上海郊區(qū)居民住宅二次供水設施改造設計

趙楊

摘 要：文章以作者參與的上海郊區(qū)居民住宅二次供水設施改造工程為例，剖析其二次供水設施存在的問題，并結合實際設計經驗，分析闡述二次供水設施改造方案，以期為其他地區(qū)的二次供水改造工程提供經驗參考。

關鍵詞：二次供水設施；改造方案；設計

中圖分類號：TU991.21 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）15-0076-03

Abstract： Taking the reconstruction project of secondary water supply facilities of residential houses in Shanghai suburb as an example， this paper analyzes the problems existing in the secondary water supply facilities， and， combining with the practical design experience， analyzes and expounds the reconstruction scheme of secondary water supply facilities， in order to provide experience reference for the secondary water supply reconstruction project in other areas.

Keywords： secondary water supply facility； renovation scheme； design

引言

二次供水是指單位或個人將城市公共供水或自建設施供水經儲存、加壓，通過管道再供用戶或自用的形式，是城市供水系統（原水供應、制水生產、清水輸送、二次供水）四大環(huán)節(jié)的最后一環(huán)。居民二次供水設施主要是指居民住宅小區(qū)內的儲水設備（水箱、水池）、加壓設備（水泵）、樓宇管道及閥門、水表及其他一些附屬設施等，是居民用水的最直接環(huán)節(jié)，其供水安全性和可靠性受到人民群眾的廣泛關切，是反映整個城市供水水平的要素之一。

2007年起，上海市啟動了對中心城區(qū)供水企業(yè)供水服務范圍內的二次供水設施改造，目前己完成改造近6000萬平方米，取得良好實效，居民對繼續(xù)開展二次供水設施改造的呼聲強烈。2017年，上海市水務局等五部門公布實施意見，在中心城區(qū)及2016年郊區(qū)試點推進二次供水設施改造工作的基礎上，全面啟動郊區(qū)二次供水設施改造，計劃2018年基本完成郊區(qū)居民住宅二次供水設施改造任務，逐步實現供水企業(yè)管水到表，通過改造和加強管理，使居民住宅水質與出廠水水質基本保持同一水平。

1 郊區(qū)居民住宅二次供水設施現狀及存在的問題

筆者參與的郊區(qū)某鎮(zhèn)居民住宅二次供水改造工程共涉及13個小區(qū)，總建筑面積約為69228平方米，總戶數809戶。經現場踏勘及調查，這些小區(qū)的二次供水設施主要存在以下問題：（1）小區(qū)大部分建于2000年以前，二次供水設施由不同的開發(fā)主體建設，物業(yè)公司僅負責設施運行和維護管理，二次供水設施缺乏統一的建設和管理標準。（2）小區(qū)二次供水設施沒有專業(yè)人員來負責維修和保養(yǎng)，二次供水水質得不到保障。（3）小區(qū)主體為多層住宅，經調查最初供水方式為1-3層居民市政直供，4-6層居民由屋頂水箱供水，但目前大部分住宅停用了屋頂水箱，4-6層居民也改由市政管網直供，隨地區(qū)發(fā)展及用水量增長影響，5-6層用戶夏季水壓低甚至供不上水的情況日益明顯，嚴重影響居民生活質量，用戶投訴頻繁。（4）樓宇內供水管道選材參差不齊，PVC管、鍍鋅管居多，管材差且年久老化，易對自來水水質造成二次污染。（5）部分小區(qū)供水立管、水表位于戶內，管理維護不便且管材差、使用年限長，存在安全隱患。（6）儲水設備（主要為屋頂水箱）無內襯或內襯不合格，人孔蓋、浮球閥等附屬設施老化或缺損。（7）樓宇內明敷的立管、水表等供水設施保溫層缺失、破損嚴重，遇極端嚴寒天氣易冰凍，無法保障供水安全。

通過本次工程改造，旨在解決居民最關切的現實問題，達到提高小區(qū)供水水質、水壓，改善居民用水條件和生活質量的目的，因此根據每個小區(qū)的具體問題和情況制定合理改造方案，切實有效地解決小區(qū)二次供水設施存在的問題尤為重要。

2 設計原則

筆者結合此次改造項目經驗，將改造設計原則總結如下：

（1）二次供水設施的改造不能影響城市的供水管網正常供水。

（2）合理控制工程總投資，工程所采用的供水系統、材料、施工方法，應滿足現行標準、規(guī)范及上海市二次供水改造的相關政策和文件的要求。

（3）原則上不改變居民住宅原有供水方式，如存在用水安全問題，優(yōu)化供水方式必須征得供水企業(yè)同意。

（4）對供水水壓不足的小區(qū)，進行供水系統改造。對成片小區(qū)且小區(qū)內有合適場地和供電條件的情況下，優(yōu)先考慮增設一體化增壓泵站，改造后滿足入戶水表前的靜水壓不小于0.10MPa。對于無條件設置增壓泵站的小區(qū)，考慮恢復原有二次供水方式。

