飲用水供水項目集中供水管網(wǎng)設(shè)計研究

邢亞鵬

（廣東三農(nóng)工程技術(shù)有限公司，廣東 惠州516000）

近年來，我國社會經(jīng)濟發(fā)展非常迅速，居民飲用水條件也得到明顯改善，而飲用水供水項目安全工程建設(shè)是當(dāng)前社會發(fā)展的重要方向，同時也是居民尤其是農(nóng)村居民生活的愿望。飲用水供水項目中，集中供水管網(wǎng)投資占比為50%~80%，優(yōu)化設(shè)計集中供水管網(wǎng)能夠產(chǎn)生更高工程收益，所取得的經(jīng)濟效益非常明顯[1]。文章以廣東省某供水項目為例，分析探討飲用水供水項目中，如何優(yōu)化設(shè)計供水管網(wǎng)，以期能夠?qū)崿F(xiàn)居民生活飲用水的安全性和集中性。

1 工程概況

某供水項目位于廣東省南部，現(xiàn)階段，該項目各行政區(qū)域供水系統(tǒng)表現(xiàn)為：數(shù)量多，規(guī)模小，無法保障供水水量與水質(zhì)，工藝落后，而且日常管理不足，很多供水工程能夠達到預(yù)期規(guī)模，然而，普遍存在水源水量不足、供水量短缺和水源過濾消毒技術(shù)落后等諸多問題[2]。供水網(wǎng)絡(luò)無法緊跟經(jīng)濟現(xiàn)狀，鄉(xiāng)鎮(zhèn)周邊的自然村或者行政村居民用水大多是打井引水，或者在附近山溪臨時取水，未創(chuàng)建集中、安全的供水網(wǎng)絡(luò)。

2 供水管網(wǎng)布置原則

1）為保證飲用水供水項目管網(wǎng)合理設(shè)計與分布，要確保線路避免太長，并且還要當(dāng)?shù)亟?jīng)濟建設(shè)標(biāo)準相滿足。

2）設(shè)計樹枝狀供水管網(wǎng)。但對于條件較好或者規(guī)模較大的項目，應(yīng)采用樹枝狀和環(huán)狀相結(jié)合的布設(shè)格局。

3）管線應(yīng)在原有道路旁布設(shè)，在管線布設(shè)過程中，要注意將生物污染、有毒物以及腐蝕性等危害性路段避開，若必須穿越，則要嚴格做好相關(guān)防護措施。

4）若地形高差比較大，則要將減壓設(shè)備與壓泵站創(chuàng)設(shè)在最佳位置，以分壓供水為設(shè)計原則，同時滿足供水水壓要求[3]。

3 飲用水供水項目供水管網(wǎng)的設(shè)計

3.1 科學(xué)選擇飲用水水源

水源選定在當(dāng)?shù)睾恿鞲汕∷?，以周邊水庫為取水源，該水源點的雨水集中面積共39.6km2。在電站發(fā)電取水下游處距離900m 的位置取水，由于電站發(fā)電會在某種程度上影響到下游居民灌溉用水和水廠用水，所以需要加強管理電站發(fā)電用水情況，在枯水期，應(yīng)先為當(dāng)?shù)鼐用裆钣盟峁┍Ｕ??；谒畯S取水點位置和行政村分布，與供水管網(wǎng)建設(shè)單位所提出的意見相結(jié)合，在山坡上創(chuàng)建水廠，通過該水廠向周邊各自然村提供生活飲用水，水廠創(chuàng)建方案為：該項目的水廠在村莊附近的山坡上，該水廠面積共計1670m2，水廠所在地坪的高度為215.3m，廠內(nèi)的建筑物有凈水設(shè)備、管理房、水質(zhì)清潔池和相關(guān)附屬建筑物。水源點干渠的位置設(shè)分水口，通過供水管道將飲用水輸送到新建的水廠，未經(jīng)處理的水通過凈水設(shè)備凈化消毒流入清水池，經(jīng)清水池的配水管網(wǎng)向各自然村提供生活飲用水[4]。

