介紹幾個關于元數據的定義。元數據:關于數據的數據。元數據元素:元數據的基本單元,元數據元素在元數據實體中是唯一的。元數據實體:一組說明數據相同特性的元數據元素,元數據實體可以包含一個或一個以上的元數據實體。元數據子集:元數據的子集合,由相關的元數據實體和元素組成。數據集:可以標識的數據集合。通常在物理上可以是更大數據集較小的部分。從理論上講,數據集可以小到更大數據集內的單個要素或要素屬性,一張硬拷貝地圖或圖表均可以被認為是一個數據集。飲水安全工程核心元數據指的是標識飲水安全工程信息所需要的最小元數據元素和元數據實體,為元數據元素集的子集。其次,本文采用UML類圖方法描述飲水安全工程信息元數據。在元數據結構上采用《水利信息核心元數據》的結構作為本標準的基本結構,在內容上對元數據的特征,包括子集/實體名、元素名、英文名、英文縮寫、定義、約束/條件、出現次數、類型和值域進行詳細描述。
3.2飲水安全工程核心元數據結構
飲水安全工程元數據分為元數據元素、元數據實體和元數據子集三層。飲水安全工程核心元數據由一個元數據實體和四個元數據子集構成。其中,標識信息、數據質量為必選子集,內容信息、參照系信息為可選子集。每個子集由若干個實體(UML類)和元素(UML類屬性)構成。
3.3飲水安全核心元數據內容
3.3.1飲水安全核心元數據信息
飲水安全工程元數據信息實體描述飲水安全工程信息的全部元數據信息,用必選實體MD_元數據表示,由以下元數據實體和元數據元素構成:元數據實體:MD_標識、DQ_數據質量、RS_參照系、MD_分發、MD_內容描述;元數據元素:元數據創建日期、聯系單位、元數據名稱、字符集、元數據使用的語言、元數據標準名稱、元數據標準版本。
3.3.2標識信息
標識信息包含唯一標識數據的信息,用MD_標識實體表示,是必選實體。MD_標識是下列實體的聚集:MD_關鍵詞、MD_數據集限制、EX_時間范圍信息、MD_聯系單位或聯系人、MD_維護信息。MD_標識實體本身包含如下元素:名稱、行政區編碼、字符集、摘要、日期、狀況、數據表示方式。
3.3.3數據質量信息
數據質量信息包含對數據資源質量的總體評價,用DQ_數據質量實體表示。應包括與數據生產有關的數據志信息的一般說明。DQ_數據質量實體包括兩個條件必選的實體,DQ_數據質量說明和DQ_數據志。DQ_數據質量說明是數據集的總體質量信息。DQ_數據志是從數據源到數據集當前狀態的演變過程說明。包括數據源信息實體和處理過程信息實體。
3.3.4內容信息
內容信息包含提供數據內容特征的描述信息,用MD_內容描述實體表示。
3.3.5空間參照系信息
參照系信息包含對數據集使用的空間參照系的說明,是條件必選子集,用RS_參照系實體表示。是關于地理空間數據集的坐標參考框架的描述信息,它反映了現實世界的空間框架模型化的過程和相關的描述參數。RS_參照系由三個條件必選的實體構成:SI_基于地理標識的空間參照系、SC_基于坐標的空間參照系、SC_垂向坐標參照系。
4元數據分級索引算法
本文根據飲水安全工程數據的區域性特點,選取分布式NameNode模型,改進目錄子樹分區算法和哈希算法,利用BloomFilter原理設計符合飲水安全工程信息的元數據分級索引算法。
4.1概念與公式
行政區劃請求量:表示該行政區劃所需的農村飲水安全工程元數據的請求量,用Request表示。由于請求量的具體數值難以確定,工程元數據的請求量與工程的數量有直接關系,而飲水工程的數量與行政區劃的人口密度存在一定的換算關系。每個工程所涉及的文件包括招標文件、合同、工程規劃、預算、管網圖、廠區布置圖、每年的運營報表等多種文件。因此,第m個行政區劃的請求量Requestm為:Requestm=Densitym×f×Naverage(1)其中,Densitym代表第m個行政區劃的人口密度,f表示飲水安全工程數量與人口密度的轉換因子,Naverage代表每個工程文件的平均值。
