淺析上石臘人畜飲水管引工程設計

李志帥

(云南省文山州丘北縣官寨鄉(xiāng)水務站,云南丘北 663200)

淺析上石臘人畜飲水管引工程設計

李志帥

(云南省文山州丘北縣官寨鄉(xiāng)水務站,云南丘北 663200)

鄉(xiāng)村人畜飲水工程設計是鄉(xiāng)級水利行業(yè)常做的工程項目,本文通過建筑材料的選取,水力計算分析總結,為類似工程提供有益參考。

取水壩 壓力管道 蓄水池 引水流量 建筑材料

1 工程概況

上石臘人畜飲水工程位于丘北縣官寨鄉(xiāng)政府所在地的東部，距鄉(xiāng)政府所在地約8km。該工程屬于縣水務局安排的人畜飲水安全項目的民辦公助工程，共解決76戶、420人，228頭大牲畜的飲水不安全問題，主要設計內(nèi)容有，一座取水壩、一條引水主管總長為6.5km，蓄水池80m3，供水主管、分戶管網(wǎng)，水表及水咀的安裝，其中供水主管總長為1240m，分戶管網(wǎng)總長為1580m。

2 取水壩址的選擇

(1)取水壩選擇建在上石臘村小組的東南方向的大山箐溝里，屬于山泉水，由于泉點分散，故在泉點下邊新建一座取水壩，在此地建壩可將分散的泉水集中在一處，另外還可在壩內(nèi)將水沉淀，初步過慮后方可引到下個沉淀池，再進入消毒池，最后進入清水池飲用。

(2)該地水源植被良好，水量充沛，水質(zhì)較好，清澈透明，經(jīng)縣防疫部門取水化驗，符合國家現(xiàn)行的生活飲用水質(zhì)標準。經(jīng)多次調(diào)查，該水源最枯年份日產(chǎn)水量為55.6m3，按該村小組每人每天需生活用水量70kg計算，全村小組每天需生活用水為29400kg，合29.4m3，該工程設計正常使用年限按15年計算，預計該村小組人口自然增長率為12‰，至2023年后人口為502人，日用水量為35.14m3，該水源也能滿足全村小組人民群眾的生活用水。

(3)該地水源地質(zhì)呈“V”字型發(fā)育，出露基巖為粉砂巖石，建壩區(qū)相對平緩，地區(qū)穩(wěn)定，適于建壩。

(4)取水壩設計壩長為3.5m、壩頂寬0.3m、壩底寬0.7m，上擋墻長為2.4m，高1.5m為考慮雨水來的時候飲水清潔，取水壩內(nèi)集水井用毛塊石干徹0.6m厚，有渾水在壩內(nèi)初步沉淀，過慮池后方到集水井里，該地附近石料多，可就地取材，為考慮投資省，壩體及擋墻均用M5用毛塊石滿漿支徹，然后用M10抹面，在集水井處安裝有輸水管和排污管，在壩下設有閘閥井，以便清洗水壩和維修輸水主管時使用。在閘閥井下再設一個2m×1m×1m的沉淀池。

表1 水力計算表

3 工程布置

3.1 輸水主管

輸水主管總長6500m，自取水壩向西北方向布置至村子，整條管道必須開挖寬為0.2m、深為0.5m的埋管溝，管溝開挖在半山腰和山谷溝底，施工完畢后即可回填恢復原貌，幾乎都不用砍伐林木，對生態(tài)破壞性不嚴重。選用的管材為1.0MP的DN50PVC—U塑料給水管，該管子管道內(nèi)壁光滑、不結垢、管路暢通，具有水利用系數(shù)高，重量輕、安裝較為方便、造價低等優(yōu)點，故宜選用。輸水主管順深溝1+200處安裝第一個排污閥，沿管道在山梁較高處安裝三個排氣閥，在經(jīng)過兩處深谷安裝兩個排污閥，以便沖砂排污和排氣，減少管道內(nèi)淤積，增加輸水主管使用壽命。

3.2 蓄水池

蓄水池設在寨子較高處，以滿足現(xiàn)有農(nóng)戶都能喝上自來水，根據(jù)該村所處的地形地貌和總人口日需水量，在考慮輸水主管工程維修3至5天時不影響供水的前提下，需設計新建一個蓄水為80m3的圓形蓄水池，其直徑為6.8m、深為3m，因石料運輸不遠，為考慮工程投資省，經(jīng)濟耐用，池幫選用M5毛塊石分層錯縫飽漿支砌，池幫內(nèi)壁選用M10水泥砂漿抹面，池中間設有0.4×0.4×3的蓋板頂柱，蓋板選用C20鋼筋混凝土澆筑，池底板選用C20砼澆筑。為飲水安全，在蓄水池邊設一個2m×1m×1m的消毒池，將水消毒后方進入蓄水池(清水池)飲用。

