大嶝农村自来水管网改造工程设计探讨

杨 婷 婷

(厦门水务规划设计研究有限公司，福建 厦门 361008)

0 引言

早期农村的饮用水水源主要为地下水和山泉水。由于村民大量的使用农药及一些牲畜养殖污水的排放，造成原水水质污染严重，水量也无法保证。

随着海湾型城市建设的大力推进，城市建设用地将快速拓展，城镇人口增加、人民生活质量和环境质量要求稳步提高，水的供需矛盾将会呈阶段性突出，特别是饮用水水质标准不断提高以及地下水资源缺乏日益严重的矛盾。如何做到设计合理，水质水量同时得到保证，且便于日后运行管理是需要我们认真研究探讨的问题。

1 农村给水设计现状和存在的主要问题

由于以前农村基本是总表制供水，没有对农村用水量进行系统的统计和分析，导致设计的管道口径偏大、流速较小，水长期沉积在管道内，容易滋生细菌并腐蚀管道，到达用户的水质水压不能得到保证；且村庄内给水管道主要为镀锌钢管，腐蚀严重，大部分为枝状管网，无法满足消防要求。

2 设计案例简介

2.1 项目概况

近几年负责设计的《翔安区大嶝嶝崎社区自来水改造工程》中的嶝崎社区位于厦门市翔安区大嶝岛西南部，村内给水管道多数使用时间长，漏水情况严重；近几年随着大嶝岛的建设发展，现有管径满足不了日益增长的用水需求，居民供水安全得不到保障。为解决嶝崎社区居民的用水问题，真正落实为民办实事，翔安区政府及相关部门积极推动嶝崎社区的给水管网改造。

嶝崎社区位于环嶝南路北侧、大嶝南路西侧，涉及嶝头村、崎口下村2个自然村，总人口约3 358人。

2.2 水量及主管管径计算

根据《镇(乡)村给水工程规划规范》，福建省镇村核心区人均综合用水指标为120 L/(人·d)～350 L/(人·d)，核心区外为100 L/(人·d)～260 L/(人·d)，结合厦门本地情况，嶝崎社区人均最高日综合用水定额取250 L/(人·d)(包含管网漏失及未预见水量)。

参考近五年社区的人口变化情况和村庄资源条件，并结合村庄规划及现状实际情况，确定其综合增长率为22.4‰。

根据公式:Pt=P0(1+α+β)t。

其中，Pt为设计户籍总人口；P0为现状总人口；α为自然增长率；β为机械增长率；t为设计年限。

本工程设计年限为2017年—2030年，至设计期末2030年，计算得出：

规划常住人口：Pt=3 358×(1+22.4‰)13≈4 479人。

村庄人均最高日综合用水定额取250 L/(人·d)，用水时变化系数1.9，则最高日需水量Qd=4 479人×250 L/d=0.112万m3/d；最高日最高时设计流量Qh=0.112×104×1.9/24/3.6=25 L/s。

根据GB 50974—2014消火栓给水及消防栓系统技术规范，村内消防按同一时间内的火灾次数为1起，一起火灾设计流量为15 L/s。

经计算核定社区最高日用水量为1 120 m3/d，社区最高时用水量为88.65 m3/h。

管道均采用与其相应的平均经济流速设置管径，即：DN100 mm～400 mm时为0.6 m/s～0.9 m/s，DN≥400 mm时为0.9 m/s～1.4 m/s。根据海曾·威廉公式核算，本次设计配水干管的管径取DN200，管道流速为0.78 m/s。

2.3 支管管径的确定

由于嶝崎社区目前是代抄入户，现状水表较为分散且均为埋地表箱，不利于抄表和管理，因此本次改造范围为从周边市政管道的接驳口到用户用水点，包括用户表后支管。

管径的计算：根据GB 50015—2003(2009)建筑给水排水设计规范第3.6.4，住宅建筑的生活给水管道的设计秒流量计算如下：

1)根据住宅配置的卫生器具给水当量、使用人数、用水定额、使用时数及小时变化系数,按下面公式计算出最大用水时卫生器具给水当量平均出流概率：

其中，uo为生活给水管道的最大用水时卫生器具给水当量平均出流概率，%；qo为最高用水日的用水定额；m为每户用水人数；Kh为小时变化系数,本次设计取2.3；Ng为每户设置的卫生器具给水当量数；T为用水时数，h。

