宋淑梅 劉玉慶 辛 龍

（呼倫貝爾市水利事業(yè)發(fā)展中心，內(nèi)蒙古 呼倫貝爾 021000）

近年來，某縣由于降水量逐漸減少，地下水位受到嚴(yán)重影響［1-2］，再加上原供水管網(wǎng)逐年老化，跑冒滴漏現(xiàn)象頻頻出現(xiàn)，導(dǎo)致飲用水安全問題存在巨大隱患。為改善村民居住環(huán)境，保障生活飲用水安全，以某縣農(nóng)村飲水安全鞏固提升供水工程為例，通過優(yōu)化當(dāng)?shù)厮Y源配置［3-5］，保障農(nóng)村居民正常生產(chǎn)生活用水安全。

1 工程概況

根據(jù)某縣地理情況和供水水源位置，優(yōu)先考慮借助地形優(yōu)勢，將管網(wǎng)敷設(shè)以重力傳輸為主，壓力傳輸為輔。

綜合考慮后期供水的安全性和維護(hù)的方便性，本次的飲水安全鞏固提升工程設(shè)計采用一條供水主干管負(fù)責(zé)居民日常供水，管徑為DN1500，既節(jié)省了大量建設(shè)成本，又保證了較高的供水效率。另外，還需加設(shè)加壓泵站，當(dāng)重力引水無法滿足居民供水需求時，可利用加壓泵站進(jìn)行加壓處理，實現(xiàn)對引水質(zhì)量的調(diào)節(jié)，以保障居民飲用水的安全供給。該工程造價為1 524.26萬元，主要完成供水PE管道敷設(shè)21 210 m，土石方開挖回填8.48萬m3，混凝土80 m3。

2 供水工程設(shè)計

2.1 供水管網(wǎng)敷設(shè)方案確定

本項目實施主要為供水管網(wǎng)敷設(shè)，其主要道路及建筑均已修建完成，通過實地考察和勘測，調(diào)研水文資料，最終提出4種供水管網(wǎng)敷設(shè)方案。

一是利用部分現(xiàn)有供水管道，借助地形優(yōu)勢，選擇建筑物較少、較為空曠的場地進(jìn)行管網(wǎng)敷設(shè)。該方案的優(yōu)點在于既可減少施工難度便于后期維護(hù)修理，又可利用現(xiàn)有管道節(jié)省成本。唯一的缺點在于新敷設(shè)管道所需占用空地，需要支出一定的占地補償費用。

二是規(guī)劃最短的敷設(shè)線路，保證供水管線敷設(shè)距離最短。但供水管線需要穿過人口密集的商業(yè)區(qū)域和主要城市道路，需對建筑物周邊和主要道路路面進(jìn)行破壞，供水管網(wǎng)敷設(shè)完成后再進(jìn)行恢復(fù)工作。該方案優(yōu)點在于可有效減少占地的支出。但由于管道敷設(shè)于建筑物旁和主要道路下，后期修理和維護(hù)難度增加。

三是采取架空的方式敷設(shè)管道，這種方式可以保護(hù)管道不受地下水的腐蝕傷害，并且管道壽命長、坡度小、易保障。需要用的放水和專門排放氣體等設(shè)備較少，使用起來比較可靠，而且所需要的土方量小，在維護(hù)和管理上也較為方便。但架空敷設(shè)水管的方式只適用于地下水位較高，地區(qū)年降雨量大且當(dāng)?shù)赝临|(zhì)濕潤度高的地區(qū)，否則極有可能會引起飲水工程崩壞，滿足不了農(nóng)民群眾的水流量需求。

四是在地下空間進(jìn)行管溝敷設(shè)。這種方案所需要用到的土地面積較大，但是檢查維修起來非常方便，而且在管道性質(zhì)上也可以選取具有隔熱功能或者腐蝕性介質(zhì)的管道。但是缺點也很明顯，占用土地面積大，涉及的費用較高，且需要在地下設(shè)置固定排水點，否則容易聚集污物，導(dǎo)致周圍環(huán)境清理困難。

綜合考慮上述4種供水管網(wǎng)敷設(shè)方案，以及供水管網(wǎng)的概算金額1 524萬元，在保證供水管網(wǎng)正常敷設(shè)的情況下，優(yōu)先考慮節(jié)省施工成本及后期維護(hù)運行的難易程度，經(jīng)過綜合比較，最終選用第一種方案作為施工的預(yù)選方案。

2.2 供水管材選取

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(huán)保材料［6］。一方面，不會導(dǎo)致水質(zhì)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。對這3種管材進(jìn)行比較分析（DN110為例），如表1所示。根據(jù)表1管材對比，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，在后期供水管網(wǎng)運行中存在較大的安全隱患［7］。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(shù)和單價，最終選擇聚乙烯塑料管（PE）作為供水管管材，以保障農(nóng)村飲用水供水安全。

表1 供水管網(wǎng)管材參數(shù)對比

2.3 供水水壓設(shè)計

通常農(nóng)村飲水安全工程供水管網(wǎng)的供水壓力不得高于6個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。即加設(shè)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(dāng)管徑小于110 mm時，則選用PE63級管材，以保證供水管網(wǎng)可靠的承壓性，并降低管材成本。

