淺析單村農村集中飲水安全項目設計

王會林+趙國強+馬靜

摘 要：現(xiàn)在農村飲用水受到工業(yè)污染，農業(yè)面源污染，高氟水、高砷水、苦咸水的污染，農村飲用水安全問題，事關農民群眾身體健康和生命安全，事關農村經濟社會可持續(xù)發(fā)展。為從根本上解決農村農民的吃水問題，使大部分村民早日吃上安全衛(wèi)生的自來水，自實施“十二五”規(guī)劃以來，國家整合大量資金，投入了大量財力。為使工程能夠得以順利實施，自來水工程設計就顯得尤為重要，下面就地處華北地區(qū)的行唐縣北凹村單村集中飲水安全工程設計來進行論述。

關鍵詞：單村 集中供水 設計

中圖分類號：TV2 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）02（b）-0000-00

1、基本情況

北凹村地處行唐縣西北部丘陵區(qū)，隸屬城寨鄉(xiāng)，現(xiàn)狀飲水人口506人，140戶。由于連年干旱，地下水位持續(xù)下降，導致現(xiàn)有供水工程供水量不足，年缺水時間在3個月左右，使其成為飲水不安全村。

2、用水量計算

根據水利部、衛(wèi)生部《農村生活飲用水安全評價指標體系》及《村鎮(zhèn)供水工程技術規(guī)范》（SL310--2004），結合行唐縣用水現(xiàn)狀等，確定規(guī)劃區(qū)最高日居民生活用水標準為50L/人·d，最高日人均綜合用水定額按80L/人·d。

設計用水居民人數(shù)：P=P0（1+γ）n+P1

式中：P——設計用水居民人數(shù)，人；

P0——供水范圍內的現(xiàn)狀常住人口數(shù)，P0=506人；

γ——設計年限內人口的自然增長率，2005-2010年

γ=6%0，2010-2020年γ=3%0；

n——工程設計年限，n取15年；

P1——設計年限內人口的機械增長總數(shù)，此數(shù)不予考慮；

經計算，P=554人。

則規(guī)劃最高日用水量W日=554×80/1000=44.32m3/d。

3、供水規(guī)模按最高日最高時用水量確定。

供水規(guī)模最高日最高時用水量確定。

計算公式：Q=KhW日/24

式中：

Q——設計流量，m3/h；

W日——最高日用水量，m；

Kh——時變化系數(shù)。

本工程按定時供水條件，日供水時間為8小時，根據《村鎮(zhèn)供水工程技術規(guī)范》（SL310-2004），取時變化系數(shù)為3.5，供水規(guī)模為6.46 m3/h。

4、工程措施

為解決當?shù)厝罕姷娘嬎畣栴}，本著因地制宜，著遠長遠的原則，使家家戶戶能吃上衛(wèi)生潔凈的自來水，計劃打機井一眼，建調節(jié)水塔一座，通過管網直接入戶。

（1）水源工程設計

工程水源地選擇在北凹村東北口，根據當?shù)氐乃牡刭|狀況，水源工程采用打淺井取水，通過勘測設計機井深度為30m，開口直徑φ800mm，采用φ600mm砼管護壁，濾料為φ1-2㎝石子，動水位23m。預計水源地周邊無污染源，水質符合國家飲用水衛(wèi)生標準，無需特殊處理。

水源井設泵房一座，建筑面積12m2，內設水泵控制裝置及水位調控設備。泵房為磚混結構，砌筑砂漿標號為M7.5，樓板蓋頂，內墻為水泥砂漿抹面，外墻白色瓷磚貼面，安裝0.9×1.9米的鐵皮防盜門一扇，井口高出地面不少于20㎝，并設防盜裝置，確保水源安全。

