临朐农村饮水安全巩固提升供水管网设计

李宏，李唯

（临沂市水利工程处，山东 临沂 276000）

近年来随着临朐县降水量的逐渐减少，地下水位受到严重影响，且由于原供水管网逐年老化，跑冒滴漏现象频频出现，导致饮用水安全问题存在巨大隐患。为改善村民居住环境，保障生活饮用水安全，优化当地水资源配置，实施临朐县农村饮水安全巩固提升供水工程，以保障其村民正常生产生活用水安全。

临朐县位于山东省潍坊市，全县农村劳动力为42.90 万人。此次饮水安全巩固提升工程范围为临朐县东部及东南部海拔较高区域，涉及辛寨、蒋峪、柳山、山旺四镇以及东城街道和龙山高新技术产业园。工程自大关水库水厂铺设供水主管道约21 km，与沂山水厂供水主管道联通，管道设计供水规模为15 000 m3/d。综合考虑后期供水安全性和维护方便性，采用一条供水主干管，负责居民日常供水，管径为DN1500，另需加设加压泵站，以便当重力引水无法满足居民供水需求时，利用加压泵站进行加压处理，实现对引水质量的调节，以保障居民饮用水的安全供给。

在设计过程中要全方位考虑各项影响因素。其中，管网敷设要充分考虑区域内的整体规划。根据临朐县农村内的地理情况和供水水源位置，优先考虑借助地形优势，将管网敷设主要依靠重力传输，辅助以压力传输，尽量沿着居民点走向和道路布置。

2.1 供水管网敷设方案确定

通过实地考察和勘测，调研水文资料，最终提出两种供水管网敷设方案。

方案一：利用部分现有供水管道，借助地形优势，选择建筑物较少、较为空旷的场地进行管网敷设。该方案优点在于既可减少施工难度便于后期维护修理，又可利用现有管道节省成本。唯一的缺点在于新敷设管道所需占用空地，需要支出一定的占地补偿费用。

方案二：规划最短的敷设线路，保证供水管线敷设距离最短。但供水管线需要穿过人口密集的商业区域和主要城市道路，需对建筑物周边和主要道路路面进行破坏，供水管网敷设完成后在进行恢复工作。该方案优点在于可有效减少占地的支出。但由于管道敷设于建筑物旁和主要道路下，后期修理和维护难度增加。

综合考虑上述两种供水管网敷设方案，以及供水管网的概算金额1 524 万元，在保证供水管网正常敷设的情况下，优先考虑节省施工成本以及后期维护运行的难易程度，经过综合比较，最终选用方案一作为施工的预选方案。

2.2 加压泵站设计

加压泵站由吸水压力罐、流量计、泵房、进出水管、阀门井等组成，泵站布置要合理、便于管理，应满足生产工艺和使用功能要求，设计规模按照最高日供水量加上3%管道漏损量和5%水厂自用水量考虑。

3.1 供水水压

通常农村饮水安全工程供水管网的供水压力不得高于6个标准大气压。即加设的加压泵站需控制好加压力度，不得超过上限值，供水管材管径大于110 mm 时，选用PE100 级管材，当管径小于110 mm 时，则选用PE63 级管材，以保证供水管网可靠的承压性，以及降低管材成本。

3.2 管材确定

饮用水安全供水工程管材需选择无毒无害，耐腐蚀性好，承压能力强的环保材料。一方面，不会导致水质受到二次污染，另一方面，可以保障水资源供给安全。目前，水利工程中常用的管材有铝塑管、聚氯乙烯管和PVC 管。对上述三种管材进行比较分析，如表1所示。最终选择硬聚氯乙烯管（PE）作为供水管的管材，其使用寿命长，环保无污染，保障了农村饮用水供水安全。

表1 供水管网管材参数对比表

根据表1 管材的对比，铝塑管和PVC 管虽然单价较为低廉，但其使用寿命较短，易老化，强度低，对后期供水管网运行存在较大的安全隐患。而聚乙烯塑料管（PE）具备较高的耐磨性，并且该材料无毒无害，使用寿命长，可二次回收。综合考虑管材的使用安全系数和单价，最终选择聚乙烯塑料管（PE）作为供水管管材。

4.1 供水规模计算

本饮水安全巩固提升工程造价1 524.26万元，临朐县常住人口数量为806 314人，现通过供水管网将供水厂的饮用水通过供水主干管向各个居民住户24 h 供水。结合现场实际情况，确定供水规模主要由生活用水、建筑用水、其他用水量以及未预见水量组成。

居民生活用水量可按下式计算：

式中：Q1为居民生活用水量，m3/d；
P为供水规模用水人数，人；
P0为常住人口数量，人；
γ为涉及人口年平均增长率，取12%；
n为工程设计年限，以15 a 计。其他用水量Q2和建筑用水量Q3取Q1的10%计。未预见水量Q4则按公式Q4＝（Q1+Q2+Q3）×20%计算，则总设计用水量Q为Q＝Q1+Q2+Q3+Q4。

4.2 管网水力计算

根据当地地形地貌和水原位置，此供水管网以枝状网敷设方式为主，充分考虑施工难度和供水分区情况，结合最不利点水头要求，供水管网管径可按下式计算：

式中：D为供水管管径，Q为供水管段设计流量，V供水管水流流速。

沿程水力损失计算公式：

式中：hf为沿程损失，Q为供水管设计流量，D供水管管径，L为供水管长。f、m、b分别为硬聚氯乙烯管的经验公式中的经验值，其对应经验值分别为94 800、1.77以及4.77。

农村饮水安全问题是关系民生的一大问题，是制约农村经济发展的原因之一。供水工程设计是农村饮水安全工程建设中一项非常重要的环节，在整个工程建设中起到极其重要的作用，占据关键地位。为此，在供水工程设计过程中要严格按照相关标准、设计，以保障当地自来水的供水效率和饮水安全水平。通过本供水工程设计，建成供水规模为15 000 m/d，可为农村饮水安全巩固提升供水工程建设项目提供借鉴。