吳玉梅

(新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)勘測規(guī)劃設(shè)計研究院，烏魯木齊 830002)

0 概 述

安全飲水是人類的基本需求，它關(guān)系到群眾的身心健康和生命安全。據(jù)《全國農(nóng)村飲水安全工程“十一五”規(guī)劃》顯示，到2005年底我國農(nóng)村仍有3.12億人飲水不安全，其中水質(zhì)不達(dá)標(biāo)人數(shù)高達(dá)2.20億。農(nóng)村飲水安全不僅事關(guān)群眾生命安全，也是農(nóng)村經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展的保障。農(nóng)村自來水普及和飲水安全問題已經(jīng)成為當(dāng)前中國新農(nóng)村建設(shè)的重要課題。國家投入巨資建設(shè)的農(nóng)民飲水安全工程，被譽(yù)為“群眾最滿意的實事”。“建設(shè)是基礎(chǔ)，管理是關(guān)鍵”，為使工程發(fā)揮正常效益，確保農(nóng)村人口長期喝上安全水，以實現(xiàn)農(nóng)村飲水安全工程的長效性和可持續(xù)性，就必須解決“只建不管、重建輕管”的問題。作為鞏固安全飲水工程后續(xù)管理問題已成為各級政府面臨的重要課題［1］。

農(nóng)村安全飲水工程是一項事關(guān)水利部門、地方政府、村民自治組織和村民等眾多主體的工作。早在黨的十六大就提出了要全面假設(shè)小康社會，要堅持以人為本，樹立全面、協(xié)調(diào)、可持續(xù)的發(fā)展觀，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會和人的全面發(fā)展。

近年來，隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，工業(yè)廢水、生活污水和農(nóng)業(yè)污水排放量日趨增多，河流湖泊受到越來越嚴(yán)重的污染，人們的飲水安全受到嚴(yán)重危害。保障農(nóng)村居民的飲水安全，事關(guān)農(nóng)村居民的身體健康和正常生活，是水利一項主要和長期的工作任務(wù)為保障人們的飲水安全，應(yīng)大力推進(jìn)安全飲水工程的建設(shè)。

管網(wǎng)設(shè)計是飲水安全工程的重要組成部分，飲水安全工程管網(wǎng)設(shè)計主要包括管道的布置、各級管道的管材、管網(wǎng)的水力計算和管徑的確定等。結(jié)合新疆紅星一牧場飲水安全工程實例，筆者對供水管網(wǎng)的具體設(shè)計程序進(jìn)行介紹。

1 工程區(qū)飲水安全現(xiàn)狀

兵團(tuán)邊境團(tuán)場農(nóng)十三師紅星一牧場位于天山北麓巴里坤縣山間盆地，地形復(fù)雜，屬于溫帶大陸性冷涼干旱氣候區(qū)?，F(xiàn)有人口4 799人，人飲工程項目已解決1 822人，未解決2 977人。

紅星一牧場水質(zhì)不符合生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)要求共2 317人，人均用水量＜40L 共2 577人，取水往返時間超過10 min共1 624人，水源保證率低于95%共1 688人。本次工程解決3 112人，其中:現(xiàn)狀人口2 912人，機(jī)械人口200 人。

2 飲水安全工程管網(wǎng)設(shè)計

飲水安全工程管網(wǎng)設(shè)計包括設(shè)計資料的收集和飲水安全問題的調(diào)查2個部分［2－4］:

2.1 設(shè)計資料的收集

包括水源資料、自然及社會資料和規(guī)劃資料3個部分:

2.1.1 水源資料

設(shè)計之前需要對水源資料進(jìn)行收集，其中包括水源的位置、類型、可開采流量、水位埋深以及水塔可能布置的位置等。本工程中地表水流程較短，部分地區(qū)甚至已無水源可用;地下水水位埋深0～4 m，含水層厚度大約25～35 m。

2.1.2 自然、社會資料

自然資料主要包括地形、地質(zhì)及地貌等情況，還需要對供水范圍內(nèi)居民街區(qū)分布情況、公共建筑的分布情況及交通情況進(jìn)行收集。本工程區(qū)地勢復(fù)雜，自然環(huán)境條件差，特別是人畜飲水條件極差。城區(qū)場部、中學(xué)、建筑隊、各農(nóng)業(yè)分場、牧區(qū)和煤礦等片區(qū)，有自來水管網(wǎng)的片區(qū)存在供水管網(wǎng)破損嚴(yán)重，水源沒有消毒、凈化設(shè)施，供水量無法滿足生活用水要求的問題;而無自來水管網(wǎng)的片區(qū)，水源緊張，供水條件極差部分地區(qū)甚至需要長年挑水吃。