（2）調節(jié)水塔底板高程的設計

①調節(jié)水塔的容量確定

根據規(guī)劃設計，全村日最高用水量為44.32 m3/d，按日調節(jié)，確定調節(jié)水塔總容積為50 m3。

②底板高程的確定，根據實測地形，該村為西南高，最不利點位置較水塔位置高3米，由管網計算知，水塔至最不利取水點水頭總損失為0.572米，又根據《農村自來水》一書的經驗要求，自由水頭取2.0米。因此，設計水塔底板高度應不小于5.6米。

（3）輸配水管網設計

①管網布置：管網按枝狀布置。管路沿街道或規(guī)劃道路路邊布置，盡量避免穿越建筑物，管溝深度設計不小于0.8m，沿道路鋪設時，管頂覆土深度不小于0.8m。

②管材選擇：由于本工程輸水管徑較小，管材選用符合飲水要求的塑料管，管徑≤32mm選PE管，管徑≥50mm選PP管。

③管網設計流量：為最高日最高時用水量，管網設計流量Q=6.46 m3/h。樹枝狀管網的管段設計流量，按其沿線出流量的50%加上其下游各管段沿線出流量計算。

④管網水力計算

a.管段沿線出流量計算：各管段的沿線出流量按單戶用水當量和各管段的用水戶數(shù)確定。

北凹現(xiàn)狀飲水人口506人，規(guī)劃人口554人，140戶，全村最高日用水量為：W=44.32m3/d。

人均用水當量q人=1000WKh/24P

式中：q人——人均用水當量，L/h·人；

W——村最高日用水量，m3/d；

P——設計用水人口，人：

Kh——時變化系數(shù)。

q人=1000×44.32×3.5/24/554=11.67L/h·人。

每戶平均人口為3.96人，單戶用水當量為11.67×3.96=46.21 L/h。

b.管徑確定：管徑可根據經濟流速及管道流量按下式確定。

D=（4Q/πv）1/2

式中：D——管道內徑，m；

Q——管道流量，m3/s；

V——管道經濟流速，取0.5-1.0m/s。

c.管道水頭損失計算：管道水頭損失包括沿程水頭損失及局部水頭損失。

沿程水頭損失按下式計算：hl=iL

式中：hl——沿程水頭損失，m；

L——計算管段的長度，m；

i——單位管長水頭損失，m/m。

i按下式計算：

i=0.000915Q1.774/d4.774

式中：Q——管段流量，m3/s

d——管道內徑，m。

局部水頭損失按沿程水頭損失的10%計算。

經計算，最不利管線為ACDE，總水頭損失為0.572m。

北凹管網布置見附圖，水力計算結果表1。

北凹單村集中供水工程最不利管網水力計算表

（4）水泵設計

①設計流量：水泵設計流量根據該機井設計的每小時最小水量，最大限度的提高工作效率，降低供水成本，因此，確定水泵流量為不小于30m3/h。

②設計揚程：H=H1′+H2′+h1+h2+H3

式中：H——泵站設計揚程，m；

H1′——最低吸水水位與泵軸的幾何高差，H1′=23m；

H2′——泵軸與管網壓力控制點的幾何高差，H2′= 11.0m；

h1——吸水管路總水頭損失，m；

h2——配水管網總水頭損失，m，局部水頭損失按沿程水頭損失的10%計算。h2=0.052m，見表1。

經計算，則水泵設計揚程為35m。

③水泵選型：根據水泵綜合性能圖，按照水泵設計流量和設計揚程，考慮水位下降和現(xiàn)有潛水電泵的規(guī)格型號，確定選用200QJ32—39型潛水電泵，即：揚程39米，水量32 m3/h，配用電機功率5.5kw。

④管材確定：泵管采用鋼管，配水管道采用塑管。

（4）電力配套

根據水泵電機功率及其它用電需要，需新增設30KVA變壓器一臺，埋設低壓電纜120米。

5、投資估算

根據水利部【2002】《水利建筑工程預算定額》、《水利工程施工機械臺時費定額》、《水利工程設計概（估）算編制規(guī)定》、河北省水利水電建筑工程和安裝工程及河北省水利水電設計概估算補充規(guī)定，參照當?shù)夭牧霞皠诹κ袌鰞r格，該供水工程預算總投資25萬元。endprint

