安陽(yáng)縣農(nóng)村飲水安全工程設(shè)計(jì)

□蘇靜文(河南省豫北水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院)

1 工程概況

安陽(yáng)縣位于河南省最北部，總面積1201km2，現(xiàn)轄20 個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)571 個(gè)行政村，耕地面積6.99 萬(wàn)hm2，總?cè)丝?8.81 萬(wàn)人，其中農(nóng)村人口87.43 萬(wàn)人。安陽(yáng)縣地形呈橫帶狀，地勢(shì)西高東低，西部為山區(qū)，東部為平原區(qū)，屬山前沖積平原，低洼易澇。安陽(yáng)縣農(nóng)村飲水面臨的主要問(wèn)題是高氟水、苦咸水及污染水。為解決農(nóng)村飲水安全問(wèn)題，需新建集中供水工程，集中供水工程具有水源可靠，便于管理等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)項(xiàng)目區(qū)群眾的身體健康、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展和自然面貌的改善具有重要作用。

2 集中供水方式選擇原則

集中供水工程主要由取水工程、調(diào)節(jié)構(gòu)筑物、輸配水工程、消毒設(shè)施以及供配電工程等部分組成。根據(jù)不同地形，集中供水方式主要包括在平原地區(qū)開(kāi)展以聯(lián)村供水和集中水廠供水等方式，在山區(qū)村莊開(kāi)展以單村集中供水為主的供水方式等工程類(lèi)型。另外，調(diào)節(jié)構(gòu)筑物型式根據(jù)項(xiàng)目區(qū)實(shí)際情況確定，西部山區(qū)項(xiàng)目區(qū)靠山有高地，調(diào)節(jié)構(gòu)筑物選擇高位水池型式。中、東部平原地區(qū)項(xiàng)目區(qū)地勢(shì)平坦，供電有保障，調(diào)節(jié)構(gòu)筑物選擇壓力罐和加壓泵形式。

為便于管理，結(jié)合各項(xiàng)目區(qū)實(shí)際情況，西部山區(qū)高位水池根據(jù)供水需求布置在供水站外地勢(shì)較高處，水源井、水泵、消毒設(shè)施及供配電設(shè)施布置在供水站管理院內(nèi)。中、東部平原地區(qū)水源井、水泵、壓力罐、消毒設(shè)施及供配電設(shè)施均布置在供水站管理院內(nèi)。

輸配水工程供水管道布置以管線(xiàn)長(zhǎng)度短，施工方便為原則，管線(xiàn)大體沿道路兩側(cè)布設(shè)，以盡量減少破路口和占地。供水干管引接供水站壓力罐或高位水池，然后接供水分干管、支管至各供水點(diǎn)。

3 典型工程設(shè)計(jì)

3.1 柏莊水廠設(shè)計(jì)

3.1.1 總體布置

水廠廠址一般應(yīng)選擇在工程地質(zhì)條件較好的地方，以及供水線(xiàn)路較短、取水容易、交通方便的地點(diǎn)，以降低工程造價(jià)和便于施工。經(jīng)綜合比選，柏莊水廠廠址選擇在東辛莊村南。設(shè)計(jì)供水管道布置以管線(xiàn)長(zhǎng)度短，施工方便為原則，由水廠至村莊的供水干管大體沿道路一側(cè)布設(shè)，村內(nèi)主管線(xiàn)大體沿道路兩側(cè)布設(shè)；由水廠內(nèi)的清水池出口經(jīng)加壓泵引接供水干管，然后接供水干、支管至各供水點(diǎn)。

3.1.2 水源選擇及設(shè)計(jì)

通過(guò)進(jìn)行區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)調(diào)查和水源分析論證，項(xiàng)目選取中深層地下水做為供水水源，采用打井抽取地下水集中供水形式，按全日制供水工程進(jìn)行設(shè)計(jì)。根據(jù)水資源論證報(bào)告，項(xiàng)目區(qū)中深層地下水可開(kāi)采量豐富，水質(zhì)良好，滿(mǎn)足飲用水生活標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)擬建水源井附近的機(jī)井成井資料，項(xiàng)目區(qū)水源井出水量為50m3/h，設(shè)計(jì)井深400m，井孔直徑500/450mm。該設(shè)計(jì)井壁管及濾水管管材均采用螺旋鋼管。對(duì)應(yīng)取水層設(shè)置橋式鍍鋅濾水管，加箍焊接連接，在取水層上部設(shè)密封層，材料為粘土球，在取水層深度內(nèi)均設(shè)反濾料，濾料為石英砂，密封層上部及井外周回填土密實(shí)。

