臨朐農(nóng)村飲水安全鞏固提升供水管網(wǎng)設(shè)計(jì)

李宏，李唯

（臨沂市水利工程處，山東 臨沂 276000）

0 引言

近年來隨著臨朐縣降水量的逐漸減少，地下水位受到嚴(yán)重影響，且由于原供水管網(wǎng)逐年老化，跑冒滴漏現(xiàn)象頻頻出現(xiàn)，導(dǎo)致飲用水安全問題存在巨大隱患。為改善村民居住環(huán)境，保障生活飲用水安全，優(yōu)化當(dāng)?shù)厮Y源配置，實(shí)施臨朐縣農(nóng)村飲水安全鞏固提升供水工程，以保障其村民正常生產(chǎn)生活用水安全。

1 項(xiàng)目區(qū)概況

臨朐縣位于山東省濰坊市，全縣農(nóng)村勞動(dòng)力為42.90 萬人。此次飲水安全鞏固提升工程范圍為臨朐縣東部及東南部海拔較高區(qū)域，涉及辛寨、蔣峪、柳山、山旺四鎮(zhèn)以及東城街道和龍山高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園。工程自大關(guān)水庫水廠鋪設(shè)供水主管道約21 km，與沂山水廠供水主管道聯(lián)通，管道設(shè)計(jì)供水規(guī)模為15 000 m3/d。綜合考慮后期供水安全性和維護(hù)方便性，采用一條供水主干管，負(fù)責(zé)居民日常供水，管徑為DN1500，另需加設(shè)加壓泵站，以便當(dāng)重力引水無法滿足居民供水需求時(shí)，利用加壓泵站進(jìn)行加壓處理，實(shí)現(xiàn)對引水質(zhì)量的調(diào)節(jié)，以保障居民飲用水的安全供給。

2 供水管網(wǎng)設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)過程中要全方位考慮各項(xiàng)影響因素。其中，管網(wǎng)敷設(shè)要充分考慮區(qū)域內(nèi)的整體規(guī)劃。根據(jù)臨朐縣農(nóng)村內(nèi)的地理情況和供水水源位置，優(yōu)先考慮借助地形優(yōu)勢，將管網(wǎng)敷設(shè)主要依靠重力傳輸，輔助以壓力傳輸，盡量沿著居民點(diǎn)走向和道路布置。

2.1 供水管網(wǎng)敷設(shè)方案確定

通過實(shí)地考察和勘測，調(diào)研水文資料，最終提出兩種供水管網(wǎng)敷設(shè)方案。

方案一：利用部分現(xiàn)有供水管道，借助地形優(yōu)勢，選擇建筑物較少、較為空曠的場地進(jìn)行管網(wǎng)敷設(shè)。該方案優(yōu)點(diǎn)在于既可減少施工難度便于后期維護(hù)修理，又可利用現(xiàn)有管道節(jié)省成本。唯一的缺點(diǎn)在于新敷設(shè)管道所需占用空地，需要支出一定的占地補(bǔ)償費(fèi)用。

方案二：規(guī)劃最短的敷設(shè)線路，保證供水管線敷設(shè)距離最短。但供水管線需要穿過人口密集的商業(yè)區(qū)域和主要城市道路，需對建筑物周邊和主要道路路面進(jìn)行破壞，供水管網(wǎng)敷設(shè)完成后在進(jìn)行恢復(fù)工作。該方案優(yōu)點(diǎn)在于可有效減少占地的支出。但由于管道敷設(shè)于建筑物旁和主要道路下，后期修理和維護(hù)難度增加。

綜合考慮上述兩種供水管網(wǎng)敷設(shè)方案，以及供水管網(wǎng)的概算金額1 524 萬元，在保證供水管網(wǎng)正常敷設(shè)的情況下，優(yōu)先考慮節(jié)省施工成本以及后期維護(hù)運(yùn)行的難易程度，經(jīng)過綜合比較，最終選用方案一作為施工的預(yù)選方案。

2.2 加壓泵站設(shè)計(jì)

加壓泵站由吸水壓力罐、流量計(jì)、泵房、進(jìn)出水管、閥門井等組成，泵站布置要合理、便于管理，應(yīng)滿足生產(chǎn)工藝和使用功能要求，設(shè)計(jì)規(guī)模按照最高日供水量加上3%管道漏損量和5%水廠自用水量考慮。

