陜西佳縣方塌集鎮(zhèn)供水工程規(guī)劃方案探討

封 春，陳建國，張 偉

(1.佳縣水土保持工作隊，陜西 佳縣 719200，2.佳縣水利水電工作隊，陜西 佳縣 719200)

0 前言

國家發(fā)展和改革委員、水利部發(fā)改農(nóng)經(jīng)[2017]410號文件《國家發(fā)展改革委水利部關(guān)于做好“十三五”農(nóng)村飲水安全鞏固提升工作的通知》中明確強(qiáng)調(diào)“十三五”期間在現(xiàn)有的農(nóng)村安全工作基礎(chǔ)上，實施鞏固提升工程，逐步提高農(nóng)村飲水安全標(biāo)準(zhǔn)。綜合采用升級、改造、配套與聯(lián)網(wǎng)等多種方式，充分發(fā)揮已有工程的效益，加快農(nóng)村飲水安全工程和運行管護(hù)體系的建立，促使農(nóng)村集中供水率、供水保證率、自來水普及率和水質(zhì)達(dá)標(biāo)率進(jìn)一步提高。通過供水工程的實施與完善，徹底解決上述問題，給當(dāng)?shù)剞r(nóng)民生活水平的提高和當(dāng)?shù)厣鐣?jīng)濟(jì)的發(fā)展起到巨大的促進(jìn)作用。

方塌集鎮(zhèn)供水工程主要涉及方塌集鎮(zhèn)以及方塌行政村。本次供水涉及供水人口1351人，規(guī)劃人口為1434人。項目區(qū)有集中供水工程，水源2處完好，有高位水池1座，原來規(guī)劃的高位水池水壓、容積不足，現(xiàn)有的供水工程嚴(yán)重影響該集鎮(zhèn)和方塌村發(fā)展。本文圍繞方塌集鎮(zhèn)供水工程規(guī)劃方案展開探討。

1 項目區(qū)概況

方塌鎮(zhèn)位于佳縣北端，毛烏素沙漠南緣，方塌鎮(zhèn)位于佳縣西北端、毛烏素沙漠南緣，屬丘陵風(fēng)沙區(qū)地貌。轄37個行政村。鎮(zhèn)政府駐方塌村，東南距縣城44 km。302省道公路過境。城鄉(xiāng)全鎮(zhèn)轄38個行政村，2430戶，9633人，總面積204 km2，人口密度47人/km2，是國家級標(biāo)準(zhǔn)省級無公害——小雜糧、馬鈴薯、肉羊改良生產(chǎn)基地。

1.1 水文、水資源

方塌鎮(zhèn)工程區(qū)屬于屬大陸性干旱半干旱氣候。四季分明，冬長夏短，氣候干燥，無霜期159天；雨量不足，年均降水為380 mm；日照時間長，光熱資源豐富，平均氣溫10℃。主要自然災(zāi)害有雷擊、旱澇、低溫、霜凍等。最大凍土深1.48 m。

項目區(qū)沒有可飲用地表水資源，集鎮(zhèn)原來水源是人工淺層地下水，主要由大氣降水和地表徑流透水形成，具有埋藏淺、更新快、水質(zhì)差等特點。近幾年，隨著水位的不斷下降，水質(zhì)和水量受到降水與徑流的影響較大。

1.2 工程地質(zhì)

改區(qū)海拔高度835 m～1339.5 m。沙漠呈片狀覆蓋地面，厚度不一，有的地塊山峁裸露。地勢較高，水蝕較輕，年蝕模數(shù)2000 t/km2。溝壑密度小(2條/km2)，且短而淺。地貌呈渾圓形長梁狀，連綿起伏，沙丘斷續(xù)分布，山大坡緩，溝梁相間，山梁向溝谷方向傾斜。

