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摘要:根据对阜新市老旧住宅小区供水设施的相关调查，得到了目前各老旧小区的供水设施现状存在着设施陈旧、性能差、老化严重等众多相关问题，基于上述问题对各老旧小区的二次供水加压泵站，供水管网以及室内供水设施等进行了改造，并对其工程项目的效益进行了分析，结果表明经济、社会、环境效益都很突出。
关键词:二次供水加压泵站;供水管网;供水设施
市政管网系统是城市发展的重要命脉之一，几十年的发展让城市的供水系统也已经有了质的飞跃。许多区域的管网系统已经满足不了人民日常生活的需要，特别是一些老旧小区的供水系统。这些小区楼龄普遍偏长，管道也严重老化，水管口径也不大，特别是很多老旧住宅区甚至缺乏二次加压设施，这些都严重影响了日常的供水质量及供水系统的正常运行，亟待有效改造与优化。现如今，二次供水改造分阶段持续推进，用户端水质有了明显改善，理顺了二次供水管理体制，取得了显著的社会效益［1］。“十二五”时期的《阜新市给水工程专项规划》从水源及水厂建设、供水管网改造与建设、二次供水规划、水质达标提升、水资源保护、节能降耗信息化建设等方面进行了科学规划，合理布局并指出了城市供水发展的战略目标和发展重点。其中在管网改造与完善管网布局建设、节能降耗与信息化建设等方面均提出了具体的目标和实施计划［2］。
1项目背景
1.1城市概况
阜新市位于辽宁省的西北部，地理位置在北纬41°41'～42°56'，东经121°01'～122°56'之间。阜新地区属温带中干旱大陆性季风区，降雨量少且集中，蒸发量大，温差变化大，主要气候特征是冬季寒冷少雪，夏季炎热多雨。阜新地区水文流域由辽河流域和大凌河流域构成，辽河流域包括饶阳河阜新地区水文地质条件简单，地下水不甚丰富，而且分布极不均匀。
1.2城市供水设施现状及存在问题
1.2.1二次供水加压泵站现状
由于阜新市市政供水管网压力偏低，平均压力约0.06MPa，为满足用户水压需求，在每个小区需建二次加压泵站来二次提升水压。阜新市到目前共有二次供水加压泵站218座，最早的加压泵站建于二十世纪八九十年代，主要服务于阜新市区、清河门区、新邱区的居民二次供水。大部分二次加压泵站为单机运行，没有备用机组，且多为工频运行的高能耗老旧设备，从而导致供水保障率低，二次供水成本明显提高，局部楼层居民出现“水荒”现象。调节水箱均为钢板水箱，腐蚀老化、结垢严重，时常发生铁离子指标超标及铁细菌繁殖的现象［3］，土建设施陈旧、卫生条件较差，很大程度上影响水质的安全问题。
1.2.2小区供水管网现状
阜新市现有小区室外一、二次供水管网约980km，部分二次供水管网因建设年代较长，管径偏细，且管材大部分为钢管，造成管路腐蚀老化严重，特别是老旧小区二次管网跑、冒、滴、漏事故频发，二次管网漏失率居高不下［4］。老旧管网的供水材质标准受当时行业水平限制且年久老化，存在着严重的二次污染［5］。这些腐蚀老化严重、存在二次污染问题的供水管路不仅给居民用户吃水带来极大的困难，并存在着水质安全隐患问题，同时也造成了巨大的水资源浪费和经济损失。目前老旧住宅小区供水设施改造一期工程已改造完成64.87km老旧小区管网。二期工程计划改造老旧小区管网87.2km。
1.2.3室内供水设施现状
阜新市居民住宅的室内给水设施是随着建筑物的建设而安装的，大部分室内供水设施从未改造更新过。室内管道管材根据建设的不同时期，采用的管材标准也不尽相同。90年代以前，均采用焊接钢管和镀锌钢管，该种管材使用寿命短、极易腐蚀老化。近年来，随着管材行业的发展，室内管道已基本采用PPＲ塑料或UPVC塑料管。据市自来水公司提供的2013年居民用水户数调查表和用户供水设施完好情况调整表统计，全市共有居民住宅3950栋，居民用水户285190户，其中老旧住宅楼2527栋，居民141589户。这些老旧住宅楼建设于二十世纪八九十年代，管材均为焊接钢管和镀锌钢管。由于物业和产权单位弃管弃修等历史遗留原因，造成室内管道老化腐蚀、结垢严重，跑、冒、滴、漏和停水、吃不上水的现象经常发生，居民怨声载道。有些小区住户没有安装计量水表，迫使供水企业只能按人口估量收费，有的小区虽有计量水表，但水表老化严重，无法正常进行计量。有些不法分子通过私自拆除户内水表或偷拨表针等方式以达到偷水窃水的目的。还有部分居民阻碍收费人员进户查表，这些都造成供水企业水费回收率持续下降。
