饮用水供水项目集中供水管网设计研究

邢亚鹏

（广东三农工程技术有限公司，广东 惠州516000）

近年来，我国社会经济发展非常迅速，居民饮用水条件也得到明显改善，而饮用水供水项目安全工程建设是当前社会发展的重要方向，同时也是居民尤其是农村居民生活的愿望。饮用水供水项目中，集中供水管网投资占比为50%~80%，优化设计集中供水管网能够产生更高工程收益，所取得的经济效益非常明显[1]。文章以广东省某供水项目为例，分析探讨饮用水供水项目中，如何优化设计供水管网，以期能够实现居民生活饮用水的安全性和集中性。

1 工程概况

某供水项目位于广东省南部，现阶段，该项目各行政区域供水系统表现为：数量多，规模小，无法保障供水水量与水质，工艺落后，而且日常管理不足，很多供水工程能够达到预期规模，然而，普遍存在水源水量不足、供水量短缺和水源过滤消毒技术落后等诸多问题[2]。供水网络无法紧跟经济现状，乡镇周边的自然村或者行政村居民用水大多是打井引水，或者在附近山溪临时取水，未创建集中、安全的供水网络。

2 供水管网布置原则

1）为保证饮用水供水项目管网合理设计与分布，要确保线路避免太长，并且还要当地经济建设标准相满足。

2）设计树枝状供水管网。但对于条件较好或者规模较大的项目，应采用树枝状和环状相结合的布设格局。

3）管线应在原有道路旁布设，在管线布设过程中，要注意将生物污染、有毒物以及腐蚀性等危害性路段避开，若必须穿越，则要严格做好相关防护措施。

4）若地形高差比较大，则要将减压设备与压泵站创设在最佳位置，以分压供水为设计原则，同时满足供水水压要求[3]。

3 饮用水供水项目供水管网的设计

3.1 科学选择饮用水水源

水源选定在当地河流干渠取水，以周边水库为取水源，该水源点的雨水集中面积共39.6km2。在电站发电取水下游处距离900m 的位置取水，由于电站发电会在某种程度上影响到下游居民灌溉用水和水厂用水，所以需要加强管理电站发电用水情况，在枯水期，应先为当地居民生活用水提供保障。基于水厂取水点位置和行政村分布，与供水管网建设单位所提出的意见相结合，在山坡上创建水厂，通过该水厂向周边各自然村提供生活饮用水，水厂创建方案为：该项目的水厂在村庄附近的山坡上，该水厂面积共计1670m2，水厂所在地坪的高度为215.3m，厂内的建筑物有净水设备、管理房、水质清洁池和相关附属建筑物。水源点干渠的位置设分水口，通过供水管道将饮用水输送到新建的水厂，未经处理的水通过净水设备净化消毒流入清水池，经清水池的配水管网向各自然村提供生活饮用水[4]。

3.2 地质分析

该供水项目，所铺设的输配水供水管网长度共计73.26km，实际布设范围存在非常小的地形起伏变化，而且地质情况比较简单，在布设供水管网工程中，所涉及土层为地下月1.0~1.5m 的范围，沿线地层分别是第四系的残坡积砂质黏土和第四系的冲积层粉质黏土，具有优越的地质条件，对于管网的铺设较为适宜。所创建的水厂表层裸露层属于第四系残坡积砂质黏土，具有密实性与可塑性特征，该地层之下属于泥盆系上统粉砂岩，水厂建筑物创建在第四系残坡积的沙质黏土层，其承载力与水厂创设要求相符合，应强化防护处理厂区与山体相接近的边坡、山体外侧回填边坡，以保证其稳定性[5]。

3.3 确定供水范围

该项目的供水受益者达到27156 人，当地供水建筑物有：1 座新建的饮用水厂，其中包括1 套净水设备、1 座清水池以及1 座管理房，配备有73.15km 的供水管网。该水厂将供水规模设计在每日3500m3的量。依照广东省《村镇供水项目技术规范》，该供水工程属于III 型工程，水厂建筑处于3 级，供水标准设定是20a 一遇，而校核洪水设计标准则为50a 一遇。