3.2 地質(zhì)分析

該供水項目，所鋪設(shè)的輸配水供水管網(wǎng)長度共計73.26km，實際布設(shè)范圍存在非常小的地形起伏變化，而且地質(zhì)情況比較簡單，在布設(shè)供水管網(wǎng)工程中，所涉及土層為地下月1.0~1.5m 的范圍，沿線地層分別是第四系的殘坡積砂質(zhì)黏土和第四系的沖積層粉質(zhì)黏土，具有優(yōu)越的地質(zhì)條件，對于管網(wǎng)的鋪設(shè)較為適宜。所創(chuàng)建的水廠表層裸露層屬于第四系殘坡積砂質(zhì)黏土，具有密實性與可塑性特征，該地層之下屬于泥盆系上統(tǒng)粉砂巖，水廠建筑物創(chuàng)建在第四系殘坡積的沙質(zhì)黏土層，其承載力與水廠創(chuàng)設(shè)要求相符合，應(yīng)強化防護處理廠區(qū)與山體相接近的邊坡、山體外側(cè)回填邊坡，以保證其穩(wěn)定性[5]。

3.3 確定供水范圍

該項目的供水受益者達到27156 人，當(dāng)?shù)毓┧ㄖ镉校? 座新建的飲用水廠，其中包括1 套凈水設(shè)備、1 座清水池以及1 座管理房，配備有73.15km 的供水管網(wǎng)。該水廠將供水規(guī)模設(shè)計在每日3500m3的量。依照廣東省《村鎮(zhèn)供水項目技術(shù)規(guī)范》，該供水工程屬于III 型工程，水廠建筑處于3 級，供水標(biāo)準設(shè)定是20a 一遇，而校核洪水設(shè)計標(biāo)準則為50a 一遇。

3.4 供水管網(wǎng)徑流量計算

基于徑流計算成果，獲得當(dāng)?shù)亟邓磕陱搅魃?，根?jù)以下公式，將多年徑流量平均值計算出來：

式中：hp指的是年徑流深，單位為mm；0.1 指的是單位換算系數(shù)；F指的是集水面積，單位為km2。表1 為不同水源的徑流量均值。

表1 項目多年徑流量平均值

3.5 設(shè)計管網(wǎng)供水規(guī)模

3.5.1 創(chuàng)建設(shè)計標(biāo)準

當(dāng)?shù)厮鶆?chuàng)建水廠的供水規(guī)模設(shè)定在3500m3/d，基于廣東省《村鎮(zhèn)供水工程技術(shù)規(guī)范》，將該飲用水供水項目類型歸為III 類，設(shè)計標(biāo)準為：

1）防洪標(biāo)準。與當(dāng)?shù)厮臈l件、區(qū)域氣候特征相結(jié)合，供水標(biāo)準設(shè)定是20a 一遇，而校核洪水設(shè)計標(biāo)準則為50a 一遇。

2）水量標(biāo)準。遵循廣東省《村鎮(zhèn)供水工程技術(shù)規(guī)范》，飲用水工程項目水源的取水量保證率設(shè)定在96%。

3）水質(zhì)標(biāo)準。遵循廣東省《村鎮(zhèn)供水工程技術(shù)規(guī)范》，全域居民集中供水地表水源和水質(zhì)必須與《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準》相符合，且供水水源必須符合廣東省《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準》要求[6]。

4） 水壓標(biāo)準。符合居民接管點服務(wù)水頭最小值，即：兩層建筑物應(yīng)在12m，單層建筑物應(yīng)在10m，三層及三層以上，每增加一層，水頭就增加4m。除此之外，消防栓水壓最低要10m 以上，用戶水龍頭靜水壓最大要在40m 以下。

3.5.2 計算需水量

用戶需水量設(shè)計主要包括工業(yè)需水量和生活需水量，在預(yù)測分析生活需水環(huán)節(jié)，應(yīng)根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求，與城鎮(zhèn)化率、區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展和人口自然增長情況等諸多因素相結(jié)合，對規(guī)劃需水量與年受益人口數(shù)進行預(yù)測，此次設(shè)計對象為鄉(xiāng)鎮(zhèn)和自然村供水，結(jié)合工業(yè)節(jié)水規(guī)劃，工業(yè)用水需要綜合考慮到企業(yè)用水量，根據(jù)廣東省《村鎮(zhèn)供水工程技術(shù)規(guī)范》中相關(guān)規(guī)定，明確計算企業(yè)用水量。設(shè)計需水量環(huán)節(jié)，應(yīng)對以下關(guān)鍵數(shù)據(jù)展開計算：