（5）在保障居民用水安全的情況下，更換二次供水設施中的涉水材質，減少硬件設施對水質的影響。

（6）為減少對居民家中設施的影響，將供水立管、水表設置在公共樓道內，安裝位置應方便今后檢修維護。

（7）改造后滿足改善供水水質，提高居民用水體驗的目標。

（8）改造后方便供水企業(yè)，實現管水到表的目標。

（9）從工程整體角度，提高工程經濟效益和社會效益。

3 主要技術標準

根據現行《建筑給水排水設計規(guī)范》《住宅設計標準》及《民用建筑節(jié)水設計標準》并結合小區(qū)現狀用水量資料等綜合分析考慮后，本工程居民最高日生活用水定額定為180L/P·d），每戶人數3.5人。小區(qū)管網漏失水量和未預見水量之和按最高日用水量的10%～15%計。管段設計流量根據服務人數、用水定額及衛(wèi)生器具設置標準等因素按規(guī)范選用設計秒流量或最大時用水量，管道流速取經濟流速，管段水頭損失采用海澄-威廉公式。

小區(qū)新增泵站的水箱有效容積取最高日用水量的20%，并采用兩種方式比較確定。一是根據本次設計標準計算出最高日用水量，得到理論水箱容積；二是按照自來水公司提供的高峰月份（6、7月份）居民生活用水量計算出最高日用水量，得到經驗水箱容積。兩者進行比較后，結合該小區(qū)的實際情況選用，如小區(qū)場地較寬裕，選用大值，場地緊張，可在大值和小值之間取值，從計算結果統計來看，理論水箱容積普遍大于經驗水箱容積。

4 改造方案

4.1 供水系統改造方案的比選

二次供水改造涉及方方面面，首要的就是確定是否改變現有小區(qū)供水方式。根據本工程實際情況，可供選擇的小區(qū)供水系統方案有如下三種：一是設置小區(qū)變頻增壓泵站；二是維持現狀市政給水直供方案；三是恢復屋頂水箱供水方案。此外，考慮到區(qū)域集中增壓泵站落地選址及日后運行費用分攤等大量協調問題，實施落地難度大，因此本工程排除了區(qū)域集中增壓改造方案。下面就三種供水方式的優(yōu)缺點進行比較說明。

（1）設置小區(qū)變頻增壓泵站（單個小區(qū)設置）

采用地面上設置不銹鋼水箱聯合變頻泵，對小區(qū)所有住戶直接供水。目前，上海市新建住宅小區(qū)大多采用此種供水方式。該方案適用于多層、高層住宅區(qū)。優(yōu)點是：a.水壓可完全滿足居民使用要求，用水舒適性得到顯著改善。b.取消了屋頂水箱，減少了二次供水污染的環(huán)節(jié)，保證了供水水質。c.泵站水箱儲存了部分用水量，在市政供水管網發(fā)生故障時，小區(qū)居民短時間小水量用水可以得到保障。缺點是：需要增加泵站用地，水泵用電的要求；會增加物業(yè)管理工作量，增加部分運行費用；泵站的建造、水泵的運行都可能對居民生活產生影響。此外，由于供水方式改變，會造成部分小區(qū)需要更改現狀室外給水管網，需要增加部分室外給水管和室外消火栓管的敷設。

（2）市政管網直供

這是本工程調研下來大部分多層住宅小區(qū)的現狀供水方式。該方式適用小區(qū)為低層、多層住宅區(qū)。優(yōu)點是節(jié)能，無任何運行費用，最大降低了二次供水污染的可能性，保證了供水水質。缺點是供水保障性最差；高峰使用時，會有水壓不足情況；個別市政管網末端地區(qū)，平時頂層居民使用時也會有水壓不足狀況。

（3）恢復屋頂水箱供水

根據調研發(fā)現，大多數多層住宅小區(qū)最初的設計均采用的是1～3層市政管網直接供水，4層及以上由屋頂水箱供水。屋頂水箱利用夜間市政壓力充水，白天供4層及以上居民用水。但是，由于屋頂水箱架設高度有限，頂層居民水壓達不到使用要求，屋頂水箱二次污染嚴重，水箱清洗工作量巨大等實際原因，基本上這種方式已被各小區(qū)物業(yè)和居民所摒棄，都改為了市政管網直接供水。該方式適用于多層住宅小區(qū)。優(yōu)點是節(jié)能，對于4層及以上的居民而言，有一定時間的用水保障。缺點是二次污染最嚴重；有水箱清洗費用；頂層居民日常使用水壓不足。