摘 要：現(xiàn)在農村飲用水受到工業(yè)污染，農業(yè)面源污染，高氟水、高砷水、苦咸水的污染，農村飲用水安全問題，事關農民群眾身體健康和生命安全，事關農村經濟社會可持續(xù)發(fā)展。為從根本上解決農村農民的吃水問題，使大部分村民早日吃上安全衛(wèi)生的自來水，自實施“十二五”規(guī)劃以來，國家整合大量資金，投入了大量財力。為使工程能夠得以順利實施，自來水工程設計就顯得尤為重要，下面就地處華北地區(qū)的行唐縣北凹村單村集中飲水安全工程設計來進行論述。

關鍵詞：單村 集中供水 設計

中圖分類號：TV2 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）02（b）-0000-00

1、基本情況

北凹村地處行唐縣西北部丘陵區(qū)，隸屬城寨鄉(xiāng)，現(xiàn)狀飲水人口506人，140戶。由于連年干旱，地下水位持續(xù)下降，導致現(xiàn)有供水工程供水量不足，年缺水時間在3個月左右，使其成為飲水不安全村。

2、用水量計算

根據水利部、衛(wèi)生部《農村生活飲用水安全評價指標體系》及《村鎮(zhèn)供水工程技術規(guī)范》（SL310--2004），結合行唐縣用水現(xiàn)狀等，確定規(guī)劃區(qū)最高日居民生活用水標準為50L/人·d，最高日人均綜合用水定額按80L/人·d。

設計用水居民人數(shù)：P=P0（1+γ）n+P1

式中：P——設計用水居民人數(shù)，人；

P0——供水范圍內的現(xiàn)狀常住人口數(shù)，P0=506人；

γ——設計年限內人口的自然增長率，2005-2010年

γ=6%0，2010-2020年γ=3%0；

n——工程設計年限，n取15年；

P1——設計年限內人口的機械增長總數(shù)，此數(shù)不予考慮；

經計算，P=554人。

則規(guī)劃最高日用水量W日=554×80/1000=44.32m3/d。

3、供水規(guī)模按最高日最高時用水量確定。

供水規(guī)模最高日最高時用水量確定。

計算公式：Q=KhW日/24

式中：

Q——設計流量，m3/h；

W日——最高日用水量，m；

Kh——時變化系數(shù)。

本工程按定時供水條件，日供水時間為8小時，根據《村鎮(zhèn)供水工程技術規(guī)范》（SL310-2004），取時變化系數(shù)為3.5，供水規(guī)模為6.46 m3/h。

4、工程措施

為解決當?shù)厝罕姷娘嬎畣栴}，本著因地制宜，著遠長遠的原則，使家家戶戶能吃上衛(wèi)生潔凈的自來水，計劃打機井一眼，建調節(jié)水塔一座，通過管網直接入戶。

（1）水源工程設計

工程水源地選擇在北凹村東北口，根據當?shù)氐乃牡刭|狀況，水源工程采用打淺井取水，通過勘測設計機井深度為30m，開口直徑φ800mm，采用φ600mm砼管護壁，濾料為φ1-2㎝石子，動水位23m。預計水源地周邊無污染源，水質符合國家飲用水衛(wèi)生標準，無需特殊處理。

水源井設泵房一座，建筑面積12m2，內設水泵控制裝置及水位調控設備。泵房為磚混結構，砌筑砂漿標號為M7.5，樓板蓋頂，內墻為水泥砂漿抹面，外墻白色瓷磚貼面，安裝0.9×1.9米的鐵皮防盜門一扇，井口高出地面不少于20㎝，并設防盜裝置，確保水源安全。

（2）調節(jié)水塔底板高程的設計

①調節(jié)水塔的容量確定

根據規(guī)劃設計，全村日最高用水量為44.32 m3/d，按日調節(jié)，確定調節(jié)水塔總容積為50 m3。

②底板高程的確定，根據實測地形，該村為西南高，最不利點位置較水塔位置高3米，由管網計算知，水塔至最不利取水點水頭總損失為0.572米，又根據《農村自來水》一書的經驗要求，自由水頭取2.0米。因此，設計水塔底板高度應不小于5.6米。

