張 成

（新疆昌吉市農村集中供水中心，新疆 昌吉 831100）

1 工程概況

昌吉市兩鄉(xiāng)兩鎮(zhèn)農村飲水安全工程是昌吉市改善農村人居環(huán)境、助力鄉(xiāng)村振興農村安全飲水項目的一部分，其維修改造涉及六工鎮(zhèn)、濱湖鎮(zhèn)、佃壩鎮(zhèn)、大西渠鎮(zhèn)等區(qū)域，工程水源為地下水，利用大西渠鎮(zhèn)政府旁機井一眼，另新建機井一眼，共配套機井2 眼，期間新建井位置距原有井間距800 m，井深200 m，單井出水量160 m3/h。根據水質化驗，水源井各項常用水質指標均達到評價標準中一級水指標要求。昌吉市改善農村人居環(huán)境、助力鄉(xiāng)村振興農村安全飲水項目將徹底解決昌吉市12.66 萬人農村人口飲水安全問題，通過新建、擴建、配套、改造、聯網等措施，到2020 年，使昌吉市農村集中供水率達到95%以上，農村自來水普及率達到90%以上，水質達標率達到95%以上，供水保證率設計供水規(guī)模在20 m3/d 以上的集中式供水工程不低于95%，其他小型供水工程或嚴重缺水地區(qū)不低于90%，供水保障程度進一步提高。

2 配水工程設計

2.1 設計原則

保證供水安全，施工方便，管線短，土石方量小，便于維修管理。供水管線的選擇充分利用現有地形，優(yōu)先考慮利用地形高差重力輸水。選擇最短線路；既要照顧現狀，又要考慮遠景發(fā)展規(guī)劃，近遠期結合，盡可能沿道路布置；力求少占農田、破壞植被；管線埋設在地形起伏小、順直段，附件設置少；長距離輸水，在隆起點設排氣閥，在低凹處設排氣閥；輸水干管沿公路及簡易道路布置，防止壓在路面之下；輸水管網應根據用水要求，遍布整個給水區(qū)，供水到戶，保證用戶有足夠的水量與水壓；管頂埋深在最大凍深1.8 m 以下[1]。

2.2 管線布置

本次實施主要為輸配水管建設，由于居民區(qū)和主要道路（主要道路均為柏油路）已建，本次管線布置形式較為單一，管網線路提出兩種方案進行比選。

方案一：管線沿現有已建柏油道路路邊布置，施工時先用切割機將需要破壞的路面切開，再進行管溝開挖，管道施工完成后再恢復柏油路面。該方案優(yōu)點為不占用耕地，不存在耕地補償費，施工不受季節(jié)影響；缺點為主管基本全部位于道路邊，施工工作量大，阻礙交通，主干道以后加寬改造將使主管置于道路中心，運行養(yǎng)護難度大。

方案二：管線盡量避開主干道柏油路，沿田間路邊或耕地邊布置。該方案優(yōu)點為不破壞道路，施工不影響交通，后期運行管理方便；缺點為管道施工需占用耕地，與農民協商困難，需支付補償費用，施工期受農作物生長期影響，需合理安排施工期。

本次設計通過對兩方案1 km 管線投資進行比較，推薦采用方案二。投資比較見表1。

2.3 配水管材的選取

農村供水工程中，對管材的基本要求是對水質不產生毒害、污染，價格低，耐腐蝕，使用年限較長，施工容易安裝；內壁光滑（減少水頭損失，節(jié)約能源）；工作安全可靠，保證工作所需壓力。

本工程管材的選擇主要從管材造價、安裝速度、經濟耐用等方面進行比較。根據市場價格及防病改水工程普遍采用的管材，管徑小于400 mm 的塑料管綜合造價比球墨鑄鐵管和玻璃鋼管都要低，且具有耐腐蝕、管壁光滑、輸水能力強、重量輕、安裝速度快[2]等特點，而本次設計最大的管徑為DN250，因此推薦選擇UPVC 管和PE 管兩種管材，結果見表2。

表1 管線布置方案投資比選表

表2 配水管材比較表

根據比選，球墨鑄鐵管管材造價高，但抗腐蝕性強，強度高適用于規(guī)模較大的供水工程，一般DN200 以上性價比較高；PE管管材造價適中，具有耐沖擊、耐腐蝕、高韌性的特點，UPVC管價格最低，但UPVC 管抗荷載差、實際運行中較易發(fā)生爆管現象。通過比選PE 管的安全性和質量均比UPVC 管優(yōu)越，結合昌吉市已實施飲水安全工程中管材選用的實際情況，本工程給水管材選用1.0 MPa 生活用聚乙烯管，即PE 管材。

2.4 管網設計

2.4.1 管網設計流量

式中：Q配為配水管設計流量，m3/h；Q 為水廠供水流量，m3/h；K時為時變化系數，農村最高日用水量時變化系數取值為2.2；T 為水廠日工作時間，h，取T=24 h。

經計算，昌吉市農村飲水工程（佃壩鎮(zhèn)段）配水管網設計流量800 m3/h。

2.4.2 管網水力計算

考慮到本次實施方案階段布置到項目區(qū)村頭，由于是從已建工程管網接水，根據接口壓力適當調整供水管管徑，以滿足最不利節(jié)點受水區(qū)對供水水壓的要求。

管段的計算流量等于該管段下游各節(jié)點流量之和，管段管徑的計算按下式：

式中：d 為管段的計算內徑，mm；Q 為管段的計算流量，m3/s；V為管段內水的經濟設計流速，m/s。

根據各管段的計算流量，參考不同管徑的經濟流速范圍，結合整個管網的布置，優(yōu)化選擇合理的管徑，并計算出各管段水頭損失。聚乙烯管在水溫10℃時的沿程水頭損失采用下式計算：

式中：hf為單位沿程水頭損失，m；Q 為管段管網設計流量，m3/s；d 為供水管內徑，mm；L 為供水管長度，m。

局部水頭損失按沿程水頭損失的10%計。具體計算結果見表3。

表3 佃壩鎮(zhèn)段管網水力計算表

3 結論

昌吉市農村飲水工程（佃壩鎮(zhèn)段）配水工程自實施以來，配水工程在整個農村飲水工程運行中起到了關鍵性作用，為確保配水工程正常運行，必須加強配水管網布置及各級管道管材的比選，重視管徑的合理設計，加強管網水力計算控制。昌吉市農村安全飲水工程的順利實施在改善項目區(qū)內農村居民生活衛(wèi)生條件、提升居民健康水平、加快我國新農村建設步伐、推動和諧社會發(fā)展方面效益十分凸顯。