2.1.3 規(guī)劃資料

規(guī)劃資料主要包括對飲水安全工程規(guī)劃、區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃的資料收集及制定等。本工程中針對項目團(tuán)場安全人飲的各種成因，結(jié)合項目團(tuán)場的經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃、《紅星一牧場解決人畜飲水“十五”規(guī)劃》、連隊規(guī)劃用水、人口、環(huán)境等方面的發(fā)展設(shè)想，結(jié)合安全飲水的評價指標(biāo)，分別確定各行業(yè)的用水量、人口遞增率及生活用水定額等，從而估算出包括居民生活用水量、牲畜用水量及其它用水量在內(nèi)的項目團(tuán)場遠(yuǎn)期最高日用水量，在此基礎(chǔ)上確定供水規(guī)模與供水方式，并作出相應(yīng)的人畜飲水工程規(guī)劃。

2.2 飲水安全問題調(diào)查

設(shè)計前還需要對規(guī)范區(qū)內(nèi)的飲水安全問題進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，以保證工程設(shè)計的全面性和有效性。本工程中供水主管道未能建設(shè)到近幾年規(guī)劃已建造的住房，管網(wǎng)仍無法對其供水;部分依賴挖井取水的用水戶，因井深較淺，水質(zhì)為鹽堿水，不能達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn);現(xiàn)有的供水水源由水泵直接抽取地下水供給用水戶，用水水質(zhì)未經(jīng)消毒，因此不符合供水要求。

3 管網(wǎng)的布置設(shè)計

管網(wǎng)的布置設(shè)計包括管網(wǎng)的分布設(shè)計、管道基礎(chǔ)設(shè)計和沿線交通及閥門設(shè)計4個部分:

3.1 管網(wǎng)的分布設(shè)計

管網(wǎng)應(yīng)該合理的分布在整個工程區(qū)內(nèi)，線路應(yīng)該盡量縮短，同時還要符合相關(guān)的建設(shè)規(guī)劃需求。對于規(guī)模較小的規(guī)劃區(qū)，可以布置成樹枝狀管網(wǎng)，而規(guī)劃區(qū)如果規(guī)模較大，則應(yīng)該盡量將管網(wǎng)布置成環(huán)形或者環(huán)樹結(jié)合的管網(wǎng)。在山區(qū)丘陵地帶應(yīng)該盡量將主管道沿山脊布置，并盡量減少管道的起伏變化。如果規(guī)劃區(qū)地形較為復(fù)雜，管道最大的縱坡不應(yīng)該超過1∶1.5，而且要小于土壤的內(nèi)摩擦角，并需要在平面拐彎處和縱斷面起伏處設(shè)置鎮(zhèn)墩。本工程因規(guī)模較小，因此選擇了樹狀管網(wǎng)布置。這樣使工程的建設(shè)即滿足近期用水需求，同時又兼顧遠(yuǎn)期，做到不重復(fù)投資。

3.2 管道基礎(chǔ)設(shè)計

管道通常應(yīng)該埋設(shè)在未經(jīng)擾動的原狀土層中，當(dāng)在巖基上埋設(shè)管道時，需要鋪設(shè)一層砂墊層。如果軟土層承載力不能達(dá)到設(shè)計要求，則需要進(jìn)行基礎(chǔ)處理。本工程由于處于高寒在帶，因此配水管道埋深還需要根據(jù)最大凍土深度等因素確定，管頂必須埋在凍深線以下。

3.3 沿線交通

設(shè)計時還需要考慮沿線的交通情況和道路路邊的布置情況，本工程新規(guī)劃管道基本沿線現(xiàn)有或規(guī)劃道路布置，便于管道維修和管理。

3.4 閥門設(shè)計

管道的凸起點應(yīng)該設(shè)置自動進(jìn)(排)氣閥，排氣閥可以單獨(dú)設(shè)置在閥門井內(nèi)也可以和其它管件共用一個閥門井。本工程在管網(wǎng)最低處或末梢設(shè)置泄水閥，在管道凸起處設(shè)置自動進(jìn)(排)氣閥，并在干、支管合適位置設(shè)置檢修閥，在最不利用戶接管處設(shè)測壓表。

4 管材的選擇

在飲水安全工程中，水質(zhì)非常關(guān)鍵，由于長期以來工業(yè)廢水、農(nóng)業(yè)化肥、農(nóng)藥、生活污水等對地下水可能會造成一定影響，因此管材的選擇必須嚴(yán)格要求。管材必須化學(xué)穩(wěn)定性能較好，不易受外部環(huán)境及管道內(nèi)輸送介質(zhì)成分的影響，要具備較高的耐腐蝕能力;另外，管材的水力性能也要好，管道內(nèi)壁應(yīng)該光滑，以減少其阻力系數(shù)，防止積垢堵塞問題的產(chǎn)生?？傊嬎こ讨械墓艿缿?yīng)該綜合滿足衛(wèi)生、受力、耐久等基本要求。本工程中的配水管均為PVC－U、PE 管材。

