武朝陽

(遼寧省朝陽市北票市基層水利管理總站，遼寧 北票 122100)

北票市地處遼西地區(qū)，降雨稀少，地下水位大幅下降，飲水安全已影響和制約當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展。為提高村民供水量，改善村民飲水質(zhì)量，秉持“著力提高引水水質(zhì)，大力保障民生安全”的原則，通過對配水管網(wǎng)更新改造，保障北票市居民生活飲水安全。

1 項(xiàng)目區(qū)概況

遼寧北票市地處遼西地區(qū)，降水稀少，地下水位下降嚴(yán)重，原有水源工程不能滿足供水要求。通過對地下水儲水情況進(jìn)行勘察，重新建設(shè)水源及配水管網(wǎng)，滿足項(xiàng)目區(qū)內(nèi)農(nóng)村用水需求。項(xiàng)目涉及14個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，25個行政村，項(xiàng)目完成后可解決全市7345人農(nóng)村飲水安全問題。為此，本文選取項(xiàng)目配水管網(wǎng)進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工分析。

2 配水管網(wǎng)設(shè)計(jì)

2.1 管網(wǎng)布置

根據(jù)各項(xiàng)目區(qū)內(nèi)的現(xiàn)狀情況以及水源位置，考慮減少管材用量，節(jié)約投資，優(yōu)先利用地形地貌優(yōu)勢，將管網(wǎng)布設(shè)成“豐字”型或“梳子”型，對配水管網(wǎng)敷設(shè)進(jìn)行優(yōu)化，盡量避免管線布置繞彎路和較大波動。盡量減少水泥路面的破壞，依據(jù)實(shí)際地形擇優(yōu)布置輸水管線。同時，考慮后期維護(hù)難易程度，盡量避開主要城市道路，不破壞現(xiàn)有建筑，便于配水管線的布置和維修。

2.2 管線確定

該區(qū)域居民區(qū)和商業(yè)區(qū)及主要道路已修建完成，且通過現(xiàn)場實(shí)地考察，調(diào)研當(dāng)?shù)厮馁Y料和氣象資料，提出兩種配水管網(wǎng)線路敷設(shè)方案。

方案一：避開主要交通干道，選擇下農(nóng)田或相對空曠場地進(jìn)行配水管網(wǎng)敷設(shè)。即不破壞城市主要道路，也不影響交通正常運(yùn)行，更方便于日后維修管理。但考慮到敷設(shè)管道所需占用空地，則需要支出一定的占地補(bǔ)償費(fèi)用，施工工期也極易受到自然條件的限制和影響。

方案二：根據(jù)當(dāng)?shù)匾延械闹饕缆仿愤呥M(jìn)行配水管網(wǎng)敷設(shè)，需對路面進(jìn)行切割破壞，再進(jìn)行配水管網(wǎng)的敷設(shè)，敷設(shè)完成后再重新恢復(fù)道路。此方案可避免占用耕地，減少占地補(bǔ)償費(fèi)用，但由于管道敷設(shè)于道路下，比較不利于日后修理和維護(hù)，增加了配水管網(wǎng)養(yǎng)護(hù)的難度。

綜合考慮上述兩種配水管網(wǎng)線路敷設(shè)方案，在保證配水管網(wǎng)敷設(shè)的情況下，優(yōu)先考慮節(jié)省施工成本以及后期維護(hù)運(yùn)行的難易程度，最終確定方案一為最優(yōu)敷設(shè)方案。

2.3 管材選取

首先，飲用水安全工程對管材最主要的要求是無毒無害，不會對水質(zhì)造成二次污染，保障水資源的安全供給。其次，優(yōu)先考慮管材質(zhì)量好，承壓耐壓性好，不易腐蝕，不易損壞的管材。本項(xiàng)目選取市場中較為常用的聚乙烯塑料管、薄壁不銹鋼管和無縫紫銅管進(jìn)行比較分析，見表1。硬聚氯乙烯管的使用壽命更長，耐腐蝕能力更強(qiáng)，且對水質(zhì)污染最小，可有效保證輸配水的安全。因此配水管網(wǎng)管材推薦選用聚乙烯塑料管(PE)。

表1 配水管網(wǎng)管材參數(shù)對比

根據(jù)表1管材的對比，薄壁不銹鋼管具備良好的耐磨性和安全性，且不存在二次污染，但價格較為昂貴。無縫紫銅管具備耐腐蝕較高，殺菌效果好的優(yōu)點(diǎn)，但服役時間較短，老化漏水問題較為嚴(yán)重。聚乙烯塑料管(PE)耐腐蝕性強(qiáng)、服役時間長，可二次回收，安裝簡單方便，價格也較為低廉。綜合考慮本項(xiàng)目所需承壓要求，所以最終選擇PN1.0MPa聚乙烯塑料管(PE)作為配水管管材。

2.4 配水管網(wǎng)參數(shù)分析

2.4.1配水管網(wǎng)流量計(jì)算

根據(jù)供水工程規(guī)范設(shè)計(jì)規(guī)定的用水定額要求，配水管網(wǎng)的設(shè)計(jì)流量可按下式計(jì)算。

QDmax=KD×QDave

(1)

(2)

式中，QDmax—最高日用水量，m3；KD—日變化系數(shù)，取1.3；QDave—平均日用水量，m3；QHmax—最大時用水量，m3/h；KH—時變化系數(shù)，取2.2；T—運(yùn)行時間，h，取24h。最終計(jì)算得到日最高用水量為1123m3。即取北票市農(nóng)村飲水工程配水管網(wǎng)設(shè)計(jì)流量為103m3/h。

