岐山縣山區(qū)供水工程在設計及施工中應注意事項及案例分析

李紅春

（岐山縣城北抽水管理站，陜西岐山 722400）

1.山區(qū)供水特點

岐山縣位于關中平原西部，北接麟游，南連太白，東與扶風、眉縣接壤，西與鳳翔、寶雞市陳倉區(qū)為鄰，南北長53km，東西寬30.5km，總面積856.45km2?？h境內地形復雜，類型多樣，山、川、塬兼有。北依千山，南接秦嶺，中部為臺塬川地，渭河、韋水河由西向東流經其間，形成“兩山夾一川，兩水分三塬”的自然地貌。全縣山區(qū)面積325km2，占總面積的38%，由于受地形地貌限制，山區(qū)村民一般沿川道河流或溝道分散居住，供水工程一般以組為單元設立供水系統(tǒng)，水源一般選擇就近泉水或河水作為供水水源，經凈化處理后采用集中供水方式供水到戶。山區(qū)供水系統(tǒng)具有用水規(guī)模小、輸水管線長等特點。

2.案例分析

2.1 工程概況

澇川村西方組位于岐山縣西北部的千山淺山區(qū)溝道內，西與鳳翔縣接壤，北與麟游縣相鄰，該組現(xiàn)有村民54戶217人，沿著溝道內的河流兩側分散居住。區(qū)內地勢東高西低，局部地形高低起伏較大。該組原供水工程以溝道內的祝家河河水為水源，取水設施由一個2m3集水過濾池、20m3清水池及潛水泵組成，輸配水管道為鋼管，供水工藝為：潛水泵將水由集水過濾池抽到清水池后，通過重力由東向西自流供水到戶。該供水系統(tǒng)水源及取水設施均運行正常且能保證供水安全，但由于輸配水管道為初建期的鋼管，經過多年運行，鋼管發(fā)生了不同程度的銹蝕、堵塞等，加之地形高差較大、管道水頭壓力過高致使管道時常發(fā)生滲漏、爆管等現(xiàn)象，頻繁的停水維修給群眾帶來了極大的不便。

針對供水系統(tǒng)存在的問題，設計對西方組供水工程進行改造，通過改造輸配水管道改善村民用水環(huán)境，確保當?shù)厝罕婏嬎踩?/p>

2.2 工程設計

本工程在原供水系統(tǒng)的基礎上僅對輸配水管道進行改造，故供水方案仍舊采用自流方式供水入戶。

2.2.1 用水量計算

（1）設計年限

結合當?shù)匕l(fā)展情況，確定岐山縣故郡鎮(zhèn)澇川村西方組供水工程設計年限為10年。

（2）設計人口

設計用水居民人數(shù) P=P0（1+γ）n

式中：P0—供水范圍內的現(xiàn)狀常住人口數(shù)，217人；

γ—設計年限內人口的自然增長率，根據(jù)當?shù)亟陙淼娜丝谧匀辉鲩L率確定為0.006；

n —工程設計年限10年。

則：P=217×（1+0.006）10=230人。

（3）居民生活用水量

W = Pq/1000

W=設計用水居民人數(shù)230×50/1000=11.5（m3/d）

q—最高日居民生活用水定額。本工程所在地為陜西省黃土溝壑區(qū)，設計用水條件為水龍頭入戶，有洗滌池，其他衛(wèi)生設施較少，根據(jù)《村鎮(zhèn)供水工程技術規(guī)范》最高日居民生活用水定額取值范圍為 50～80L/d·人，由于該工程地處山區(qū)，生活水平較低，因此結合當?shù)鼐唧w情況最后取值50L/d·人。

（4）管網漏失與其它未預見用水量

根據(jù)規(guī)范：管網漏失水量和未預見水量之和，宜按上述用水量之和的10%～25%取值，村莊取較低值、規(guī)模較大的鎮(zhèn)區(qū)取較高值。結合當?shù)匕l(fā)展情況取15%。