（3）輸配水管網設計

①管網布置：管網按枝狀布置。管路沿街道或規(guī)劃道路路邊布置，盡量避免穿越建筑物，管溝深度設計不小于0.8m，沿道路鋪設時，管頂覆土深度不小于0.8m。

②管材選擇：由于本工程輸水管徑較小，管材選用符合飲水要求的塑料管，管徑≤32mm選PE管，管徑≥50mm選PP管。

③管網設計流量：為最高日最高時用水量，管網設計流量Q=6.46 m3/h。樹枝狀管網的管段設計流量，按其沿線出流量的50%加上其下游各管段沿線出流量計算。

④管網水力計算

a.管段沿線出流量計算：各管段的沿線出流量按單戶用水當量和各管段的用水戶數(shù)確定。

北凹現(xiàn)狀飲水人口506人，規(guī)劃人口554人，140戶，全村最高日用水量為：W=44.32m3/d。

人均用水當量q人=1000WKh/24P

式中：q人——人均用水當量，L/h·人；

W——村最高日用水量，m3/d；

P——設計用水人口，人：

Kh——時變化系數(shù)。

q人=1000×44.32×3.5/24/554=11.67L/h·人。

每戶平均人口為3.96人，單戶用水當量為11.67×3.96=46.21 L/h。

b.管徑確定：管徑可根據經濟流速及管道流量按下式確定。

D=（4Q/πv）1/2

式中：D——管道內徑，m；

Q——管道流量，m3/s；

V——管道經濟流速，取0.5-1.0m/s。

c.管道水頭損失計算：管道水頭損失包括沿程水頭損失及局部水頭損失。

沿程水頭損失按下式計算：hl=iL

式中：hl——沿程水頭損失，m；

L——計算管段的長度，m；

i——單位管長水頭損失，m/m。

i按下式計算：

i=0.000915Q1.774/d4.774

式中：Q——管段流量，m3/s

d——管道內徑，m。

局部水頭損失按沿程水頭損失的10%計算。

經計算，最不利管線為ACDE，總水頭損失為0.572m。

北凹管網布置見附圖，水力計算結果表1。

北凹單村集中供水工程最不利管網水力計算表

（4）水泵設計

①設計流量：水泵設計流量根據該機井設計的每小時最小水量，最大限度的提高工作效率，降低供水成本，因此，確定水泵流量為不小于30m3/h。

②設計揚程：H=H1′+H2′+h1+h2+H3

式中：H——泵站設計揚程，m；

H1′——最低吸水水位與泵軸的幾何高差，H1′=23m；

H2′——泵軸與管網壓力控制點的幾何高差，H2′= 11.0m；

h1——吸水管路總水頭損失，m；

h2——配水管網總水頭損失，m，局部水頭損失按沿程水頭損失的10%計算。h2=0.052m，見表1。

經計算，則水泵設計揚程為35m。

③水泵選型：根據水泵綜合性能圖，按照水泵設計流量和設計揚程，考慮水位下降和現(xiàn)有潛水電泵的規(guī)格型號，確定選用200QJ32—39型潛水電泵，即：揚程39米，水量32 m3/h，配用電機功率5.5kw。

④管材確定：泵管采用鋼管，配水管道采用塑管。

（4）電力配套

根據水泵電機功率及其它用電需要，需新增設30KVA變壓器一臺，埋設低壓電纜120米。

5、投資估算

根據水利部【2002】《水利建筑工程預算定額》、《水利工程施工機械臺時費定額》、《水利工程設計概（估）算編制規(guī)定》、河北省水利水電建筑工程和安裝工程及河北省水利水電設計概估算補充規(guī)定，參照當?shù)夭牧霞皠诹κ袌鰞r格，該供水工程預算總投資25萬元。endprint