2.4 供水規(guī)模計算

本飲水安全鞏固提升工程造價1 524.26萬元，某縣常住人口數(shù)量為9 386 705人，現(xiàn)通過供水管網(wǎng)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(jié)合現(xiàn)場實際情況，確定供水規(guī)模主要由生活用水量、建筑用水量、其他用水量以及未預(yù)見水量組成。

居民生活用水量可按式（1）、式（2）計算：

式（1）、式（2）中：Q1為居民生活用水量，m3/d；Pq為供水規(guī)模用水人數(shù)，人；P0為常住人口數(shù)量，人；λ為涉及人口年平均增長率，取12%；n為工程設(shè)計年限，以15年計。其他用水量Q2和建筑用水量Q3取Q1的10%計。未預(yù)見水量Q4則按公式Q4=(Q1+Q2+Q3)×20%計算，則總設(shè)計用水量Q為Q=Q1+Q2+Q3+Q4。

2.5 管網(wǎng)水力計算

根據(jù)當(dāng)?shù)氐匦蔚孛埠退恢?，本供水管網(wǎng)以枝狀網(wǎng)敷設(shè)方式為主，充分考慮施工難度和供水分區(qū)情況，結(jié)合最不利點水頭要求，供水管網(wǎng)管徑可按式（3）計算：

式（3）中：D為供水管管徑，Q為供水管段設(shè)計流量，V供水管水流流速。

沿程水力損失計算公式為：

式（4）中：hf為沿程損失，Q為供水管設(shè)計流量，D為供水管管徑，L為供水管長。f、m、b分別為硬聚氯乙烯管的經(jīng)驗公式中的經(jīng)驗值，其對應(yīng)經(jīng)驗值分別為94 800、1.77和4.77。

2.6 凈水工程設(shè)計

2.6.1 原水質(zhì)達(dá)到飲用標(biāo)準(zhǔn)。以地下水水質(zhì)條件為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢查，如果地下水符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過紫外線消毒過后的水質(zhì)安全，不含寄生蟲、病菌等有害體，在經(jīng)過紫外線消毒后可直接供給居民飲用，無污染水源，可以更好地保障居民的飲水安全。

2.6.2 原水質(zhì)不達(dá)標(biāo)。依據(jù)地下水水質(zhì)條件為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢查，如果地下水中化學(xué)元素含量超標(biāo)，則引水工程在設(shè)計過程中需添加過濾罐去除地下水中超標(biāo)的化學(xué)元素。經(jīng)過過濾、消毒后，再供給居民使用。采用過濾罐消除多余的化學(xué)元素，不僅可以保證用水安全，而且過濾罐占地小，投資少，更利于農(nóng)村飲水安全工程的鞏固和提升。

2.6.3 保護(hù)水流源頭。水流源頭周邊50 m范圍均化為飲用水水流源頭保護(hù)區(qū)域。相關(guān)行政部門和供水管理人員要加強對水流源頭的保護(hù)，嚴(yán)格防控，制止一切有可能會對水流源頭造成污染的危險因素。第一，在水流源頭的50 m范圍內(nèi)，所有會產(chǎn)生污染源的建筑，如公共廁所、養(yǎng)殖基地、化糞池等全部遷移或取消。第二，供水工程在實施過程中要遠(yuǎn)離水流源頭保護(hù)區(qū)域，并合理處置好供水工程建造過程中產(chǎn)生的廢水，禁止廢水流向水流源頭保護(hù)地。第三，在水流源頭保護(hù)區(qū)域的旁邊設(shè)立顯著標(biāo)志牌，禁止人們在這里從事任何可能會污染水源安全的活動，并且在水流源頭的10 m范圍內(nèi)設(shè)置防護(hù)欄，禁止閑雜人員等進(jìn)一步接近水流源頭保護(hù)地。第四，供水單位要配備專業(yè)的管理人員，定期監(jiān)測水流源頭地的水質(zhì)情況。

3 供水管網(wǎng)施工

3.1 清理開挖土地表層

管槽開挖工程實施之前，應(yīng)先對土地上的植物進(jìn)行處理。先要把土地表面的一些垃圾、花草樹木等清理干凈，把有價值的材料和花草樹木安全挖掘出來并運到指定地點存放。在清理障礙物等垃圾時，把它們集中到安全的地點進(jìn)行焚燒，注意做好防火措施。開挖時還要對土地表層的有機(jī)土進(jìn)行存放，防止土壤流失，影響環(huán)境。

3.2 管道溝開挖工程

在開挖管溝之前，應(yīng)先對地下施工作業(yè)區(qū)進(jìn)行詳細(xì)檢查。檢查工程范圍內(nèi)的地下是否有管道及電線覆蓋。如果有，應(yīng)立即通知相關(guān)單位進(jìn)行處理，并在電路覆蓋的區(qū)域增設(shè)標(biāo)志。同時，通知工程設(shè)計師對檢查方案進(jìn)行修改，經(jīng)工程設(shè)計師核實無誤后，再進(jìn)行開挖。