管網漏失水量和未預見水量之和=按上述用水量之和的15%=1.73（m3/d）

（5）供水規(guī)模

供水規(guī)模（即最高日供水量）=居民生活用水量+管網漏失水量及其它未預見用水量=13.23（m3/d）。

本工程供水規(guī)模最高日用水量13.23m3/d，根據(jù)《村鎮(zhèn)供水工程技術規(guī)范》的相關規(guī)定，當供水規(guī)模小于200m3/d，全日供水的供水工程時變化系數(shù)K時取值范圍為2.5～3.0，根據(jù)本工程用水人口和用水條件這里K時取3.0，則最高日最大時供水量為1.65m3/h。

2.2.2 輸配水管網設計

（1）管材選擇

目前，農村供水工程中常用供水管材有硬聚氯乙烯塑料管（PVC-U）以及給水聚乙烯管（PE）。

硬聚氯乙烯塑料管優(yōu)點是重量輕，輸送阻力小，耐化學腐蝕性能強，安裝方便，節(jié)省能源，使用壽命長等；缺點是管材剛度及抗壓穩(wěn)定性略差，對管道覆土及基礎要求較高，配件價格較高。給水聚乙烯管既有良好的剛性，又有良好的韌性，對管道基礎的不均勻沉降適應能力非常強，抗震性能優(yōu)良。

給水聚乙烯管優(yōu)點是管道內壁光滑，不結垢，具有抗紫外線、抗沖擊、耐磨損、耐低溫能力強，并且有良好的抵抗快速裂紋傳遞能力；缺點是施工環(huán)境要求高。

經過對兩種材料的性能進行分析對比，同時考慮項目區(qū)地處山區(qū)，地形復雜且坡差較大，為了保證工程長期安全發(fā)揮效率，確定選用高密度聚乙烯管材（PE管）。

（2）輸配水管網布置

輸水主管道：由清水池接入，沿西陳水泥路向西鋪設到集中居住點村口，全段共長4200m，按照“保證供水安全的前提下，采用經濟管徑進行供水”的設計原則，將全段分為三種管徑鋪設，第一段從0+000～1+374為DN50PE塑管，第二段從1+374～2+744為DN40 PE塑管，第三段從2+744～4+200為DN32 PE塑管，管道公稱壓力均為1.6MPa。根據(jù)管道布設情況，設計沿途安裝控制閘閥2個、排氣閥9個、減壓閥2個、排水閥2個，砌筑各類閘閥井15座。

配水管網：根據(jù)實際地形及村民居住的自然村分布情況采用樹枝狀布置，按照供水區(qū)域的分布情況，以及為售后維修安裝方便，管線走向盡量沿橋、公路、溝渠、機耕路等，以最短的管線覆蓋最大的供水范圍。工程共鋪設DN25PE配水管道966m，管道公稱壓力為1.6MPa。

（3）管網水力計算

該供水工程為自流供水系統(tǒng)，從輸水主管道始端到配水管道末端全長4623m，輸水主管道始端設計高程為1046.50m，配水管道末端設計高程為967.12m，經水力計算全段管道水頭損失為31.12m，兩處減壓閥共減壓30m，則管道末端自由水頭為1046.50-967.12-31.12-30=18.26m，完全滿足《村鎮(zhèn)供水工程技術規(guī)范》（SL310-2014）“配水管網中用戶接管點的最小服務水頭，單層建筑物可取10m”的要求。

2.3 工程實施后存在的問題

工程實施后，在試運行過程中發(fā)現(xiàn)當下游村民同時開啟多個水龍頭時，上游村民的水龍頭出水量就會立即變小或斷水，致使村民用水安全無法得到保證。后經設計、施工及管理單位專業(yè)人員多次入戶測試分析，認為問題存在的原因可能有以下幾方面：