摘 要：現(xiàn)在農村飲用水受到工業(yè)污染，農業(yè)面源污染，高氟水、高砷水、苦咸水的污染，農村飲用水安全問題，事關農民群眾身體健康和生命安全，事關農村經濟社會可持續(xù)發(fā)展。為從根本上解決農村農民的吃水問題，使大部分村民早日吃上安全衛(wèi)生的自來水，自實施“十二五”規(guī)劃以來，國家整合大量資金，投入了大量財力。為使工程能夠得以順利實施，自來水工程設計就顯得尤為重要，下面就地處華北地區(qū)的行唐縣北凹村單村集中飲水安全工程設計來進行論述。

關鍵詞：單村 集中供水 設計

中圖分類號：TV2 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）02（b）-0000-00

1、基本情況

北凹村地處行唐縣西北部丘陵區(qū)，隸屬城寨鄉(xiāng)，現(xiàn)狀飲水人口506人，140戶。由于連年干旱，地下水位持續(xù)下降，導致現(xiàn)有供水工程供水量不足，年缺水時間在3個月左右，使其成為飲水不安全村。

2、用水量計算

根據水利部、衛(wèi)生部《農村生活飲用水安全評價指標體系》及《村鎮(zhèn)供水工程技術規(guī)范》（SL310--2004），結合行唐縣用水現(xiàn)狀等，確定規(guī)劃區(qū)最高日居民生活用水標準為50L/人·d，最高日人均綜合用水定額按80L/人·d。

設計用水居民人數(shù)：P=P0（1+γ）n+P1

式中：P——設計用水居民人數(shù)，人；

P0——供水范圍內的現(xiàn)狀常住人口數(shù)，P0=506人；

γ——設計年限內人口的自然增長率，2005-2010年

γ=6%0，2010-2020年γ=3%0；

n——工程設計年限，n取15年；

P1——設計年限內人口的機械增長總數(shù)，此數(shù)不予考慮；

經計算，P=554人。

則規(guī)劃最高日用水量W日=554×80/1000=44.32m3/d。

3、供水規(guī)模按最高日最高時用水量確定。

供水規(guī)模最高日最高時用水量確定。

計算公式：Q=KhW日/24

式中：

Q——設計流量，m3/h；

W日——最高日用水量，m；

Kh——時變化系數(shù)。

本工程按定時供水條件，日供水時間為8小時，根據《村鎮(zhèn)供水工程技術規(guī)范》（SL310-2004），取時變化系數(shù)為3.5，供水規(guī)模為6.46 m3/h。

4、工程措施

為解決當?shù)厝罕姷娘嬎畣栴}，本著因地制宜，著遠長遠的原則，使家家戶戶能吃上衛(wèi)生潔凈的自來水，計劃打機井一眼，建調節(jié)水塔一座，通過管網直接入戶。

（1）水源工程設計

工程水源地選擇在北凹村東北口，根據當?shù)氐乃牡刭|狀況，水源工程采用打淺井取水，通過勘測設計機井深度為30m，開口直徑φ800mm，采用φ600mm砼管護壁，濾料為φ1-2㎝石子，動水位23m。預計水源地周邊無污染源，水質符合國家飲用水衛(wèi)生標準，無需特殊處理。

水源井設泵房一座，建筑面積12m2，內設水泵控制裝置及水位調控設備。泵房為磚混結構，砌筑砂漿標號為M7.5，樓板蓋頂，內墻為水泥砂漿抹面，外墻白色瓷磚貼面，安裝0.9×1.9米的鐵皮防盜門一扇，井口高出地面不少于20㎝，并設防盜裝置，確保水源安全。

（2）調節(jié)水塔底板高程的設計

①調節(jié)水塔的容量確定

根據規(guī)劃設計，全村日最高用水量為44.32 m3/d，按日調節(jié)，確定調節(jié)水塔總容積為50 m3。

②底板高程的確定，根據實測地形，該村為西南高，最不利點位置較水塔位置高3米，由管網計算知，水塔至最不利取水點水頭總損失為0.572米，又根據《農村自來水》一書的經驗要求，自由水頭取2.0米。因此，設計水塔底板高度應不小于5.6米。

