楊 婷 婷

(廈門水務規(guī)劃設(shè)計研究有限公司，福建 廈門 361008)

0 引言

早期農(nóng)村的飲用水水源主要為地下水和山泉水。由于村民大量的使用農(nóng)藥及一些牲畜養(yǎng)殖污水的排放，造成原水水質(zhì)污染嚴重，水量也無法保證。

隨著海灣型城市建設(shè)的大力推進，城市建設(shè)用地將快速拓展，城鎮(zhèn)人口增加、人民生活質(zhì)量和環(huán)境質(zhì)量要求穩(wěn)步提高，水的供需矛盾將會呈階段性突出，特別是飲用水水質(zhì)標準不斷提高以及地下水資源缺乏日益嚴重的矛盾。如何做到設(shè)計合理，水質(zhì)水量同時得到保證，且便于日后運行管理是需要我們認真研究探討的問題。

1 農(nóng)村給水設(shè)計現(xiàn)狀和存在的主要問題

由于以前農(nóng)村基本是總表制供水，沒有對農(nóng)村用水量進行系統(tǒng)的統(tǒng)計和分析，導致設(shè)計的管道口徑偏大、流速較小，水長期沉積在管道內(nèi)，容易滋生細菌并腐蝕管道，到達用戶的水質(zhì)水壓不能得到保證；且村莊內(nèi)給水管道主要為鍍鋅鋼管，腐蝕嚴重，大部分為枝狀管網(wǎng)，無法滿足消防要求。

2 設(shè)計案例簡介

2.1 項目概況

近幾年負責設(shè)計的《翔安區(qū)大嶝嶝崎社區(qū)自來水改造工程》中的嶝崎社區(qū)位于廈門市翔安區(qū)大嶝島西南部，村內(nèi)給水管道多數(shù)使用時間長，漏水情況嚴重；近幾年隨著大嶝島的建設(shè)發(fā)展，現(xiàn)有管徑滿足不了日益增長的用水需求，居民供水安全得不到保障。為解決嶝崎社區(qū)居民的用水問題，真正落實為民辦實事，翔安區(qū)政府及相關(guān)部門積極推動嶝崎社區(qū)的給水管網(wǎng)改造。

嶝崎社區(qū)位于環(huán)嶝南路北側(cè)、大嶝南路西側(cè)，涉及嶝頭村、崎口下村2個自然村，總?cè)丝诩s3 358人。

2.2 水量及主管管徑計算

根據(jù)《鎮(zhèn)(鄉(xiāng))村給水工程規(guī)劃規(guī)范》，福建省鎮(zhèn)村核心區(qū)人均綜合用水指標為120 L/(人·d)～350 L/(人·d)，核心區(qū)外為100 L/(人·d)～260 L/(人·d)，結(jié)合廈門本地情況，嶝崎社區(qū)人均最高日綜合用水定額取250 L/(人·d)(包含管網(wǎng)漏失及未預見水量)。

參考近五年社區(qū)的人口變化情況和村莊資源條件，并結(jié)合村莊規(guī)劃及現(xiàn)狀實際情況，確定其綜合增長率為22.4‰。

根據(jù)公式:Pt=P0(1+α+β)t。

其中，Pt為設(shè)計戶籍總?cè)丝?；P0為現(xiàn)狀總?cè)丝?；α為自然增長率；β為機械增長率；t為設(shè)計年限。

本工程設(shè)計年限為2017年—2030年，至設(shè)計期末2030年，計算得出：

規(guī)劃常住人口：Pt=3 358×(1+22.4‰)13≈4 479人。

村莊人均最高日綜合用水定額取250 L/(人·d)，用水時變化系數(shù)1.9，則最高日需水量Qd=4 479人×250 L/d=0.112萬m3/d；最高日最高時設(shè)計流量Qh=0.112×104×1.9/24/3.6=25 L/s。

根據(jù)GB 50974—2014消火栓給水及消防栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范，村內(nèi)消防按同一時間內(nèi)的火災次數(shù)為1起，一起火災設(shè)計流量為15 L/s。

經(jīng)計算核定社區(qū)最高日用水量為1 120 m3/d，社區(qū)最高時用水量為88.65 m3/h。

管道均采用與其相應的平均經(jīng)濟流速設(shè)置管徑，即：DN100 mm～400 mm時為0.6 m/s～0.9 m/s，DN≥400 mm時為0.9 m/s～1.4 m/s。根據(jù)海曾·威廉公式核算，本次設(shè)計配水干管的管徑取DN200，管道流速為0.78 m/s。

2.3 支管管徑的確定

由于嶝崎社區(qū)目前是代抄入戶，現(xiàn)狀水表較為分散且均為埋地表箱，不利于抄表和管理，因此本次改造范圍為從周邊市政管道的接駁口到用戶用水點，包括用戶表后支管。

管徑的計算：根據(jù)GB 50015—2003(2009)建筑給水排水設(shè)計規(guī)范第3.6.4，住宅建筑的生活給水管道的設(shè)計秒流量計算如下：

1)根據(jù)住宅配置的衛(wèi)生器具給水當量、使用人數(shù)、用水定額、使用時數(shù)及小時變化系數(shù),按下面公式計算出最大用水時衛(wèi)生器具給水當量平均出流概率：