5 管網(wǎng)流量設(shè)計

管網(wǎng)流量設(shè)計包括設(shè)計流量計算、水壓標(biāo)準(zhǔn)及入戶管網(wǎng)設(shè)計3個部分:

5.1 設(shè)計流量計算

本工程中配水管網(wǎng)中所有段的沿線出流量之和等于最高日最高時用水量。各管段沿線出流量包括人均用水當(dāng)量、大戶用水流量。人均用水當(dāng)量計算公式為:

式中:q 為—人均用水當(dāng)量，L/h;W 為最高日用水量，m3/d;W1為大戶用水量，m3/d;K時為日變化系數(shù);P 為設(shè)計用水人口。

管網(wǎng)水力計算采用長度比流量法進(jìn)行計算，具體計算方法根據(jù)管道的設(shè)計流量選擇適當(dāng)?shù)慕?jīng)濟(jì)流速，在選用多種管徑情況下進(jìn)行試算，來確定管道的管徑和管道水頭損失。管道內(nèi)的水頭損失由沿程水頭損失和局部水頭損失兩部分組成，配水管均為PVC－U、PE 管水頭損失計算公式為:

式中:H1為管段沿程損失，m;i 為單位管長水頭損失，m/m;Q 為管段流量，m3/s;d 為管道內(nèi)徑，m;L為計算管段的長度，m;局部水頭損失按沿程損失的10%計算。

5.2 水壓標(biāo)準(zhǔn)

首先應(yīng)該根據(jù)工程所在地的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，來確定用戶接管點的最小服務(wù)水頭，通常單層建筑物可為5～10 m。然后根據(jù)離管網(wǎng)入口最遠(yuǎn)處的節(jié)點地面標(biāo)高最高條件來確定最不利節(jié)點。

本工程中最不利用戶單層建筑最小服務(wù)水頭為5～10 m，建筑物每增加一層增加3.5 m，消火栓設(shè)置處服務(wù)水頭≥10 m，用戶水龍頭最大服務(wù)水頭不超過40 m。團(tuán)部最小服務(wù)水頭為22.5 m。壓力按平房用水考慮，最不利點所需水壓為5 m。

5.3 入戶管網(wǎng)設(shè)計

本工程中根據(jù)用戶實際情況及用水需求，確定入戶管按每戶40 m計算，選用de25PE 管，并采用一戶一表制，以便于日后維護(hù)和管理。

6 工程應(yīng)用價值

在實施了飲水安全工程的地方，群眾吃上了符合標(biāo)準(zhǔn)的凈化水，健康狀況明顯改善，戶均年減少醫(yī)藥費(fèi)支出幾十元。飲水安全工程不僅改善群眾的生存環(huán)境，也提高生活質(zhì)量。水質(zhì)和供水條件的改善，也能夠使各種種植高附加值的經(jīng)濟(jì)作物有了可能，提高了牲畜、家禽的成活率和畜禽產(chǎn)品的產(chǎn)量、品質(zhì)，促進(jìn)了農(nóng)民家庭經(jīng)濟(jì)發(fā)展。因此，飲水安全工程的全面實施不僅可以提高當(dāng)?shù)鼐用竦纳钯|(zhì)量，也可產(chǎn)生較高的經(jīng)濟(jì)效益。

7 結(jié)論

飲水安全工程的全面實施能夠有效解決農(nóng)、牧民的飲水困難問題，提高飲水質(zhì)量，保障人民群眾的健康。飲水安全工程中的管網(wǎng)設(shè)計非常關(guān)鍵，設(shè)計時應(yīng)該全面勘察工程區(qū)的地形條件和地質(zhì)狀況，并綜合考慮到各種影響因素，以保證設(shè)計工作的全面性、科學(xué)性和有效性。

［1］馬寬.農(nóng)村飲水安全工程后續(xù)管理研究［D］.鄭州:河南大學(xué)，2007.

［2］杜秀蘭，趙巖.農(nóng)村安全飲水工程配水管網(wǎng)設(shè)計［J］.黑龍江水利科技，2010，38(2):128－129.

［3］許春芳，趙德芳，李忠仁.陵縣農(nóng)村飲水安全工程管網(wǎng)設(shè)計與管理［J］.山東水利，2010(6):35－37.

［4］王崇軍，徐建彬，楊鑫榜，等.飲水安全工程供水管網(wǎng)的設(shè)計和體會［J］.河南水利與南水北調(diào)，2008(4):21－23.