2.4.2配水管網(wǎng)水力計(jì)算

本次工程項(xiàng)目水源均選用地下水，根據(jù)各項(xiàng)目區(qū)內(nèi)的現(xiàn)狀情況以及水源位置，并考慮減少管材用量，對配水管網(wǎng)敷設(shè)進(jìn)行優(yōu)化，盡量避免管線布置繞彎路和較大波動。配水管網(wǎng)管徑可按下式計(jì)算。

(3)

式中，D—配水管管徑，mm；Q—配水管段設(shè)計(jì)流量，m3/s；V—配水管內(nèi)流體流速，m/s。

根據(jù)配水管網(wǎng)管徑和流量可計(jì)算沿程水力損失，計(jì)算公式如下。

(4)

式中，hl—沿程損失，m；Q—配水管段設(shè)計(jì)流量，m3/h；d—配水管管徑，mm；L—管長，m；f、m、b—硬聚氯乙烯管的經(jīng)驗(yàn)公式中的經(jīng)驗(yàn)值，其對應(yīng)經(jīng)驗(yàn)值分別為94800、1.77和4.77。局部水力損失則取其10%計(jì)即可。

3 配水管網(wǎng)施工分析

3.1 配水管路施工

配水管路進(jìn)行敷設(shè)時需進(jìn)行土方開挖，其中：土方挖深1.70m，石方挖深1.75m，并需根據(jù)土質(zhì)狀況進(jìn)行適度放坡。單條管路溝開挖底寬為0.7m，雙管管路溝開挖底寬按1.0m計(jì)。土方段回填時利用原有開挖土方進(jìn)行回填。石方段先回填0.1m沙墊層再進(jìn)行管路鋪設(shè)，管道頂部0.3m范圍內(nèi)應(yīng)用細(xì)砂土回填，最后土方回填。管路溝施工時拆除水泥路部分施工后需進(jìn)行水泥路面恢復(fù)，該部分回填土的壓實(shí)系數(shù)不應(yīng)小于0.95。還需考慮管路鋪設(shè)時穿過公路，應(yīng)采用定向鉆穿管方式。

3.2 配水管網(wǎng)施工概算

本項(xiàng)目在施工前做好充分的施工概算和施工準(zhǔn)備，以“低能耗，無污染”為原則。施工時盡量避免能源浪費(fèi)，以及施工費(fèi)用的支出。合理科學(xué)安排施工順序，充分利用項(xiàng)目區(qū)地理優(yōu)勢及地貌環(huán)境，減少管線施工的浪費(fèi)，盡量保障管線長度最短，以降低施工成本。對耗電量大的機(jī)電設(shè)備進(jìn)行周期檢測，做好安全保障工作。最終，配水管路敷設(shè)預(yù)算則主要集中在干管和支管管路安裝中，見表2。

表2 配水管路敷設(shè)資金概算

4 可行性分析及風(fēng)險(xiǎn)評估

4.1 可行性分析

經(jīng)濟(jì)內(nèi)部收益率：

(5)

經(jīng)濟(jì)凈現(xiàn)值：

(6)

式中，EIRR—經(jīng)濟(jì)內(nèi)部收益率；ENPV—經(jīng)濟(jì)凈現(xiàn)值，萬元；B—年效益，萬元；C—年費(fèi)用，萬元；n—計(jì)算期，年；t—計(jì)算期各年序號；(B-C)t—第t年的凈效益，萬元；is—社會折現(xiàn)率，取7%。

經(jīng)濟(jì)效益費(fèi)用比：

(7)

式中，EBCR—經(jīng)濟(jì)效益費(fèi)用比；Bt—第t年的效益，萬元；Ct—第t年的費(fèi)用，萬元。

根據(jù)上述計(jì)算公式，可計(jì)算出本項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益費(fèi)用比為1.22，該數(shù)值大于1.00，即可判定該項(xiàng)目在經(jīng)濟(jì)上是科學(xué)合理的。

4.2 風(fēng)險(xiǎn)評估

本項(xiàng)目在建設(shè)過程中存在的潛在風(fēng)險(xiǎn)因素的來源主要有以下兩種：項(xiàng)目對社會及民生問題產(chǎn)生的負(fù)面影響和項(xiàng)目與社會的互適性影響。為有效減少可能出現(xiàn)的社會穩(wěn)定風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)施前要向村民宣傳農(nóng)村飲水安全政策，并進(jìn)行民情調(diào)查，同時要安排好工程施工時間，盡量減少對農(nóng)民田地破壞。

5 結(jié)論

本次農(nóng)村飲水安全工程配水管網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和施工，在項(xiàng)目實(shí)施過程中，通過配水管網(wǎng)敷設(shè)方案比對，配水管網(wǎng)施工及水力計(jì)算，達(dá)到項(xiàng)目可行性和風(fēng)險(xiǎn)最低，以此驗(yàn)證了該項(xiàng)目的可行性和經(jīng)濟(jì)性。項(xiàng)目實(shí)施后，可有效解決北票市14個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，25個行政村的農(nóng)村飲水安全難題，每日供水量達(dá)1123m3，有效解決了村民飲水問題，保障了當(dāng)?shù)鼐用耧嬎踩?/p>