1.2.4城市供水设施存在的问题
1)二次加压泵站水泵效率低，能耗高，供水能力低，造成二次供水成本增高，供水保障率低，部分楼层出现水荒。调节水箱腐蚀严重，土建设施陈旧，卫生条件差，存在水质超标及二次污染隐患。2)部分住宅区室内供水设施及室外二次供水管网老化严重，供水管道管径普遍偏小，供水能力过低，管材陈旧落后，部分室内外给水设施因年久失修，腐蚀、结垢现象严重，缩小了管道的有效过水断面，水力条件极差，部分入户管敷设于室内地沟中，存在严重的水质安全隐患，以现有的室内外供水设施状况，为尽可能满足居民日益增长的用水需求，只能通过改造二次加压泵站提高二次管网压力，但水压的提高伴随而来的是管网事故率和漏失量急剧增加，造成了部分地区跑水、停水，居民吃不上水等事故频繁发生，据自来水公司提供的统计材料显示，该公司每年要花上几百万元用于改造老旧住宅供水设施。3)大部分居民住宅水表均安装在室内，居民交费意识较差，经常人为的破坏水表正常计量，或拒交水费，给收费工作带来了极大的困难，有些居民节水意识很差，采取违法手段进行偷水滴流等。自来水公司虽然采取了很多措施，但仍不能从根本上解决偷水、少交水费或拒交水费的违法现象。
1.3工程建设的必要性
为满足居民水质、水压的要求，机泵及管网的满负荷运行加大了供水企业的二次供水成本，陈旧落后的土建设施、腐蚀老化的调节水箱、敷设于地沟内的入户水管严重影响到了居民用水的水质安全，频繁的维修给供水企业的生产运营增添巨大的重担，居民住户计量设备老化失灵，部分用户没有计量水表，有些用户交费意识和节水意识极差，通过私自拨动表针、拆除水表等方式达到偷水窃水的目的。从以上多方面分析，老旧住宅给水设施的改造已成为现阶段城市供水设施改造工作的重点，因此，老旧住宅供水设施改造工程势在必行。
2工程设计
2.1设计范围及原则
本次初步设计为阜新市老旧住宅小区供水设施改造二期工程，具体包括二次加压泵站改造设计、小区供水管网改造设计，室内供水设施及计量水表改造设计，改造区域位于阜新市区和清河门区。此次需要改造的老旧住宅共计1231栋65387户居民，占全市居民住宅的23%，故该项改造工程任务十分艰巨，涉及的住宅区点多面广，影响范围大，因此在初步设计时应结合以下原则:1)设计方案应与环境影响、实施进度、工程质量、资金合理利用相结合。2)在设备及材料选用上要贯彻技术先进合理、经济适用、节能高效的方针。3)土建装饰工程中要结合抗震、满足卫生要求，环保、实用、美观的方针。4)管网及附属设计的布置应满足《室外给水工程设计规范》及《城市工程管线综合规划规范》的要求。5)改造原则为在预算资金范围内，不改变原有供水系统，水表出户，供水设施拆旧换新，改善用户端水质［6］。
2.2主要设计工程
2.2.1二次加压设施方案设计及主要工程量
此次需要改造的二次供水加压泵站共35座，均分布于阜新市区，共更新改造DL50，DL65，DL80，DL100，DL150，DL200机泵58套，安装变频器34套，更新不锈钢(食品级)水箱5座，总容积149.25m3，给水工艺改造29项，土建装饰35项。每个加压泵站的改造设计分别从水箱容积的确定，水泵的选择，泵站布置和泵站改造工程量几部分计算来进行。
2.2.2小区供水管网改造方案及工程量