2)根据计算管段上的卫生器具给水当量总数，按下面公式计算得出该管段的卫生器具给水当量的同时出流概率：

其中，u为计算管段的卫生器具给水当量同时出流概率，%；αc为对应于不同uo的系数；Ng为计算管段的卫生器具给水当量总数。

3)根据计算管段上的卫生器具给水当量同时出流概率，可按下式计算该管段的设计秒流量：

qg=0.2·U·Ng。

其中，qg为计算管段的设计秒流量，L/s；0.2为一个卫生器具给水当量的额定流量，L/s。

经过计算，配水支管的管径取De25～De63。

2.4 水质标准

城市统一供给的生活饮用水水质从出厂水至用户水龙头，均应达到建设部于2006年12月颁布的GB 5749—2006生活饮用水卫生标准的要求。

2.5 水压标准

本工程的控制水压目标如下：满足给水工程服务范围内大部分区域给水干管节点压力不小于0.24 MPa(5层住宅所需水压)；管网末梢供水节点压力不小于0.14 MPa(14 m自由水头)；消防时室外消火栓水压不低于0.10 MPa。高层建筑及局部高地建筑所需水压不作为城市给水水压目标，水压不足的需自设加压泵房加压供水。

2.6 避免水质污染措施

村内存在村民自行打井用水的情况，根据GB 50788—2012城镇给水排水技术规范“3.4.7 供水管网严禁与非生活饮用水管道连通，严禁擅自与自建供水设施连接……”的要求，需采取相应措施避免与自建供水设施连接：

1)本次设计从市政主干管至用户用水点均为新建管道，施工过程中，水表后管道不允许预留接口；

2)待本工程管网建成后，严禁市政供水管与村民自开采地下水连接，避免水质污染；

3)当存在同时用市政管道和打井用水直接引入贮水池时，市政管道进水口应高出溢流水位。

3 农村供水管材选择

目前在国内配水管道中采用比较多的钢管、球墨铸铁管、塑料管，见表1。

《城市供水行业2000年技术进步发展规划》对管材的选择提出了明确的要求，选择管材的基本原则是：能承受要求的内压和外荷载；使用性能可靠，维护工作量少，施工方便；使用年限长；内壁光滑，输水能力基本保持不变；造价低。

通过上述三种管材的综合比较结果：钢管抗腐蚀性能差，防腐麻烦，施工不方便；球墨铸铁管在机械性能、使用寿命以及抗腐蚀方面好，有标准配件，施工方便；塑料管抗外压能力差，适用于小管径，因此本工程推荐DN100及以上采用球墨铸铁管，DN100以下采用塑料管。

表1 三种管材综合比较表

4 水表及阀门的设置

1)水表设置：总管进村口的干管上应设总考核水表，考虑农村用水量不大，可选用宽量程水表；支管上宜设置分考核表但不宜过多，口径不宜大于DN40，分考核表设置过多不仅消耗管道供水能力而且增大了工程造价，对以后的运行管理也带来了很多麻烦。水表应设置在管理方便、不易被破坏、不易被污染的地方，为方便抄表DN15～DN40的水表面到地面的距离为0.15 m为宜，DN50以上水表面到地面的距离为0.30 m为宜。

2)阀门的设置：为了便于日后检修和管理，应在管道中合理设阀门，主要采用闸阀。阀门按以下要求设置：水表前后均需设置阀门；支路管道上宜设置控制阀，支路管道上已设置考核表的水表前后已设置了检修阀可不再设置控制阀；在管道隆起部位宜设置排气阀；在管道末梢宜设置排放阀，排放管道就近接入河道、雨水井或污水井内。

5 结语

农村一户一表制给水工程设计是一个较复杂的工程设计，要根据各村经济、人口及自然环境等因素综合分析，在农村一户一表制给水工程设计时要认真踏勘采集用水情况数据，根据具体的用水情况计算给水设计秒流量。管道口径根据经济流速及最不利点水头确定，并用一处着火时最不利点水头进行校核直到经济合理。合理的设计方案可以降低工程建设费用，减少建成后的运行管理成本，优化农村供水管网，到达用户的水保质保量。