3 供水管材選取

3.1 供水水壓

通常農(nóng)村飲水安全工程供水管網(wǎng)的供水壓力不得高于6個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。即加設(shè)的加壓泵站需控制好加壓力度，不得超過上限值，供水管材管徑大于110 mm 時(shí)，選用PE100 級管材，當(dāng)管徑小于110 mm 時(shí)，則選用PE63 級管材，以保證供水管網(wǎng)可靠的承壓性，以及降低管材成本。

3.2 管材確定

飲用水安全供水工程管材需選擇無毒無害，耐腐蝕性好，承壓能力強(qiáng)的環(huán)保材料。一方面，不會(huì)導(dǎo)致水質(zhì)受到二次污染，另一方面，可以保障水資源供給安全。目前，水利工程中常用的管材有鋁塑管、聚氯乙烯管和PVC 管。對上述三種管材進(jìn)行比較分析，如表1所示。最終選擇硬聚氯乙烯管（PE）作為供水管的管材，其使用壽命長，環(huán)保無污染，保障了農(nóng)村飲用水供水安全。

表1 供水管網(wǎng)管材參數(shù)對比表

根據(jù)表1 管材的對比，鋁塑管和PVC 管雖然單價(jià)較為低廉，但其使用壽命較短，易老化，強(qiáng)度低，對后期供水管網(wǎng)運(yùn)行存在較大的安全隱患。而聚乙烯塑料管（PE）具備較高的耐磨性，并且該材料無毒無害，使用壽命長，可二次回收。綜合考慮管材的使用安全系數(shù)和單價(jià)，最終選擇聚乙烯塑料管（PE）作為供水管管材。

4 供水管網(wǎng)水力計(jì)算

4.1 供水規(guī)模計(jì)算

本飲水安全鞏固提升工程造價(jià)1 524.26萬元，臨朐縣常住人口數(shù)量為806 314人，現(xiàn)通過供水管網(wǎng)將供水廠的飲用水通過供水主干管向各個(gè)居民住戶24 h 供水。結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，確定供水規(guī)模主要由生活用水、建筑用水、其他用水量以及未預(yù)見水量組成。

居民生活用水量可按下式計(jì)算：

式中：Q1為居民生活用水量，m3/d；P為供水規(guī)模用水人數(shù)，人；P0為常住人口數(shù)量，人；γ為涉及人口年平均增長率，取12%；n為工程設(shè)計(jì)年限，以15 a 計(jì)。其他用水量Q2和建筑用水量Q3取Q1的10%計(jì)。未預(yù)見水量Q4則按公式Q4＝（Q1+Q2+Q3）×20%計(jì)算，則總設(shè)計(jì)用水量Q為Q＝Q1+Q2+Q3+Q4。

4.2 管網(wǎng)水力計(jì)算

根據(jù)當(dāng)?shù)氐匦蔚孛埠退恢茫斯┧芫W(wǎng)以枝狀網(wǎng)敷設(shè)方式為主，充分考慮施工難度和供水分區(qū)情況，結(jié)合最不利點(diǎn)水頭要求，供水管網(wǎng)管徑可按下式計(jì)算：

式中：D為供水管管徑，Q為供水管段設(shè)計(jì)流量，V供水管水流流速。

沿程水力損失計(jì)算公式：

式中：hf為沿程損失，Q為供水管設(shè)計(jì)流量，D供水管管徑，L為供水管長。f、m、b分別為硬聚氯乙烯管的經(jīng)驗(yàn)公式中的經(jīng)驗(yàn)值，其對應(yīng)經(jīng)驗(yàn)值分別為94 800、1.77以及4.77。

5 結(jié)語

農(nóng)村飲水安全問題是關(guān)系民生的一大問題，是制約農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的原因之一。供水工程設(shè)計(jì)是農(nóng)村飲水安全工程建設(shè)中一項(xiàng)非常重要的環(huán)節(jié)，在整個(gè)工程建設(shè)中起到極其重要的作用，占據(jù)關(guān)鍵地位。為此，在供水工程設(shè)計(jì)過程中要嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)，以保障當(dāng)?shù)刈詠硭墓┧屎惋嬎踩健Ｍㄟ^本供水工程設(shè)計(jì)，建成供水規(guī)模為15 000 m/d，可為農(nóng)村飲水安全鞏固提升供水工程建設(shè)項(xiàng)目提供借鑒。