管溝開挖工程以機(jī)械開挖方式為主，以人工挖掘方式為輔。其中機(jī)械開挖管道溝時，挖溝底部寬需根據(jù)管徑確定，按管徑基礎(chǔ)上增加30 cm計；人工挖掘管道溝底部寬也需依據(jù)管徑而定，其下限值以管徑計。其有效開挖深度為覆土厚度、管徑與超挖深度之和。

3.3 管道敷設(shè)工程

首先，要對工程選用的鋼管質(zhì)量進(jìn)行檢查，鋼管必須具備制造廠的合格證明書并符合《碳素結(jié)構(gòu)鋼》質(zhì)量要求。其次，鋼管可以在制造廠加工或者根據(jù)工程要求在現(xiàn)場進(jìn)行加工。在加工的過程中，要防止鋼管表面損傷，如果鋼管表面有嚴(yán)重磨痕，要進(jìn)行打磨，使表面圓滑，并且打磨處的鋼管壁的厚度要大于初始設(shè)計鋼管壁的厚度。最后，在完成管道的焊接組接后，要對管道表面進(jìn)行除銹和管道內(nèi)部防腐工作。鋼管的表面可以噴射專用鐵砂進(jìn)行除銹，在除銹完成后進(jìn)行防腐處理。防腐時要注意，鋼管焊接表面處應(yīng)是光滑的，并且在進(jìn)行防腐處理時，要注意全面、均勻進(jìn)行防腐，以保證水質(zhì)的安全。

除了檢查鋼管之外，還需要檢查塑料管的質(zhì)量。塑料管同樣要符合出廠標(biāo)準(zhǔn)及攜帶合格證書。塑料管的管材和配件均要符合國家給水用的管材要求。同時，還要觀察塑料管的插口表面是否平整，尺寸是否正確，這樣才能確保管道之間安插時比較容易，也能保證密封性能良好。

供水管線采用承插式連接方式，在供水管網(wǎng)敷設(shè)過程中，為方便管道敷設(shè)和安裝連接，需將供水管均勻牢固布置在土料上，使供水管敷設(shè)沿坡度變動。連接處要求零件對承壓要求較高，即保證管線連接、轉(zhuǎn)彎處不漏水，不堵塞。供水管線安裝完成后進(jìn)行土方回填，回填時，要防止供水管線發(fā)生移位，變形，甚至嚴(yán)重受損而漏水。

3.4 加壓泵站施工

加壓泵站施工程序如下：準(zhǔn)備工作、測量土地面積、土地開挖、處理廢棄物、安裝管道、機(jī)械設(shè)備下地、回填土地。加壓泵一般設(shè)置在地下水3 m左右，由于該地地形的原因，地下水比較豐富，考慮到施工人員以及設(shè)備的安全，要在加壓泵施工過程中不斷進(jìn)行排水。將排水的設(shè)備布置在加壓泵兩側(cè)，均勻布置，現(xiàn)場工作人員要保證設(shè)備能夠持續(xù)運行，不影響工程如期完成。

加壓泵站的施工需滿足兩方面要求，一方面，加壓泵站結(jié)構(gòu)要牢固可靠，外觀整潔大方。本項目采用磚石砌體為建筑材料，既滿足了美觀的外形設(shè)計，又保證了設(shè)計強度要求。另一方面，要符合供水量和安全用水要求，施工嚴(yán)格按照技術(shù)規(guī)范進(jìn)行，以保證居民飲用水供水安全。

4 效益分析

4.1 保障飲水安全

飲水安全直接關(guān)系著村民的身體健康，農(nóng)村飲水安全鞏固提升工程設(shè)計及施工的有效實施，可有效保障農(nóng)民群眾的飲水安全。

4.2 改善群眾生活質(zhì)量

農(nóng)村飲水安全制約著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展，農(nóng)村飲水安全鞏固提升工程在保障農(nóng)民群眾飲水安全的同時，也能改善他們的生活條件，繼而可以改善農(nóng)村群眾的生活條件和衛(wèi)生習(xí)慣。

4.3 促進(jìn)農(nóng)村社會和諧發(fā)展

促進(jìn)社會和諧穩(wěn)定發(fā)展，全面建設(shè)小康社會，離不開農(nóng)村居民的生存環(huán)境。農(nóng)村安全飲水工程，可以進(jìn)一步保障農(nóng)村群眾基本的生存條件，同時促進(jìn)“三農(nóng)”政策在農(nóng)村具體落實。

5 結(jié)語

通過深入分析該工程供水管網(wǎng)設(shè)計、水力計算、管材管徑、施工工藝和技術(shù)參數(shù)，確保農(nóng)村飲水安全鞏固提升供水改造工程的順利完成，以保障當(dāng)?shù)刈詠硭墓┧屎惋嬎踩＝鉀Q農(nóng)民群眾的飲水安全問題，可顯著改善農(nóng)民群眾的衛(wèi)生條件和生活環(huán)境，促進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展，縮小農(nóng)村和城市之間的差距。