臨朐農村飲水安全鞏固提升供水管網設計

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，地下水位受到嚴重影響，且由于原供水管網逐年老化，跑冒滴漏現象頻頻出現，導致飲用水安全問題存在巨大隱患。為改善村民居住環境，保障生活飲用水安全，優化當地水資源配置，實施臨朐縣農村飲水安全鞏固提升供水工程，以保障其村民正常生產生活用水安全。

1 項目區概況

臨朐縣位于山東省濰坊市，全縣農村勞動力為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域，涉及辛寨、蔣峪、柳山、山旺四鎮以及東城街道和龍山高新技術產業園。工程自大關水庫水廠鋪設供水主管道約21 km，與沂山水廠供水主管道聯通，管道設計供水規模為15 000 m3/d。綜合考慮后期供水安全性和維護方便性，采用一條供水主干管，負責居民日常供水，管徑為DN1500，另需加設加壓泵站，以便當重力引水無法滿足居民供水需求時，利用加壓泵站進行加壓處理，實現對引水質量的調節，以保障居民飲用水的安全供給。

2 供水管網設計

在設計過程中要全方位考慮各項影響因素。其中，管網敷設要充分考慮區域內的整體規劃。根據臨朐縣農村內的地理情況和供水水源位置，優先考慮借助地形優勢，將管網敷設主要依靠重力傳輸，輔助以壓力傳輸，盡量沿著居民點走向和道路布置。

2.1 供水管網敷設方案確定

通過實地考察和勘測，調研水文資料，最終提出兩種供水管網敷設方案。

方案一：利用部分現有供水管道，借助地形優勢，選擇建筑物較少、較為空曠的場地進行管網敷設。該方案優點在于既可減少施工難度便于后期維護修理，又可利用現有管道節省成本。唯一的缺點在于新敷設管道所需占用空地，需要支出一定的占地補償費用。

方案二：規劃最短的敷設線路，保證供水管線敷設距離最短。但供水管線需要穿過人口密集的商業區域和主要城市道路，需對建筑物周邊和主要道路路面進行破壞，供水管網敷設完成后在進行恢復工作。該方案優點在于可有效減少占地的支出。但由于管道敷設于建筑物旁和主要道路下，后期修理和維護難度增加。

綜合考慮上述兩種供水管網敷設方案，以及供水管網的概算金額1 524 萬元，在保證供水管網正常敷設的情況下，優先考慮節省施工成本以及后期維護運行的難易程度，經過綜合比較，最終選用方案一作為施工的預選方案。

2.2 加壓泵站設計

加壓泵站由吸水壓力罐、流量計、泵房、進出水管、閥門井等組成，泵站布置要合理、便于管理，應滿足生產工藝和使用功能要求，設計規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

通常農村飲水安全工程供水管網的供水壓力不得高于6個標準大氣壓。即加設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，選用PE100 級管材，當管徑小于110 mm 時，則選用PE63 級管材，以保證供水管網可靠的承壓性，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，承壓能力強的環保材料。一方面，不會導致水質受到二次污染，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，環保無污染，保障了農村飲用水供水安全。

表1 供水管網管材參數對比表

根據表1 管材的對比，鋁塑管和PVC 管雖然單價較為低廉，但其使用壽命較短，易老化，強度低，對后期供水管網運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和單價，最終選擇聚乙烯塑料管（PE）作為供水管管材。

4 供水管網水力計算

4.1 供水規模計算

本飲水安全鞏固提升工程造價1 524.26萬元，臨朐縣常住人口數量為806 314人，現通過供水管網將供水廠的飲用水通過供水主干管向各個居民住戶24 h 供水。結合現場實際情況，確定供水規模主要由生活用水、建筑用水、其他用水量以及未預見水量組成。

居民生活用水量可按下式計算：

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

4.2 管網水力計算

根據當地地形地貌和水原位置，此供水管網以枝狀網敷設方式為主，充分考慮施工難度和供水分區情況，結合最不利點水頭要求，供水管網管徑可按下式計算：

式中：D為供水管管徑，Q為供水管段設計流量，V供水管水流流速。

沿程水力損失計算公式：

式中：hf為沿程損失，Q為供水管設計流量，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驗公式中的經驗值，其對應經驗值分別為94 800、1.77以及4.77。

5 結語

農村飲水安全問題是關系民生的一大問題，是制約農村經濟發展的原因之一。供水工程設計是農村飲水安全工程建設中一項非常重要的環節，在整個工程建設中起到極其重要的作用，占據關鍵地位。為此，在供水工程設計過程中要嚴格按照相關標準、設計，以保障當地自來水的供水效率和飲水安全水平。通過本供水工程設計，建成供水規模為15 000 m/d，可為農村飲水安全鞏固提升供水工程建設項目提供借鑒。