3.3 供配水管網(wǎng)

為考慮減少工程投資，施工方便，能減輕農(nóng)戶負擔，并根據(jù)農(nóng)戶所在的位置高低不一，除水咀站樁選用Dg15渡鋅管外，其余的管材均選用PVC-U塑料給水管。

4 輸水主管流量設計及管徑的確定

4.1 該飲水工程為人飲安全工程

輸水主管的流量必須滿足全村小組的正常需水要求為目的，并且還要考慮設計年限內(nèi)人口的自然增長率，根據(jù)現(xiàn)有的水源點與蓄水池的高差來確定，取水壩取水點的進口相對高程為101.560m，蓄水池的進水口相對高程為64.960m，其高差為36.6m。經(jīng)用鋼管道和塑料管道作水力計算，其管內(nèi)徑均不小于40mm，經(jīng)計算分析比較，在同樣的管徑中，用PVC-U管道具有重量輕，管道內(nèi)壁光滑，管路暢通，安裝方便等優(yōu)點。鋼管的缺點是自重大，不易安裝，易生銹，造價大，在野外容易被盜，且管道內(nèi)壁不光滑，沿程損失系數(shù)大等，在目前市場上鋼管的造價比塑料管的造價要高一倍左右，故選用與鋼管承受同等壓力的塑料管為該工程的輸水主管。

4.2 管徑的確定

管材選用1.0MP-PVC-U塑料管，根據(jù)Q=502人×70kg/天=35140kg／天=0.0003514m3/s，設計其輸水最小流量為0.0003514m3/s，是該村小組人民群眾的正常日需水量，根據(jù)該流量和選用的管內(nèi)徑為40mm。

式中：Q—設計流量，m3/s；

d—管內(nèi)徑，m；υ—平均流速，m/s。

式中：l—為管道長度，m；

hf—為沿程水頭損失m；

υ—平均流速，m/s；

g—重力加速度，m/s2。

計算出沿程水頭損失為13.1m。在輸水主管道有多處需要安裝彎頭，共安了20處45°彎接、10處90°彎接，

式中：hj—局部水頭損失，m；

ζ—局部阻力系數(shù)。

在此式中彎接的阻力系數(shù)；45。—ζ取0.35、90?！迫?.10，經(jīng)計算總局部水頭損失hj總=0.07m，通過計算結果，總水頭損失為13.17m，簽于通過實地測量現(xiàn)有的實際落差為36.6m，實際來水量大于設計來水量，平均流速也大于設計流速，故選用管內(nèi)徑為40mm的PVC—U管是能滿足該村人民群眾生活用水的需要。

5 供水管網(wǎng)的設計

最近幾年來，隨著PVC—U塑料給水管的出世，在我鄉(xiāng)是較為實用的，我鄉(xiāng)有條件建自來水的村寨大多數(shù)都居住在土山，管道易挖埋，本著減少資金的投入，減輕農(nóng)民負擔，均用水力公式作詳細計算 ，在本工程上的管材均選用了PVC—U塑料給水管。選用了以下管材；DN63：160m、DN50：250m、DN40：150m、DN32：680m、DN25：520m、DN20：1060m、水表均選用Dg15水表。村內(nèi)供水管網(wǎng)根據(jù)地形、街道、房屋分布等布置，共布設1條干管，6條支管，其管徑、管長、流量、流速等見水力計算表(如表1)。

說明：管材選用1.0MP-PVC—U給水管，表內(nèi)管徑均為外徑。

從平面布置可以看出，供水管進水口相對高程為961.960m，供水最高點相對高程為956.460m，經(jīng)水力計算可知，即使在全天用水最高峰時段，最高用水點仍有5.5m水頭。

6 結語

本工程通過實地測量，采用沿程水頭損失和局部水頭損失水力計算和反復核算，并在施工過程中嚴格把關技術要求，上石臘人畜飲水管引工程是有保證的?，F(xiàn)該工程已投入使用半年來沒有任何質(zhì)量問題，各項指標均達到設計要求。