4.2BloomFilter基本思想元數據分級索引算法
包括三部分:一部分是元數據請求被分配到哪個普通NameNode節點上,第二部分是分配到NameNode節點的哪個目錄,最后根據NameNode節點中的目錄信息查找元數據文件在DataNode中的具置。本文采用BloomFilter與Key-Value的存儲位置對應表,來確定元數據文件在DataNode中的存儲位置。BloomFilter的基本思想是使用一個比特的數組保存信息,初始狀態時,整個數組的元素全部為0,采用k個獨立的Hash函數,將每個元數據文件對應到{1,…,m}的位置,當有飲水安全元數據文件存儲請求時,k個獨立的Hash函數將以元數據標識信息中的元數據文件名為變量,得到k個哈希值,然后將比特數組中的相應位置更改為1,即:hashi(x)=1(1≤i≤k)(2)其中,x是元數據文件名。數組中的某一位置被置為1后,只有第一次有效,以后再置為1將不起作用。所示,假設k=3,x1先通過哈希函數,將數組中的三個位置置為1,在x2通過哈希函數得到的數組位置,將是0的位置置為1,已經是1的位置則不重復置1。判斷某元素y是否屬于這個集合,需對y應用k次哈希函數,如果所有的位置都是1(1≤i≤k),那么就認為y是集合中的元素,否則就認為y不是集合中的元素。如圖3所示,y1可能是集合中的元素,y2則不屬于這個集合。BloomFilter能高效地判斷某個元素是否屬于一個集合,但這種高效是有代價的,是存在一定的錯誤率,因為它有可能會把不屬于這個集合的元素判定為屬于此集合。為簡化計算,假設kn<m并且各哈希函數完全隨機。當某個目錄中的所有元數據文件全部存儲,即所有元素都被哈希函數映射到比特數組中去,這個數組中某一位置是0代表kn次哈希操作都沒有被置為1,因此概率為:p=(1-1m)kn≈e-kn/m(3)其中第二次近似計算是因為:limxm(1+1n)n=e(4)令ρ代表比特數組中0的比例,則ρ的數學期望E(ρ)=p,則ρ≈p,因此:pfalse=(1-ρ)k≈(1-p)k(5)
4.3元數據分級索引算法
元數據分級索引算法包括三個步驟:一是選NameNode節點,二是選目錄,三是分配存儲位置。
4.3.1選取NameNode節點分布式
NameNode模型有一個主NameNode節點,一個主SecondaryNameNode和n個普通NameNode節點。其中,主SecondaryNameNode是主NameNode的快照,防止單點失效。算法的基本思想如下:(1)計算行政區劃請求數。在本文中所涉及的飲水安全工程指的是湖北省的農村飲水安全工程,因此在普通NameNode節點上分布的是以市級為單位的元數據信息。在這一步中,根據公式(1)給每個市級行政區劃的請求賦值,用Requestm表示。(2)分配NameNode節點。若n為奇數,則將其中一個NameNode節點作為備用節點,n=n-1;若n為偶數,則n不變。分配NameNode節點,得出市級行政區劃與NameNode節點映射表。(3)第二次分組。將偶數個NameNode兩兩分成組,互為SecondaryNameNode節點,分組的原則為請求量較大的NameNode節點與請求量較小的NameNode節點一組。
4.3.2選擇目錄
分配完NameNode節點后,須設定每個Nam-eNode節點的目錄,根據市級行政區劃與Name-Node節點映射表設定一級目錄。然后根據一級目錄的編碼,設定二級目錄,二級目錄為對應市及所管轄縣級行政區劃的目錄。在飲水安全工程項目中,所涉及的數據類型分為圖片類型、視頻類型、文本類型等,所以將三級目錄按文件類型進行劃分,即每個二級目錄下對應的三級目錄為pic、video、txt等。
4.3.3分配存儲位置
