北票市農村飲水工程配水管網設計及施工

武朝陽

(遼寧省朝陽市北票市基層水利管理總站，遼寧 北票 122100)

北票市地處遼西地區，降雨稀少，地下水位大幅下降，飲水安全已影響和制約當地經濟的發展。為提高村民供水量，改善村民飲水質量，秉持“著力提高引水水質，大力保障民生安全”的原則，通過對配水管網更新改造，保障北票市居民生活飲水安全。

1 項目區概況

遼寧北票市地處遼西地區，降水稀少，地下水位下降嚴重，原有水源工程不能滿足供水要求。通過對地下水儲水情況進行勘察，重新建設水源及配水管網，滿足項目區內農村用水需求。項目涉及14個鄉鎮，25個行政村，項目完成后可解決全市7345人農村飲水安全問題。為此，本文選取項目配水管網進行設計和施工分析。

2 配水管網設計

2.1 管網布置

根據各項目區內的現狀情況以及水源位置，考慮減少管材用量，節約投資，優先利用地形地貌優勢，將管網布設成“豐字”型或“梳子”型，對配水管網敷設進行優化，盡量避免管線布置繞彎路和較大波動。盡量減少水泥路面的破壞，依據實際地形擇優布置輸水管線。同時，考慮后期維護難易程度，盡量避開主要城市道路，不破壞現有建筑，便于配水管線的布置和維修。

2.2 管線確定

該區域居民區和商業區及主要道路已修建完成，且通過現場實地考察，調研當地水文資料和氣象資料，提出兩種配水管網線路敷設方案。

方案一：避開主要交通干道，選擇下農田或相對空曠場地進行配水管網敷設。即不破壞城市主要道路，也不影響交通正常運行，更方便于日后維修管理。但考慮到敷設管道所需占用空地，則需要支出一定的占地補償費用，施工工期也極易受到自然條件的限制和影響。

方案二：根據當地已有的主要道路路邊進行配水管網敷設，需對路面進行切割破壞，再進行配水管網的敷設，敷設完成后再重新恢復道路。此方案可避免占用耕地，減少占地補償費用，但由于管道敷設于道路下，比較不利于日后修理和維護，增加了配水管網養護的難度。

綜合考慮上述兩種配水管網線路敷設方案，在保證配水管網敷設的情況下，優先考慮節省施工成本以及后期維護運行的難易程度，最終確定方案一為最優敷設方案。

2.3 管材選取

首先，飲用水安全工程對管材最主要的要求是無毒無害，不會對水質造成二次污染，保障水資源的安全供給。其次，優先考慮管材質量好，承壓耐壓性好，不易腐蝕，不易損壞的管材。本項目選取市場中較為常用的聚乙烯塑料管、薄壁不銹鋼管和無縫紫銅管進行比較分析，見表1。硬聚氯乙烯管的使用壽命更長，耐腐蝕能力更強，且對水質污染最小，可有效保證輸配水的安全。因此配水管網管材推薦選用聚乙烯塑料管(PE)。

表1 配水管網管材參數對比

根據表1管材的對比，薄壁不銹鋼管具備良好的耐磨性和安全性，且不存在二次污染，但價格較為昂貴。無縫紫銅管具備耐腐蝕較高，殺菌效果好的優點，但服役時間較短，老化漏水問題較為嚴重。聚乙烯塑料管(PE)耐腐蝕性強、服役時間長，可二次回收，安裝簡單方便，價格也較為低廉。綜合考慮本項目所需承壓要求，所以最終選擇PN1.0MPa聚乙烯塑料管(PE)作為配水管管材。

2.4 配水管網參數分析

2.4.1配水管網流量計算

根據供水工程規范設計規定的用水定額要求，配水管網的設計流量可按下式計算。

QDmax=KD×QDave

(1)

(2)

式中，QDmax—最高日用水量，m3；KD—日變化系數，取1.3；QDave—平均日用水量，m3；QHmax—最大時用水量，m3/h；KH—時變化系數，取2.2；T—運行時間，h，取24h。最終計算得到日最高用水量為1123m3。即取北票市農村飲水工程配水管網設計流量為103m3/h。

2.4.2配水管網水力計算

本次工程項目水源均選用地下水，根據各項目區內的現狀情況以及水源位置，并考慮減少管材用量，對配水管網敷設進行優化，盡量避免管線布置繞彎路和較大波動。配水管網管徑可按下式計算。

(3)

式中，D—配水管管徑，mm；Q—配水管段設計流量，m3/s；V—配水管內流體流速，m/s。

根據配水管網管徑和流量可計算沿程水力損失，計算公式如下。

(4)

式中，hl—沿程損失，m；Q—配水管段設計流量，m3/h；d—配水管管徑，mm；L—管長，m；f、m、b—硬聚氯乙烯管的經驗公式中的經驗值，其對應經驗值分別為94800、1.77和4.77。局部水力損失則取其10%計即可。

3 配水管網施工分析

3.1 配水管路施工

配水管路進行敷設時需進行土方開挖，其中：土方挖深1.70m，石方挖深1.75m，并需根據土質狀況進行適度放坡。單條管路溝開挖底寬為0.7m，雙管管路溝開挖底寬按1.0m計。土方段回填時利用原有開挖土方進行回填。石方段先回填0.1m沙墊層再進行管路鋪設，管道頂部0.3m范圍內應用細砂土回填，最后土方回填。管路溝施工時拆除水泥路部分施工后需進行水泥路面恢復，該部分回填土的壓實系數不應小于0.95。還需考慮管路鋪設時穿過公路，應采用定向鉆穿管方式。

3.2 配水管網施工概算

本項目在施工前做好充分的施工概算和施工準備，以“低能耗，無污染”為原則。施工時盡量避免能源浪費，以及施工費用的支出。合理科學安排施工順序，充分利用項目區地理優勢及地貌環境，減少管線施工的浪費，盡量保障管線長度最短，以降低施工成本。對耗電量大的機電設備進行周期檢測，做好安全保障工作。最終，配水管路敷設預算則主要集中在干管和支管管路安裝中，見表2。

表2 配水管路敷設資金概算

4 可行性分析及風險評估

4.1 可行性分析

經濟內部收益率：

(5)

經濟凈現值：

(6)

式中，EIRR—經濟內部收益率；ENPV—經濟凈現值，萬元；B—年效益，萬元；C—年費用，萬元；n—計算期，年；t—計算期各年序號；(B-C)t—第t年的凈效益，萬元；is—社會折現率，取7%。

經濟效益費用比：

(7)

式中，EBCR—經濟效益費用比；Bt—第t年的效益，萬元；Ct—第t年的費用，萬元。

根據上述計算公式，可計算出本項目經濟效益費用比為1.22，該數值大于1.00，即可判定該項目在經濟上是科學合理的。

4.2 風險評估

本項目在建設過程中存在的潛在風險因素的來源主要有以下兩種：項目對社會及民生問題產生的負面影響和項目與社會的互適性影響。為有效減少可能出現的社會穩定風險，實施前要向村民宣傳農村飲水安全政策，并進行民情調查，同時要安排好工程施工時間，盡量減少對農民田地破壞。

5 結論

本次農村飲水安全工程配水管網系統設計和施工，在項目實施過程中，通過配水管網敷設方案比對，配水管網施工及水力計算，達到項目可行性和風險最低，以此驗證了該項目的可行性和經濟性。項目實施后，可有效解決北票市14個鄉鎮，25個行政村的農村飲水安全難題，每日供水量達1123m3，有效解決了村民飲水問題，保障了當地居民飲水安全。