（3）輸配水管網設計

①管網布置：管網按枝狀布置。管路沿街道或規(guī)劃道路路邊布置，盡量避免穿越建筑物，管溝深度設計不小于0.8m，沿道路鋪設時，管頂覆土深度不小于0.8m。

②管材選擇：由于本工程輸水管徑較小，管材選用符合飲水要求的塑料管，管徑≤32mm選PE管，管徑≥50mm選PP管。

③管網設計流量：為最高日最高時用水量，管網設計流量Q=6.46 m3/h。樹枝狀管網的管段設計流量，按其沿線出流量的50%加上其下游各管段沿線出流量計算。

④管網水力計算

a.管段沿線出流量計算：各管段的沿線出流量按單戶用水當量和各管段的用水戶數(shù)確定。

北凹現(xiàn)狀飲水人口506人，規(guī)劃人口554人，140戶，全村最高日用水量為：W=44.32m3/d。

人均用水當量q人=1000WKh/24P

式中：q人——人均用水當量，L/h·人；

W——村最高日用水量，m3/d；

P——設計用水人口，人：

Kh——時變化系數(shù)。

q人=1000×44.32×3.5/24/554=11.67L/h·人。

每戶平均人口為3.96人，單戶用水當量為11.67×3.96=46.21 L/h。

b.管徑確定：管徑可根據經濟流速及管道流量按下式確定。

D=（4Q/πv）1/2

式中：D——管道內徑，m；

Q——管道流量，m3/s；

V——管道經濟流速，取0.5-1.0m/s。

c.管道水頭損失計算：管道水頭損失包括沿程水頭損失及局部水頭損失。

沿程水頭損失按下式計算：hl=iL

式中：hl——沿程水頭損失，m；

L——計算管段的長度，m；

i——單位管長水頭損失，m/m。

i按下式計算：

i=0.000915Q1.774/d4.774

式中：Q——管段流量，m3/s

d——管道內徑，m。

局部水頭損失按沿程水頭損失的10%計算。

經計算，最不利管線為ACDE，總水頭損失為0.572m。

北凹管網布置見附圖，水力計算結果表1。

北凹單村集中供水工程最不利管網水力計算表

（4）水泵設計

①設計流量：水泵設計流量根據該機井設計的每小時最小水量，最大限度的提高工作效率，降低供水成本，因此，確定水泵流量為不小于30m3/h。

②設計揚程：H=H1′+H2′+h1+h2+H3

式中：H——泵站設計揚程，m；

H1′——最低吸水水位與泵軸的幾何高差，H1′=23m；

H2′——泵軸與管網壓力控制點的幾何高差，H2′= 11.0m；

h1——吸水管路總水頭損失，m；

h2——配水管網總水頭損失，m，局部水頭損失按沿程水頭損失的10%計算。h2=0.052m，見表1。

經計算，則水泵設計揚程為35m。

③水泵選型：根據水泵綜合性能圖，按照水泵設計流量和設計揚程，考慮水位下降和現(xiàn)有潛水電泵的規(guī)格型號，確定選用200QJ32—39型潛水電泵，即：揚程39米，水量32 m3/h，配用電機功率5.5kw。

④管材確定：泵管采用鋼管，配水管道采用塑管。

（4）電力配套

根據水泵電機功率及其它用電需要，需新增設30KVA變壓器一臺，埋設低壓電纜120米。

5、投資估算

根據水利部【2002】《水利建筑工程預算定額》、《水利工程施工機械臺時費定額》、《水利工程設計概（估）算編制規(guī)定》、河北省水利水電建筑工程和安裝工程及河北省水利水電設計概估算補充規(guī)定，參照當?shù)夭牧霞皠诹κ袌鰞r格，該供水工程預算總投資25萬元。endprint