3.1.3 輸配水工程設(shè)計(jì)

輸水工程主要包括水源地至水廠的管道和水廠至村（鎮(zhèn)）配水管網(wǎng)前的管道。從潛水泵到井口、井口到清水池到水廠總閘閥井選用鋼管，其他輸水管道均采用改性聚乙烯PE 管。本次輸水管道主干管管徑按總體規(guī)劃人口進(jìn)行計(jì)算。

在水源井至清水池及清水池至水廠總閘閥井房之間安裝輸水管，根據(jù)《室外給水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50013-2006），出水管直徑<250mm 時(shí)，管道流速應(yīng)為1.50～2.00m/s，水泵出水管的設(shè)計(jì)管徑一般大于水泵出口直徑，水泵出口與出水管連接應(yīng)采用同心異徑管。根據(jù)水廠縱橫向布置確定輸水管道長(zhǎng)度。

在管道凸起點(diǎn)，設(shè)自動(dòng)進(jìn)（排）氣閥。干管上分段或分區(qū)設(shè)置檢修閥，各級(jí)支管上適宜位置設(shè)檢修閥；在滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)水量、水壓的要求下，盡量減少干管長(zhǎng)度，降低管網(wǎng)造價(jià)和管理費(fèi)用；管線(xiàn)走向，盡量沿現(xiàn)有道路或規(guī)劃道路敷設(shè)。根據(jù)區(qū)域地質(zhì)報(bào)告，柏莊鎮(zhèn)地質(zhì)大部分為壤土，機(jī)井至水廠管道埋深按照平均1.50m控制。

3.1.4 清水池設(shè)計(jì)

清水池主要用于原水經(jīng)凈水處理及加藥后的接觸消毒，同時(shí)兼有部分調(diào)節(jié)蓄水的作用。根據(jù)《村鎮(zhèn)供水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》，清水池容積按水廠供水規(guī)模的25%～40%計(jì)算；且清水池的個(gè)數(shù)應(yīng)≥2 個(gè)，并能單獨(dú)工作和分別泄空。

柏莊水廠供水規(guī)模為902.92m3/d，按照規(guī)范計(jì)算其清水池有效容積應(yīng)為180～361.20m3，根據(jù)柏莊水廠供水工程規(guī)模要求，并結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，考慮適當(dāng)留有一定余地，水廠選擇新建1 座300m3清水池，池后接出水管至二次加壓泵站。廠區(qū)內(nèi)新建清水池東側(cè)預(yù)留一座300m3清水池位置。

清水池池中設(shè)置導(dǎo)流墻，以保證氯在池中接觸時(shí)間。每個(gè)清水池均設(shè)有進(jìn)、出水管、溢流管，高程滿(mǎn)足加壓泵起動(dòng)和排水管無(wú)壓自流排放要求。清水池為有蓋半地下結(jié)構(gòu)，池壁、頂板及底板為周邊固定的支撐形式。采用C25S6F100 混凝土澆筑，水池外壁、內(nèi)壁及頂板頂面采用1:2 防水水泥砂漿抹面，厚20mm，頂板底面及支柱采用1:2 水泥砂漿抹面，厚15mm。根據(jù)地質(zhì)情況，本次設(shè)計(jì)地下埋深按不超過(guò)2m 考慮。池身設(shè)計(jì)時(shí)，綜合考慮了進(jìn)人孔、爬梯、引水管、供水管、通氣彎管、溢流管、放空底管、閘閥及閥井等附屬設(shè)施。

3.1.5 加壓泵房設(shè)計(jì)

加壓泵設(shè)計(jì)流量按照《村鎮(zhèn)供水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL687-2014）中直接向無(wú)調(diào)節(jié)構(gòu)筑物的配水管網(wǎng)供水的泵站確定，計(jì)算公式如下：

式中：Q－泵站設(shè)計(jì)流量，m3/h；W－最高日用水量，m3/s；kh－時(shí)變化系數(shù)，取2.00～2.50。

經(jīng)計(jì)算，加壓泵站設(shè)計(jì)流量為75.24～94.05m3/s，選擇3 臺(tái)單泵流量為50m3/h 離心泵，其中1 臺(tái)為備用。

