武朝阳

(辽宁省朝阳市北票市基层水利管理总站，辽宁 北票 122100)

北票市地处辽西地区，降雨稀少，地下水位大幅下降，饮水安全已影响和制约当地经济的发展。为提高村民供水量，改善村民饮水质量，秉持“着力提高引水水质，大力保障民生安全”的原则，通过对配水管网更新改造，保障北票市居民生活饮水安全。

1 项目区概况

辽宁北票市地处辽西地区，降水稀少，地下水位下降严重，原有水源工程不能满足供水要求。通过对地下水储水情况进行勘察，重新建设水源及配水管网，满足项目区内农村用水需求。项目涉及14个乡镇，25个行政村，项目完成后可解决全市7345人农村饮水安全问题。为此，本文选取项目配水管网进行设计和施工分析。

2 配水管网设计

2.1 管网布置

根据各项目区内的现状情况以及水源位置，考虑减少管材用量，节约投资，优先利用地形地貌优势，将管网布设成“丰字”型或“梳子”型，对配水管网敷设进行优化，尽量避免管线布置绕弯路和较大波动。尽量减少水泥路面的破坏，依据实际地形择优布置输水管线。同时，考虑后期维护难易程度，尽量避开主要城市道路，不破坏现有建筑，便于配水管线的布置和维修。

2.2 管线确定

该区域居民区和商业区及主要道路已修建完成，且通过现场实地考察，调研当地水文资料和气象资料，提出两种配水管网线路敷设方案。

方案一：避开主要交通干道，选择下农田或相对空旷场地进行配水管网敷设。即不破坏城市主要道路，也不影响交通正常运行，更方便于日后维修管理。但考虑到敷设管道所需占用空地，则需要支出一定的占地补偿费用，施工工期也极易受到自然条件的限制和影响。

方案二：根据当地已有的主要道路路边进行配水管网敷设，需对路面进行切割破坏，再进行配水管网的敷设，敷设完成后再重新恢复道路。此方案可避免占用耕地，减少占地补偿费用，但由于管道敷设于道路下，比较不利于日后修理和维护，增加了配水管网养护的难度。

综合考虑上述两种配水管网线路敷设方案，在保证配水管网敷设的情况下，优先考虑节省施工成本以及后期维护运行的难易程度，最终确定方案一为最优敷设方案。

2.3 管材选取

首先，饮用水安全工程对管材最主要的要求是无毒无害，不会对水质造成二次污染，保障水资源的安全供给。其次，优先考虑管材质量好，承压耐压性好，不易腐蚀，不易损坏的管材。本项目选取市场中较为常用的聚乙烯塑料管、薄壁不锈钢管和无缝紫铜管进行比较分析，见表1。硬聚氯乙烯管的使用寿命更长，耐腐蚀能力更强，且对水质污染最小，可有效保证输配水的安全。因此配水管网管材推荐选用聚乙烯塑料管(PE)。

表1 配水管网管材参数对比

根据表1管材的对比，薄壁不锈钢管具备良好的耐磨性和安全性，且不存在二次污染，但价格较为昂贵。无缝紫铜管具备耐腐蚀较高，杀菌效果好的优点，但服役时间较短，老化漏水问题较为严重。聚乙烯塑料管(PE)耐腐蚀性强、服役时间长，可二次回收，安装简单方便，价格也较为低廉。综合考虑本项目所需承压要求，所以最终选择PN1.0MPa聚乙烯塑料管(PE)作为配水管管材。

2.4 配水管网参数分析

2.4.1配水管网流量计算

根据供水工程规范设计规定的用水定额要求，配水管网的设计流量可按下式计算。

QDmax=KD×QDave

(1)

(2)

式中，QDmax—最高日用水量，m3；KD—日变化系数，取1.3；QDave—平均日用水量，m3；QHmax—最大时用水量，m3/h；KH—时变化系数，取2.2；T—运行时间，h，取24h。最终计算得到日最高用水量为1123m3。即取北票市农村饮水工程配水管网设计流量为103m3/h。

2.4.2配水管网水力计算

本次工程项目水源均选用地下水，根据各项目区内的现状情况以及水源位置，并考虑减少管材用量，对配水管网敷设进行优化，尽量避免管线布置绕弯路和较大波动。配水管网管径可按下式计算。

(3)

式中，D—配水管管径，mm；Q—配水管段设计流量，m3/s；V—配水管内流体流速，m/s。

根据配水管网管径和流量可计算沿程水力损失，计算公式如下。

(4)

式中，hl—沿程损失，m；Q—配水管段设计流量，m3/h；d—配水管管径，mm；L—管长，m；f、m、b—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94800、1.77和4.77。局部水力损失则取其10%计即可。

3 配水管网施工分析

3.1 配水管路施工

配水管路进行敷设时需进行土方开挖，其中：土方挖深1.70m，石方挖深1.75m，并需根据土质状况进行适度放坡。单条管路沟开挖底宽为0.7m，双管管路沟开挖底宽按1.0m计。土方段回填时利用原有开挖土方进行回填。石方段先回填0.1m沙垫层再进行管路铺设，管道顶部0.3m范围内应用细砂土回填，最后土方回填。管路沟施工时拆除水泥路部分施工后需进行水泥路面恢复，该部分回填土的压实系数不应小于0.95。还需考虑管路铺设时穿过公路，应采用定向钻穿管方式。

3.2 配水管网施工概算

本项目在施工前做好充分的施工概算和施工准备，以“低能耗，无污染”为原则。施工时尽量避免能源浪费，以及施工费用的支出。合理科学安排施工顺序，充分利用项目区地理优势及地貌环境，减少管线施工的浪费，尽量保障管线长度最短，以降低施工成本。对耗电量大的机电设备进行周期检测，做好安全保障工作。最终，配水管路敷设预算则主要集中在干管和支管管路安装中，见表2。

表2 配水管路敷设资金概算

4 可行性分析及风险评估

4.1 可行性分析

经济内部收益率：

(5)

经济净现值：

(6)

式中，EIRR—经济内部收益率；ENPV—经济净现值，万元；B—年效益，万元；C—年费用，万元；n—计算期，年；t—计算期各年序号；(B-C)t—第t年的净效益，万元；is—社会折现率，取7%。

经济效益费用比：

(7)

式中，EBCR—经济效益费用比；Bt—第t年的效益，万元；Ct—第t年的费用，万元。

根据上述计算公式，可计算出本项目经济效益费用比为1.22，该数值大于1.00，即可判定该项目在经济上是科学合理的。

4.2 风险评估

本项目在建设过程中存在的潜在风险因素的来源主要有以下两种：项目对社会及民生问题产生的负面影响和项目与社会的互适性影响。为有效减少可能出现的社会稳定风险，实施前要向村民宣传农村饮水安全政策，并进行民情调查，同时要安排好工程施工时间，尽量减少对农民田地破坏。

5 结论

本次农村饮水安全工程配水管网系统设计和施工，在项目实施过程中，通过配水管网敷设方案比对，配水管网施工及水力计算，达到项目可行性和风险最低，以此验证了该项目的可行性和经济性。项目实施后，可有效解决北票市14个乡镇，25个行政村的农村饮水安全难题，每日供水量达1123m3，有效解决了村民饮水问题，保障了当地居民饮水安全。