2 需水量預(yù)測

2.1 設(shè)計年限

結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展情況確定供水工程設(shè)計年限為10年。

2.2 居民生活用水量

方塌鎮(zhèn)引水工程位于陜西省，根據(jù)水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《村鎮(zhèn)供水工程技術(shù)規(guī)范》(SL 310-2019)，項目區(qū)屬于一區(qū)。采用最高日居民生活用水定額40 L/(人·d)～60 L/(人·d)(供水條件為水龍頭入戶，有洗滌池，其他衛(wèi)生設(shè)施較齊全)，本次設(shè)計將最高日居民生活用水定額確定為50 L/(人·d)。

據(jù)此，本項目的居民生活用水量可按以下兩式計算：

W=P×q/1000

P=P0(1+γ)n+Pl

式中：W為居民生活用水量，m3/d；P為設(shè)計用水居民的人數(shù)，人；P0為供水區(qū)內(nèi)現(xiàn)狀常住人口數(shù)量，包括無戶籍的常住人口，人；γ為設(shè)計年限內(nèi)的人口自然增長率，按6‰計；n為工程設(shè)計年限，(按10 a計)；Pl為各村設(shè)計年限內(nèi)的人口機(jī)械增長總數(shù)，未計；q為最高日居民生活用水定額，按50 L/(人·d)計。

根據(jù)以上公式計算的設(shè)計人口和生活用水量見表1。

表1 方塌集鎮(zhèn)供水工程設(shè)計人口及生活用水量表

2.3 公共建筑用水量

根據(jù)“陜西省村鎮(zhèn)供水工程初步設(shè)計要點”，鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水一般按居民生活用水量的10%～25%計列[1]，本項目區(qū)公共建筑物包含集鎮(zhèn)沿線的飯店、門市等，取居民生活用水量的20%。公共建筑用水量=居民生活用水量×20%=103.06×20%=20.61 m3/d。

2.4 畜禽飼養(yǎng)用水量

根據(jù)中華人民共和國水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《村鎮(zhèn)供水工程技術(shù)規(guī)范》(SL 310-2019)，飼養(yǎng)畜禽日最高用水定額見表2。

表2 飼養(yǎng)畜禽日最高用水定額

畜禽用水量可按以下計算：

W=P×q/1000

式中：W為畜禽日用水量，m3/d；P為設(shè)計用水畜禽數(shù)，只；q為最高日畜禽用水定額，L/(頭·d)。

項目區(qū)羊1155只，大牲畜30頭，即畜禽飼養(yǎng)用水量為12.9 m3/d。

2.5 管網(wǎng)漏失水量和未預(yù)見水量

根據(jù)前文中所述規(guī)范，管網(wǎng)漏失水量與未預(yù)見水量之和，宜按上述用水量之和的10%～25%取值，村莊取較低值，規(guī)模較大的城鎮(zhèn)區(qū)取較高值，取20%。

本項目區(qū)管網(wǎng)漏失水量和未預(yù)見水量之和=上述用水量之和×20%=27.32 m3/d。

2.6 人均綜合用水量

人均綜合用水量=供水規(guī)模/設(shè)計人口=163.89/1434×1000=123 L/(人·d)

2.7 時變化系數(shù)及供水時間

所有供水對象都統(tǒng)一采用全日供水，日供水時間24 h。

根據(jù)以上計算，本項目供水規(guī)模在100 m3/d～1000 m3/d，根據(jù)相關(guān)規(guī)范，全日供水時變化系數(shù)Kh=2.5～2.0。本次取值Kh=2.4。日變化系數(shù)在1.3～1.6范圍內(nèi)，本次取值1.5。

2.8 供水規(guī)模

工程的供水規(guī)模一般為最高日供水能力[2]。即供水規(guī)模(最高日供水量)=居民生活用水量+公共建筑用水量+畜禽飼養(yǎng)用水量管+網(wǎng)漏失水量及未預(yù)見用水量，計算結(jié)果見表3。最高日需水量為163.89 m3/d，則供水規(guī)模為164 m3/d。

