五大连池市山区农村饮水安全工程设计问题的探讨
2010-07-03杨红艳杨红宇
□ 杨红艳 杨红宇
五大连池市位于北纬48°17′~49°10′,属寒温带大陆性气候,全年平均气温-2℃至5℃,有记录显示最低气温48℃,最大冻深为2.9米。
五大连池市农村饮水安全特别是山区农村饮水安全工程的设计,在十几年的工作中积累了一定的经验,通过以下几个方面进行探讨。
一、工程标准
(一)水量标准
根据《五大连池市农村饮水安全工程技术要求》,居民最高日生活用水定额,山区不超过60L/(每人·每天);平原区与小域镇不超过100L/(每人·每天);单村供水工程设计年限原则上是20年。其他用水量考虑公共建筑用水量,牲畜用水量,企业用水量,不可预见用水量及管网漏水损失量,消防用水量,但不得因考虑消防用水需求而影响饮用水供水系统本身的正常安全运行,因此在供水规模小的单村供水村屯可不计消防用水。
(二)安全标准
随着经济社会的发展,农民生活水平的提高,饮水工程标准也要适当提高,所谓饮水安全,不仅限于“有水”喝,而且要“安全”,符合《农村饮用水安全卫生评价指标体系》,从水质、水量、方便程度和保证率4项指标保证饮水安全。因此,五大连池市农村饮水安全工程是按供水到户设计,只有对村屯规模过小,人口少,取水和供水管网投资高的单村供水工程,结合区内搬迁计划,建集中供水点,满足人力取水要求。
(三)水质水压标准
供水水质达到《生活饮用水卫生标准》 (GB5749-2006) 的要求,并符合生活饮用水卫生监督管理条例的规定。水压标准为:配水管网中用户按管点的最小服务水头,单层建筑物可为5~10m,两层建筑物为10~12m,两层以上每增高一层加3.5~4.0m;用水户水龙头的最大静水头不超过40m。消火栓设置处的最小服务水头不低于10m。
在设计过程中,在水量满足消防栓设置要求的地区,以用户按管点的最小服务水头设计,以消防用水的最小服务水头进行校核。对单村供水工程,水量往往不满足消防栓设置要求,仅以用户的最小水头控制。
二、供水形式
五大连池市山区村屯规模相对较小,人口少,村屯分散,饮水安全工程采用单村供水形式。
供水系统可分为重力供水系统和压力供水系统。山区地形起伏大,如果水源在高处,可以利用地势差自流供水或部分自流供水。供水范围地形高差较大,则采取分压供水,水源在低处需采取压力供水,多采用清水池加二次加压变频供水及高位水池等方式。
三、水源选择
五大连池市村镇供水中没有以地表水为水源的供水工程,山区农村饮水安全工程供水水源以深层地下水为主要饮用水源。在选择地下水作为水源时,要对取水的合理性、水量、水质,以及取水对周边环境的影响等方面做出评价,编写出水资源论证报告。根据近几年饮水工程取水经验,新建机井在保证一定取水深度以及黏土球封孔深度条件下,可保证深井水水质,不受表层水的影响。
四、输配水管道设计
(一)管材选择
目前在饮用水管道输送方面,有多种材质可供选择。农村饮水安全工程的供水规模相对较小,所用的管材主要有钢管(sp)球墨铸铁管,硬聚氯乙烯 (pvc-v) 管,聚乙烯 (PE)管。根据五大连池市几十年农村自来水工程施工经验,聚乙烯(PE) 管除具有pvc-v管的优点外,该管属柔性管,对小口径管可采用塑料管件、铸铁管件等方式连接,铺设方便,可将管道连接长达数百米铺设。
常用的给水聚乙烯管有DN32-DN500多种规格,埋地聚乙烯管应选用最小要求强度(MRS)不小于8.0MPa的聚乙烯混配专用料生产的管材和管件。
(二)山区管道设计的几个问题
1.重力供水问题。其管径应按输水管和管网通过设计流量时,供水起点至控制点的水头损失总和等于或略小于可利用的水头来确定,但山区往往高差大,还应考虑其流速问题,按照静压进行复核。
2.管道压力问题。管道的工作压力由管网水力计算得出,根据工作时的最大动水压力和不输水时的最大静水压力确定。在经济流速0.6~0.9m3/s范围内,运行中残余水锤压力增值不超过0.3~0.4MPa,当聚乙烯管设计压力为工作压力的1.5倍时,就是同时考虑了最大工作压力和残余水锤压力的结果。
另外,考虑山区地形高差,管道的使用寿命要求,一般山区的管材压力建议不小于0.8MPa。
3.管道埋深问题。五大连池市山区最大冻深一般在2.85~2.90之间,如何解决好管道埋设问题,近几年我们采取如下三种方案:
一是土层及碎石厚度达到或超过了3m的按3m深控制施工。
二是土层及碎石厚度在2~3m间的采用上覆土层办法使管道上覆土层满足3m半径的要求,见图1。
三是土层及碎石层在0.5~1.5m间的采用设管道发泡保温层的方法,进行浅埋施工。