其中，uo為生活給水管道的最大用水時衛(wèi)生器具給水當量平均出流概率，%；qo為最高用水日的用水定額；m為每戶用水人數(shù)；Kh為小時變化系數(shù),本次設(shè)計取2.3；Ng為每戶設(shè)置的衛(wèi)生器具給水當量數(shù)；T為用水時數(shù)，h。

2)根據(jù)計算管段上的衛(wèi)生器具給水當量總數(shù)，按下面公式計算得出該管段的衛(wèi)生器具給水當量的同時出流概率：

其中，u為計算管段的衛(wèi)生器具給水當量同時出流概率，%；αc為對應于不同uo的系數(shù)；Ng為計算管段的衛(wèi)生器具給水當量總數(shù)。

3)根據(jù)計算管段上的衛(wèi)生器具給水當量同時出流概率，可按下式計算該管段的設(shè)計秒流量：

qg=0.2·U·Ng。

其中，qg為計算管段的設(shè)計秒流量，L/s；0.2為一個衛(wèi)生器具給水當量的額定流量，L/s。

經(jīng)過計算，配水支管的管徑取De25～De63。

2.4 水質(zhì)標準

城市統(tǒng)一供給的生活飲用水水質(zhì)從出廠水至用戶水龍頭，均應達到建設(shè)部于2006年12月頒布的GB 5749—2006生活飲用水衛(wèi)生標準的要求。

2.5 水壓標準

本工程的控制水壓目標如下：滿足給水工程服務范圍內(nèi)大部分區(qū)域給水干管節(jié)點壓力不小于0.24 MPa(5層住宅所需水壓)；管網(wǎng)末梢供水節(jié)點壓力不小于0.14 MPa(14 m自由水頭)；消防時室外消火栓水壓不低于0.10 MPa。高層建筑及局部高地建筑所需水壓不作為城市給水水壓目標，水壓不足的需自設(shè)加壓泵房加壓供水。

2.6 避免水質(zhì)污染措施

村內(nèi)存在村民自行打井用水的情況，根據(jù)GB 50788—2012城鎮(zhèn)給水排水技術(shù)規(guī)范“3.4.7 供水管網(wǎng)嚴禁與非生活飲用水管道連通，嚴禁擅自與自建供水設(shè)施連接……”的要求，需采取相應措施避免與自建供水設(shè)施連接：

1)本次設(shè)計從市政主干管至用戶用水點均為新建管道，施工過程中，水表后管道不允許預留接口；

2)待本工程管網(wǎng)建成后，嚴禁市政供水管與村民自開采地下水連接，避免水質(zhì)污染；

3)當存在同時用市政管道和打井用水直接引入貯水池時，市政管道進水口應高出溢流水位。

3 農(nóng)村供水管材選擇

目前在國內(nèi)配水管道中采用比較多的鋼管、球墨鑄鐵管、塑料管，見表1。

《城市供水行業(yè)2000年技術(shù)進步發(fā)展規(guī)劃》對管材的選擇提出了明確的要求，選擇管材的基本原則是：能承受要求的內(nèi)壓和外荷載；使用性能可靠，維護工作量少，施工方便；使用年限長；內(nèi)壁光滑，輸水能力基本保持不變；造價低。

通過上述三種管材的綜合比較結(jié)果：鋼管抗腐蝕性能差，防腐麻煩，施工不方便；球墨鑄鐵管在機械性能、使用壽命以及抗腐蝕方面好，有標準配件，施工方便；塑料管抗外壓能力差，適用于小管徑，因此本工程推薦DN100及以上采用球墨鑄鐵管，DN100以下采用塑料管。

表1 三種管材綜合比較表

4 水表及閥門的設(shè)置

1)水表設(shè)置：總管進村口的干管上應設(shè)總考核水表，考慮農(nóng)村用水量不大，可選用寬量程水表；支管上宜設(shè)置分考核表但不宜過多，口徑不宜大于DN40，分考核表設(shè)置過多不僅消耗管道供水能力而且增大了工程造價，對以后的運行管理也帶來了很多麻煩。水表應設(shè)置在管理方便、不易被破壞、不易被污染的地方，為方便抄表DN15～DN40的水表面到地面的距離為0.15 m為宜，DN50以上水表面到地面的距離為0.30 m為宜。

2)閥門的設(shè)置：為了便于日后檢修和管理，應在管道中合理設(shè)閥門，主要采用閘閥。閥門按以下要求設(shè)置：水表前后均需設(shè)置閥門；支路管道上宜設(shè)置控制閥，支路管道上已設(shè)置考核表的水表前后已設(shè)置了檢修閥可不再設(shè)置控制閥；在管道隆起部位宜設(shè)置排氣閥；在管道末梢宜設(shè)置排放閥，排放管道就近接入河道、雨水井或污水井內(nèi)。

5 結(jié)語

農(nóng)村一戶一表制給水工程設(shè)計是一個較復雜的工程設(shè)計，要根據(jù)各村經(jīng)濟、人口及自然環(huán)境等因素綜合分析，在農(nóng)村一戶一表制給水工程設(shè)計時要認真踏勘采集用水情況數(shù)據(jù)，根據(jù)具體的用水情況計算給水設(shè)計秒流量。管道口徑根據(jù)經(jīng)濟流速及最不利點水頭確定，并用一處著火時最不利點水頭進行校核直到經(jīng)濟合理。合理的設(shè)計方案可以降低工程建設(shè)費用，減少建成后的運行管理成本，優(yōu)化農(nóng)村供水管網(wǎng)，到達用戶的水保質(zhì)保量。