當用戶要查找某個飲水安全元數據時,系統首先根據待查找元數據的行政區劃編碼,從市級行政區劃與NameNode節點映射表中找到其對應的NameNode節點;然后,主NameNode節點將用戶請求轉發給此NameNode節點,收到轉發的用戶請求的NameNode節點同樣將行政區編碼進行處理,轉化為市級編碼,找到其一級目錄;然后在一級目錄下,根據編碼找到二級目錄,再根據用戶請求的元數據類型,定位到三級目錄,在三級目錄下根據哈希表,找到對應存儲位置并提交給主Name-Node節點,由主NameNode節點返回給用戶。飲水安全元數據檢索結果分為兩種情況,第一種是查找成功,第二種是查找失敗。一次飲水安全元數據成功檢索過程的檢索時間包括主NameNo-de節點并發處理延遲、主NameNode節點找到對應的NameNode節點的時間、轉發用戶請求與普通NameNode節點的通信時間、普通節點執行查找目錄的時間、查找Hash表讀取元數據的時間和返回查找結果給主NameNode的時間。一次失敗的檢索包含兩種情況,一是定位到目錄后,通過BloomFilter過濾后,判定要查找飲水安全工程元數據哈希表不屬于該目錄;二是通過BloomFilter過濾后,判定其屬于該目錄,但是通過查詢Key-Value表,發現匹配錯誤,即上文提到的BloomFilter自身的錯誤率。第一種情況,根據BloomFilter的原理,可知經過k次獨立的哈希函數后,如果得到的位置不是全為1,則返回查找失敗,要查找的元數據請求不在此目錄中,時間復雜度為O(1)。第二種情況是BloomFilter自身的缺陷,但是由于有對應的Key-Value表,即使經過k次哈希操作得到的位置在比特數組中全為1,通過查找對應的鍵值,如果發現元數據名稱不能與之匹配,則返回檢索不成功,時間復雜度也為O(1),在用戶可以接受的范圍內。
5實驗結果
本文通過實驗仿真驗證飲水安全工程元數據模型的元數據分級索引算法在元數據檢索上的性2226ComputerEngineering&Science計算機工程與科學2014,36(11)能,并與目錄子樹分區算法和哈希算法在檢索成功時間和檢索失敗時間進行對比。第一組實驗,測試三種算法檢索成功的平均檢索時間,其中用戶數為10,請求數為1000,在定位NameNode節點的時間上來說,目錄子樹分區算法能夠根據用戶請求中的類型定位節點,哈希算法是通過特定的Hash函數,算出用戶請求元數據所在的節點。而本文設計的元數據分級索引算法,將市級行政區劃和NameNode節點編號存儲在一張靜態的表中,查找時間與Name-Node節點個數有關,時間復雜度為O(n)。在本文的應用中,至多會有14個NameNode節點,三種算法的定位時間基本相同,在查找NameNode節點的步驟上所用時間可以近似算作相等。定位目錄的時間復雜度,三種算法也相同,可認為是O(1)。在最后一步定位元數據文件存儲位置上,由于BloomFilter查找成功的時間復雜度是O(1),而目錄子樹分區算法和哈希算法沒有考慮定位物理位置,查找目錄下的元數據名稱,時間復雜度為O(n),目錄下的元數據文件越多,查找速度越慢。第二組實驗,測試三種算法檢索失敗的平均檢索時間,其中用戶數為10,請求數為1000,仿若是檢索不在目錄下的文件,BloomFilter將文件名進行Hash運算,可以判定被請求的文件名不在目錄中,時間復雜度為O(1)。而另外兩種算法,則會遍歷目錄中的所有文件,直至遍歷完,找不到所請求的文件,時間復雜度為O(n)。對比三種算法在飲水安全工程元數據檢索上的應用情況,由于元數據分級算法使用了BloomFilter,檢索效率比其它兩種算法效率高,尤其是檢索失敗的檢索請求。
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