1）供水人口。該飲用水供水項目建設(shè)所涉及到的用水區(qū)域有鎮(zhèn)區(qū)和八個行政村，共計27156 人，根據(jù)以下公式計算供水人口：P=P0(1+r)n+P1，該公式中，P0指的是供水范圍的常住人口，而r則指的是設(shè)計年限人口增長率，根據(jù)近些年當(dāng)?shù)氐膽艏丝谠鲩L率，明確當(dāng)?shù)啬晗奕丝谠鲩L率是5.76%。公式中的n指的是工程設(shè)計年限，此處將年限設(shè)定為10a，P1而指的是設(shè)計年限人口機械增長。

2）居民生活用水量。計算當(dāng)?shù)鼐用裆钣盟抗綖椋篧=P·q /100。以上公式中，W 指的是居民日常生活用水量，單位為m3/d；而q 指的是居民生活用水最高額，廣東省規(guī)定，鎮(zhèn)區(qū)居民生活用水最高量為每日每人100L，而農(nóng)村生活用水最高為每日每人80L。

3）公共建筑用水量。當(dāng)?shù)毓步ㄖ粘Ｓ盟?，則根據(jù)居民生活用水比例的10%確定，而農(nóng)村公共建筑用水量則為農(nóng)戶生活用水比例的5%。

4）供水管網(wǎng)漏失及未預(yù)見性用水[7]。根據(jù)企業(yè)用水、居民生活用水、消防用水和公共建筑用水和的25%，為供水管網(wǎng)漏失和未預(yù)見性水流量。

5）供水規(guī)模和生活需水。消防用水量+居民生活用水量+建筑用水量=生活需水量。生活需水量和供水管網(wǎng)漏失和未預(yù)見性水流量合計為工程供水規(guī)模。該飲用水供水項目的需水量為每日3493.25m3，水廠供水規(guī)模為每日3500m3。

3.6 設(shè)計凈水工程

基于安全集中供水視角，對凈水工程進行設(shè)置，通過一體化凈水設(shè)備，對水廠內(nèi)的原水展開凈水處理，飲用水完成凈化后進入水廠的清水池，通過二氧化氯裝置過濾消毒清水，完成消毒工作后，通過配水管網(wǎng)向當(dāng)?shù)鼐用褫斔汀Ｔ摴こ踢x擇一體化凈水器處理，處理凈水器的規(guī)模是每小時180m3。

3.7 設(shè)計配水管網(wǎng)

在設(shè)計配水管網(wǎng)環(huán)節(jié)，首先計算水力，基于管網(wǎng)布置特點、供水方式以及供水規(guī)模等計算管網(wǎng)水力，局部自然村水壓無法滿足服務(wù)水頭最小值為12m 的要求，僅符合一樓用水需求，依照主管部門與業(yè)務(wù)要求，該設(shè)計未應(yīng)用加壓措施；其次選擇管材，綜合對比不同管材的施工條件、管道強度、造價以及抗腐蝕性等因素，最終選擇PE100 配水管；再次障礙物穿越。該飲用水供水項目所穿越障礙物包括橋梁、河流等，具體穿越方法是在橋梁中架設(shè)配水管網(wǎng)，將鎮(zhèn)墩設(shè)在橋頭，所用管材為襯塑鋼管。

4 設(shè)計成效

通過對當(dāng)?shù)仫嬘盟┧椖窟M行設(shè)計，實現(xiàn)了全域集中統(tǒng)一供水，與專業(yè)管理人員、機構(gòu)相配合，在很大程度上提升了飲用水供水量，精選水源過程中，對現(xiàn)代化凈水處理設(shè)施進行設(shè)置，對水源進行了有效過濾與消毒處理，為當(dāng)?shù)鼐用癜踩盟峁┝饲袑嵄Ｕ稀?/p>

5 總 結(jié)

總而言之，飲用水安全與居民生活品質(zhì)、身體健康等息息相關(guān)，是需要被高度重視的核心問題。所以有關(guān)部門要與當(dāng)?shù)貙嶋H情況相結(jié)合，切實規(guī)劃和設(shè)計飲用水供水管網(wǎng)，通過集中供水工程，實現(xiàn)當(dāng)?shù)赜盟夹g(shù)指標(biāo)與經(jīng)濟指標(biāo)的綜合論證，明確供水規(guī)模，充分發(fā)揮飲用水供水工程的應(yīng)用效益，對帶動當(dāng)?shù)亟?jīng)濟發(fā)展具有重要意義。