3.4 供水管网径流量计算

基于径流计算成果，获得当地降水量年径流深，根据以下公式，将多年径流量平均值计算出来：

式中：hp指的是年径流深，单位为mm；0.1 指的是单位换算系数；F指的是集水面积，单位为km2。表1 为不同水源的径流量均值。

表1 项目多年径流量平均值

3.5 设计管网供水规模

3.5.1 创建设计标准

当地所创建水厂的供水规模设定在3500m3/d，基于广东省《村镇供水工程技术规范》，将该饮用水供水项目类型归为III 类，设计标准为：

1）防洪标准。与当地水文条件、区域气候特征相结合，供水标准设定是20a 一遇，而校核洪水设计标准则为50a 一遇。

2）水量标准。遵循广东省《村镇供水工程技术规范》，饮用水工程项目水源的取水量保证率设定在96%。

3）水质标准。遵循广东省《村镇供水工程技术规范》，全域居民集中供水地表水源和水质必须与《地表水环境质量标准》相符合，且供水水源必须符合广东省《生活饮用水卫生标准》要求[6]。

4） 水压标准。符合居民接管点服务水头最小值，即：两层建筑物应在12m，单层建筑物应在10m，三层及三层以上，每增加一层，水头就增加4m。除此之外，消防栓水压最低要10m 以上，用户水龙头静水压最大要在40m 以下。

3.5.2 计算需水量

用户需水量设计主要包括工业需水量和生活需水量，在预测分析生活需水环节，应根据相关规范要求，与城镇化率、区域经济发展和人口自然增长情况等诸多因素相结合，对规划需水量与年受益人口数进行预测，此次设计对象为乡镇和自然村供水，结合工业节水规划，工业用水需要综合考虑到企业用水量，根据广东省《村镇供水工程技术规范》中相关规定，明确计算企业用水量。设计需水量环节，应对以下关键数据展开计算：

1）供水人口。该饮用水供水项目建设所涉及到的用水区域有镇区和八个行政村，共计27156 人，根据以下公式计算供水人口：P=P0(1+r)n+P1，该公式中，P0指的是供水范围的常住人口，而r则指的是设计年限人口增长率，根据近些年当地的户籍人口增长率，明确当地年限人口增长率是5.76%。公式中的n指的是工程设计年限，此处将年限设定为10a，P1而指的是设计年限人口机械增长。

2）居民生活用水量。计算当地居民生活用水量公式为：W=P·q /100。以上公式中，W 指的是居民日常生活用水量，单位为m3/d；而q 指的是居民生活用水最高额，广东省规定，镇区居民生活用水最高量为每日每人100L，而农村生活用水最高为每日每人80L。

3）公共建筑用水量。当地公共建筑日常用水量，则根据居民生活用水比例的10%确定，而农村公共建筑用水量则为农户生活用水比例的5%。

4）供水管网漏失及未预见性用水[7]。根据企业用水、居民生活用水、消防用水和公共建筑用水和的25%，为供水管网漏失和未预见性水流量。

5）供水规模和生活需水。消防用水量+居民生活用水量+建筑用水量=生活需水量。生活需水量和供水管网漏失和未预见性水流量合计为工程供水规模。该饮用水供水项目的需水量为每日3493.25m3，水厂供水规模为每日3500m3。

3.6 设计净水工程

基于安全集中供水视角，对净水工程进行设置，通过一体化净水设备，对水厂内的原水展开净水处理，饮用水完成净化后进入水厂的清水池，通过二氧化氯装置过滤消毒清水，完成消毒工作后，通过配水管网向当地居民输送。该工程选择一体化净水器处理，处理净水器的规模是每小时180m3。

3.7 设计配水管网

在设计配水管网环节，首先计算水力，基于管网布置特点、供水方式以及供水规模等计算管网水力，局部自然村水压无法满足服务水头最小值为12m 的要求，仅符合一楼用水需求，依照主管部门与业务要求，该设计未应用加压措施；其次选择管材，综合对比不同管材的施工条件、管道强度、造价以及抗腐蚀性等因素，最终选择PE100 配水管；再次障碍物穿越。该饮用水供水项目所穿越障碍物包括桥梁、河流等，具体穿越方法是在桥梁中架设配水管网，将镇墩设在桥头，所用管材为衬塑钢管。

4 设计成效

通过对当地饮用水供水项目进行设计，实现了全域集中统一供水，与专业管理人员、机构相配合，在很大程度上提升了饮用水供水量，精选水源过程中，对现代化净水处理设施进行设置，对水源进行了有效过滤与消毒处理，为当地居民安全用水提供了切实保障。

5 总 结

总而言之，饮用水安全与居民生活品质、身体健康等息息相关，是需要被高度重视的核心问题。所以有关部门要与当地实际情况相结合，切实规划和设计饮用水供水管网，通过集中供水工程，实现当地用水技术指标与经济指标的综合论证，明确供水规模，充分发挥饮用水供水工程的应用效益，对带动当地经济发展具有重要意义。