根据阜新市老旧小区的供水现状，将此次需要改造的区域共划分为37片。本次小区二次管网改造设计按小区居民户数及用水定额重新核定管径，并按《城市工程管线综合规划规范》要求重新布设二次管网，同时根据《室外给水工程设计规范》设置相应数量的消火栓及检修阀门，消火栓采用SA100/65－1.0型，阀门采用D343X－10型软密封蝶阀，管材采用PE100给水塑料管。该项工程共改造老旧小区二次供水管网总长度87214m，管径分别为DN100，DN150，DN200，其中DN100L=64099m，DN150L=16160m，DN200L=6955m。各老旧小区的改造从小区二次管网布置及水力计算和管网改造工程两部分入手，分区进行计算设计。惠南小区给水管路改造工程平面图见图1。
2.2.3室内供水设施改造方案及主要工程量
此次需要改造的室内供水设施共计1231栋住宅楼65387户居民，占全市总住宅楼户数的23%，以上房屋均为二十世纪八九十年代老旧给水设施，分布于阜新市区及清河门区，共45片小区。其中海州区为892栋住宅楼45426户居民，太平区为323栋住宅楼28295户居民，清河门区为16栋住宅1100户居民，受小区住宅结构形式、水表间位置限制，改造方案分为集中式户表外移改造方式和安装智能远传水表方式，其中集中式户表外移改造57775户，安装智能远传水表7612户。经现场勘查并结合小区住宅现状，对各小区室内供水设施及计量水表进行改造，主要包括室内原有供水设施的拆除或完善，户表外移，室内管路材料的更换;水表种类的选择以及水表附件的增设，同时更新改造室内阀门等设施，并对地沟中的进户管路及埋深浅处管路做保温、防冻措施。
2.3管材及设备选择
根据供水设施发展趋势，本着节能、环保、降低造价、施工周期短的原则，管材及设备确定如下:1)二次供水加压泵站明设的来水、压水管道采用PCCP管及304不锈钢管，接口方式为氩弧焊接。2)室外小区给水管网采用PE100给水塑料管，接口方式为热熔连接(如遇过障碍处上(下)返管段、横跨道路管段均采用加强混凝土套管内铺设钢管，接口方式为焊接，相应管件为钢制件)。3)室内给水管采用PPＲ给水塑料管(1.25MPa);采用热熔连接作为接口方式。4)水箱采用食品级不锈钢水箱(δ=2mm～4mm)。5)水泵采用DL型立式多级离心清水泵(相应配套电机)，泵房内所有阀门等设备均采用不锈钢材质。
2.4附属工程
1)为了管网运行、管理、检修方便，应根据小区的施工条件和管网布置，在室外二次供水管道按分区、分段设置检修阀门，阀门采用地下式手动软密封蝶阀，阀门井砌筑详见标准图集07MS101－2－24。根据住宅区的建筑规模并结合消防规范设置相应数量的消火栓，消火栓型号采用SA100/65－1.0型，并在主管道与消火栓之间加设SZ457－1.0型DN100闸阀，阀门井单独设置。消火栓安装及消火栓井做法详见标准图集07MS101－16。2)室内主入户管道在首层设置检修阀门，阀门采用铜质球阀，每个住户设自动锁闭阀一套。3)二次供水加压泵站来水管道设SZ4ST－1.0型闸阀，水箱内设浮球阀，压水管道设多功能水泵控制阀或止回阀及压力表;泵房内设排水坑一座，并安装自动液位控制装置。部分二次加压设施应结合住宅区软环境及抗震、防火、防盗等要求统一进行改造或修缮。4)在管路三通、弯头、阀门、管堵等处均应按规范要求布设管路支墩(镇墩、挡墩、压墩)。5)管路、阀门、机泵、变频器、水箱、消火栓等材料设备数量及规格的设计。
2.5跨越障碍
本次改造的老旧住宅小区现有地下障碍较多，包括给水、排水、热力、煤气、电力、通讯等地下管线，新改造的小区管网与地下障碍交叉时，部分地下障碍的具体位置、高程、管径等情况不详，施工前需与产权单位、物业单位及设计单位及时沟通联系，对不能明确的地下障碍物，需现场挖点勘察，确认无误后根据交叉管道的种类及现场情况，按照《城市工程管线综合规划规范》要求确定管线交叉处理间距，并做好防护加固处理措施。
2.6管沟开挖与回填