經綜合比較，本工程對于成規(guī)模的多層住宅小區(qū)而言，首選方案為在小區(qū)合適地點選擇泵站位置，設置箱式變頻增壓泵站，提高居民用水的舒適性和安全性。對于確實能夠保證小區(qū)用水水壓（小區(qū)樓層較低）和不影響其他用水點的情況下，次選方案為市政管網直接供水。對于本次改造涉及的部分零星小區(qū)，優(yōu)先考慮鄰近小區(qū)增壓泵站就近增壓供水，次選方案為恢復屋頂水箱供水方式。

新增小區(qū)箱式泵站時，結合泵站設置，需適當重新布置室外給水引入管和泵后加壓給水管。為減少擾民，減少路面開挖修復，節(jié)約工程造價，如小區(qū)現狀室外給水管網狀況良好，本工程泵后加壓管原則上盡量利用各個小區(qū)現有的室外給水管網，并適當優(yōu)化其布局和管徑。新增小區(qū)室外低壓消防管，將小區(qū)現狀室外消火栓改接至消防管，并對消防用水單獨計量，消防管管徑根據建筑物室外消火栓設計流量確定，并且滿足最不利點消火栓供水壓力從地面算起不低于0.1MPa。

4.2 管材的選擇

正確選用給水管管材是決定工程投資、供水安全性以及長期運行維護費用，減少漏損率的關鍵。現階段，二次供水改造中用到的管材主要有薄壁不銹鋼管、PE（聚乙烯管）、PPR（聚丙烯管）管、鋼塑復合管，這幾種管材各有優(yōu)缺點。

（1）不銹鋼管：耐腐蝕，材質衛(wèi)生、安全、可靠，抗沖擊性較高，使用壽命較長，選用時應選擇耐水中氯離子的型號，連接方式有雙卡壓式、溝槽式、卡凸式等。但施工難度高，價格較高，不宜埋地使用。

（2）PE管：即聚乙烯管，重量輕、韌性好，可以抵抗管道基礎的不均勻沉降，抗沖擊性能良好，耐低溫性能較好，無毒，連接方式有熱熔連接、電熔連接等，施工簡便，價格較便宜。缺點是力學性能差，剛性差，平直性也差，因而明設管道管卡及吊架設置密度高；阻燃性差，熱膨脹系數大，必須考慮伸縮補償。普遍用做小口徑室外埋地管。

（3）PPR管：即聚丙烯管，俗稱為三型聚丙烯，由PP和PE無規(guī)共聚合成。衛(wèi)生無毒，質量輕，耐腐蝕，內壁光滑不易結垢，連接方式有熱熔連接、電熔連接等，價格適中，施工方便。PPR管的線性膨脹系數較大，在進行架空敷設時，需要管道支架來支撐。

（4）鋼塑復合管：是指經PVC-C、PVC-U、PE-X、PE、PE-RT、PP-R等塑料管作為內襯材料和黏連劑，然后借助熱漲和冷拔縮徑工藝將內襯材料和碳鋼管整合為襯塑復合管材，即鋼塑復合管。這種管材兼具鋼管和塑料管的優(yōu)點，耐堿、耐酸、耐鹽性能良好；對沖擊、扭彎、壓力具有良好的承受力；低溫脆性好膨脹系數小；內壁光滑，流體阻力小；消防性能好，絕緣性能好。

通過綜合比較，結合管道施工方法及本工程范圍內的實際情況，本工程水泵房內的管道采用薄壁不銹鋼管（304），管道表面需進行酸洗鈍化，連接方式為溝槽式連接；樓宇內給水管采用自重輕、施工方便的PPR管，熱熔連接；埋地管道采用韌性、抗沖擊性好的PE給水管，熱熔連接。管道的耐壓等級均不小于1.0MPa。

4.3 管道保溫

針對特殊嚴寒天氣，對室外及樓道內明敷的給水管進行保溫，避免管道冰凍斷水，同時采取防紫外線措施，延長管道使用壽命。依據《上海市居民住宅二次供水設施改造工程技術標準防凍保溫細則》（滬水務【2016】687號）的規(guī)定，本工程選用了橡塑保溫材料，保溫層厚度室外管為32mm，樓道內管為16mm，外設硬質復合材料防護套管。保溫材料及復合材料防護套管的防火性能應不低于現行《建筑材料燃燒性能分級方法》（GB8624）中規(guī)定的B1級，其氧指數應不低于30%，室內使用時應不低于32%。水表箱中均需填充膨脹劑等保溫材料，防止低溫下，水表損壞。

4.4 水泵選型

（1）水泵選用食品級不銹鋼材質。

（2）水泵選型時，應滿足其長期在高效區(qū)運行的要求。

（3）水泵應選擇高可靠、高品質、高性能、高節(jié)能的產品。

5 結束語

二次供水是城市供水中不可或缺的組成部分，而其帶來的水壓、水質等問題值得引起人們的重視，因此我們需要對這些問題進行思路整合，并從多方面進行改造，切實改善居民生活給水條件，使老百姓滿意。

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