一是工程輸水主管道總長4200m，管道選用DN32～DN50 PE塑管，配水管道全部采用DN25 PE塑管，由于主管道管線較長且管徑偏小造成了供水系統(tǒng)輸水量不足；

二是雖然輸水管道上安裝有排氣閥，但因管道較長且沿線地形高低起伏變化多端，若有一處排氣閥安裝位置發(fā)生偏差就會使管道內空氣無法通過排氣閥全部排空，從而減小管道輸水能力；

三是管道在施工中可能因操作不規(guī)范使管道連接部位管道內徑縮小，從而減小了過流斷面；

四是存在管內堵塞等其他原因。

2.4 解決措施

根據(jù)供水系統(tǒng)運行中存在的具體問題，設計單位提出了兩種解決方案：

方案一：重新鋪設輸配水管道，輸水管道全部鋪設為DN50PE塑管，配水管道給單戶或2～3戶農戶供水時管徑選用DN25 PE塑管，如果居住農戶在4～9戶（居住點最多的農戶9戶）時選用DN32 PE管道，同時重新校核排氣閥安裝位置及數(shù)量。

方案二：在工程現(xiàn)狀基礎上，在蓄水池旁的控制閘閥井內增設一臺管道泵，管道泵安裝時與原控制閘閥并聯(lián)，在首次通水時利用首部加壓設施強行排除管內空氣，當管內充滿水后即可關閉管道泵，與此同時開啟自流供水系統(tǒng)控制閘閥利用地形差進行自流供水。

針對兩種方案進行比較分析，方案一優(yōu)點是輸配水管道管徑增大后輸水能力得到提高，能夠滿足農戶用水量要求；缺點是工程投資增大，而且工程施工工期加長，影響村民正常生活用水。方案二優(yōu)點是節(jié)省投資且施工簡便；缺點是實施后可能效果不顯著。為了減少工程重復投資，經設計方、施工方和建設方多方協(xié)商確定，優(yōu)先選用方案二對工程進行整改。

2.5 實施后效果

工程按照方案二在水池旁的控制閘閥井內增設了1臺KQL20/160-1.1/2管道泵，與控制閘閥并聯(lián)安裝，在首次通水時先開啟管道泵進行加壓輸水，當整個輸水主管道充滿水后關泵，同時打開自流供水系統(tǒng)控制閘閥利用重力輸水供水到戶。工程整改后經過實際運行證明，戶內水壓及水量均能滿足村民用水需求，徹底解決了供水斷流的問題，因此該方案實施后效果顯著。

3.結論及注意事項

通過澇川村供水工程施工后存在的問題，使我們深刻的體會到，在山區(qū)供水工程中雖然設計方案在理論上合理，但因地形復雜使供水系統(tǒng)在實際運行中會出現(xiàn)一些不可預計的問題，因此在山區(qū)供水工程設計及施工中應特別注意以下兩點：

3.1 精心設計，提供合理方案

山區(qū)地形復雜，地勢凹凸起伏及自由落差較大，加之輸水管線較長，管道系統(tǒng)容易被管內氣體、雜質等堵塞，因此在設計中首先要根據(jù)地形條件因地制宜合理布設管線；其次輸配水管道管徑的確定要在水力計算的基礎上選擇管徑較大的管材，用充足的輸水能力滿足用水需求；再次要嚴格按照規(guī)范要求設置排氣閥、泄水閥、減壓閥等設施，保證管道系統(tǒng)水流暢通，滿足群眾用水要求。

3.2 嚴格施工，確保工程質量

良好的工程質量不僅要有好的設計方案，更要有嚴謹?shù)氖┕ぶ贫?。山區(qū)地形復雜，尤其是長距離輸水管道的鋪設，要嚴格按照設計方案進行施工，準確控制排氣閥等附屬設施的安裝位置和數(shù)量，否則就會影響工程正常發(fā)揮效益，并無法保證群眾用水安全。