1)住宅区内施工地段，由于受地上及地下障碍物影响应采用人工开挖，如需穿越主要交通道路可采用顶管施工，非主要道路采用大开挖施工方法。柏油路采用人工开挖时应分段施工以不影响车辆及行人通行，管线穿越后应立即组织回填恢复路面原状，保证交通畅通。2)正常土质时，管沟开挖到设计标高整平下管施工即可。如遇基岩时，应将岩石凿至设计标高以下200mm后，做砂垫层基础;如遇腐殖质土层、淤泥、流砂时需将其清除后做300mm撼砂垫层，完后方可施工。3)沟槽不允许挖到沟底的设计标高以下，如局部超挖，则应用相同的土壤填补，并夯实到天然密实度。当沟槽附近有构筑物、管道等障碍时，则应制订相关的保护措施。4)正常土质管道基础采用原土基础，管道直接敷设在原土基础之上，基础采用120°弧基。5)采用砂基材料作为基础的，砂基材料采用不得含有杂物的中粗砂、细碎石混合垫层，并进行分层夯实。6)管基回填区回填土密实度应不低于94%，管侧及管顶回填采用分层填筑，每层厚度200mm～300mm。7)人行道500mm以下采用人工分层夯填，500mm以上采用撼砂回填，柏油路、混凝土路全部采用撼砂回填，土路及砂石路采用人工夯填。
2.7施工排水
当地下水位高于沟槽槽底高程时，施工时应采取降低水位措施，防止开挖后沟槽失稳，具体采用发电机与污水泵结合方法进行施工排水污水排入就进污水管道内，在临近建筑物的地方降低地下水位时应采取预防措施，避免对建筑物产生影响。
2.8管道试压与冲洗消毒
管道施工完成后应进行分段冲洗、消毒及水压试验，分段长度不大于1km(PCCP管每个管路接口需做打压)，试验压力为0.8MPa。冲洗管道后，应用含20mg/L～30mg/L的游离氯的水灌满管道进行消毒，并且保证含氯水在管中留置24h以上。施工完成后，水样应送卫生部门检测合格后，才可交付使用［7］。在二次供水设施改造工程完工后自来水水质应符合GB5749—2006生活饮用水卫生标准要求［8］。其中，所涉及材料、设备必须符合安全要求，必须具备省级以上的涉水产品卫生许可批件和质量监督部门出具的产品检验报告［9］。施工过程中要遵循水压不大于0.35MPa是安全用水要求，水压不大于0.20MPa是节水设计要求［10］。
3项目效益分析
3.1经济效益
该项工程的实施，将从根本上解决了老旧住宅小区居民供水设施的隐患问题，大大提高了水质安全性和供水保障率，减少物业公司和产权单位维护管理的经济压力和负担，可大幅度降低二次加压泵站的运行费用，将实现“一户一表、一户一阀”的计量方式，可有效杜绝不法居民私接乱挖、不交水费或欠交水费等偷水漏水的不良现象，增强居民交费意识和节约用水意识，从而提高供水企业的水费回收率，降低漏失率，减少水资源的浪费。
3.2社会效益
城市的供水设施是城市基础设施的重要组成部分之一。供水设施的安全、可靠、保质、保量关系到千家万户的居民用水需求与质量。老旧小区供水设施改造，可以大大缓解居民用水的供需矛盾，解决了部分楼层居民吃水难问题，根除了二次污染事故的严重隐患问题，改善了居民用水环境，提高了水质的安全指标，增加了供水的保障率，增强了居民交费意识和节水意识，促进了创建和谐社会和谐的阜新，是城市基础设施发展改造的必需项目，其社会意义深远。
4结论
1)本工程为阜新市老旧住宅小区供水设施改造工程，待工程建成后可以在很大程度上降低供水企业的管网漏失率、产销差率、二次供水成本，改善了居民的用水环境，提高了居民用水标准及水质质量，杜绝了二次污染事故的严重隐患，解决了部分居民吃水难问题，提高了居民对水是商品的认识，对平衡用户供需矛盾起到了主导作用，其经济效益、社会效益、环境效益都很突出。2)本工程在对城市老旧住宅小区供水设施现状作细致调查的基础上，提出了与实际情况相适应的建设方案，其管材、设备、管径、改造区域的划分是合理的，方案的设计是优化可行的、切合实际的，是保证城市发展，提高居民生活水平的一项重要工程。
作者：谭国政 单位：阜新水务集团有限责任公司