為保證水廠正常供水，二次加壓泵站每處備用一臺(tái)同型號(hào)的加壓水泵，為減少泵房尺寸，均選用立式離心泵。為節(jié)約電能，采用變頻調(diào)速器。泵房采用半地下式的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，平面占地面積6.24m×19.80m，設(shè)有泵站機(jī)房、配電控制室和消毒室，屋頂采用鋼筋混凝土屋頂，鋪有SBS 防水自帶保護(hù)層。清水池出水管進(jìn)入泵房加壓，后通過(guò)三通管匯集水流通往各供水點(diǎn)。

3.2 單村供水站工程設(shè)計(jì)

3.2.1 機(jī)井設(shè)計(jì)

根據(jù)物探報(bào)告并結(jié)合項(xiàng)目區(qū)附近已建類(lèi)似工程機(jī)井進(jìn)行水源井設(shè)計(jì)。該次設(shè)計(jì)南西爐機(jī)井成井深度550m，靜水位79m，動(dòng)水位120m，出水量50m3/h。井孔直徑377～219mm。因地層巖性為奧陶系灰?guī)r，本次設(shè)計(jì)機(jī)井初擬保留裸井孔，施工過(guò)程中，根據(jù)巖層實(shí)際穩(wěn)定情況，確定是否安裝井管，如上部遇不穩(wěn)定巖層，增設(shè)井壁管，下部開(kāi)采段若巖層破碎，增設(shè)過(guò)濾器。

3.2.2 高位水池設(shè)計(jì)

項(xiàng)目區(qū)靠山有高地，據(jù)當(dāng)?shù)氐匦吻闆r，該村調(diào)節(jié)構(gòu)筑物選擇高位水池型式。高位水池向村莊供水采用重力流，根據(jù)項(xiàng)目所在村莊地形及管理需要，初定水池位置位于南西爐村東北側(cè)山丘上，地面高程255m 處，設(shè)計(jì)對(duì)水池高程按最不利用戶(hù)接管點(diǎn)的最小服務(wù)水頭12m 進(jìn)行復(fù)核。根據(jù)規(guī)范，高位水池的有效容積，Ⅳ型工程可為最高日用水量的20%～40%設(shè)計(jì)，由于安陽(yáng)縣西部山區(qū)供電保證率低，考慮遠(yuǎn)期規(guī)劃要求，結(jié)合各鄉(xiāng)鎮(zhèn)實(shí)際情況與多年工程實(shí)施的群眾要求，高位水池的容積按照計(jì)算確定的有效容積的2～3 倍來(lái)考慮。

為了節(jié)約投資、降低管理費(fèi)用，村級(jí)管網(wǎng)布置方式選定為樹(shù)枝狀管網(wǎng)。隨著今后的經(jīng)濟(jì)發(fā)展可向環(huán)狀管網(wǎng)和樹(shù)枝狀管網(wǎng)相結(jié)合的混合方式過(guò)渡，以提高供水可靠性。南西爐村高位水池布置在地勢(shì)較高的山上，項(xiàng)目區(qū)地形變化較大，經(jīng)綜合比較，根據(jù)地形起伏情況及用戶(hù)端最小服務(wù)水頭12m 要求進(jìn)行水力復(fù)核計(jì)算。根據(jù)計(jì)算，機(jī)井至高位水池、高位水池至村口段輸水干管采用無(wú)縫鋼管，村內(nèi)管網(wǎng)采用PE 管。

4 結(jié)論及建議

根據(jù)黨的十八大精神，市政基礎(chǔ)設(shè)施城鄉(xiāng)發(fā)展一體化，城市共享，盡量使用優(yōu)質(zhì)水源。安陽(yáng)市城市水廠供水能力充裕，安陽(yáng)縣柏莊鎮(zhèn)、崔家橋鄉(xiāng)、曲溝鎮(zhèn)部分村莊臨近安陽(yáng)市市區(qū)，遠(yuǎn)期規(guī)劃臨近城市村莊采用城市供水設(shè)施，飲用水工程與市區(qū)供水聯(lián)網(wǎng)，實(shí)行城市支持農(nóng)村，讓廣大農(nóng)民共享改革發(fā)展成果，就可以在城鄉(xiāng)一體化的形式上，逐步建立起以工補(bǔ)農(nóng)、城鄉(xiāng)良性互動(dòng)、協(xié)調(diào)發(fā)展的新型城鄉(xiāng)關(guān)系。