表3 供水規(guī)模計算表

2.9 最高日最高時需水量

本設(shè)計設(shè)定時變化系數(shù)Kh為2.4。

最高日最高時需水量Qmax=Qd×Kh/24=163.89×2.4/24=16.39 m3/h

3 供水方案設(shè)計

3.1 工程類型

工程類型按Ⅳ類設(shè)計，其主要建筑物級別為4級。

3.2 工程設(shè)計參數(shù)

①水質(zhì)：符合《國家生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB 5749-2006)。

②水量：每人每天可獲得的水量不低于60 L～100 L；取80 L。

③取水方便程度：人力取水往返時間不超過10分鐘，供水工程建設(shè)按龍頭入戶，全日制供水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計；服務(wù)水頭：根據(jù)《村鎮(zhèn)供水工程技術(shù)規(guī)范》第4.2.2條，配水管網(wǎng)中的用戶接管點最小服務(wù)水頭，單層建筑物可設(shè)置為10 m，兩層建筑物12 m，兩層以上建筑物每增高一層增加4.0 m；當(dāng)接管點低于用戶時，最小服務(wù)水頭應(yīng)加上用戶與接管點的地形高差；當(dāng)用戶水龍頭最大靜水水壓超過40 m時，應(yīng)采取減壓措施。本次設(shè)計的最小服務(wù)水頭取值為10 m。

④供水保證率：設(shè)計水平年2030年，供水保證率95%。

3.3 供水方案

3.3.1 水源地位置和水處理工藝

本項目區(qū)地下水水質(zhì)良好，只進(jìn)行常規(guī)的消毒處理。本工程消毒劑投加點設(shè)在高位水池，由于本工程規(guī)模較小，采用次氯酸鈣片劑配制成次氯酸鈣溶液消毒，消毒劑的最大用量宜根據(jù)管網(wǎng)長度、原水水質(zhì)和類似條件下的運行經(jīng)驗進(jìn)行確定，以便水中消毒劑的殘留量和有害副產(chǎn)物控制在允許范圍內(nèi)。

3.3.2 總體布置

方塌集鎮(zhèn)供水工程為改擴(kuò)建工程，根據(jù)現(xiàn)狀供水工程的供水范圍和實際情況，本次將項目區(qū)分為2個項目區(qū)。

1#供水區(qū)現(xiàn)有人工井，本次規(guī)劃新建高位水池，配套抽水設(shè)備抽水至新建高位水池，新鋪設(shè)配水管道，一部分流入原來舊水池，繼續(xù)供水，一部分流入新鋪設(shè)的管網(wǎng)至入戶。

2#供水區(qū)現(xiàn)有機(jī)井1眼(60 m)，本次規(guī)劃新建高位水池1座，配套抽水設(shè)備抽水至新建高位水池，通過新鋪設(shè)的管網(wǎng)流至入戶。根據(jù)相關(guān)供水要求及原則，結(jié)合本項目供水范圍，確定工藝流程見圖1。

圖1 項目區(qū)供水工藝流程圖

3.3.3 輸配水線路選擇及管材選擇

主干管沿各自然村主干道，呈樹枝狀布置，進(jìn)入到戶。一則施工減少農(nóng)戶耕地開挖，避免農(nóng)業(yè)耕作或挖土平地可能對管線的危害；二則可方便施工、維護(hù)和管理，有利于工程安全運行。

根據(jù)國家建設(shè)部的相關(guān)政策要求，各地方開始大力推廣使用塑料給水管材，代替強(qiáng)度低、材質(zhì)差、腐蝕嚴(yán)重、影響水質(zhì)的灰鑄鐵管和鍍鋅管等管材，以便提高供水水質(zhì)和安全的可靠性。PE管材耐腐蝕，無結(jié)垢層，不滋生細(xì)菌，具有非常好的強(qiáng)度、剛度和韌性，可承受較大的內(nèi)壓力和外荷載，且管接頭強(qiáng)度高與鋼管相比，工作壽命長，可達(dá)50年(鋼管一般為20年)，而且維護(hù)費用低，有更大的競爭力和技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。

因此，本設(shè)計管材統(tǒng)一采用PE塑料管，設(shè)計工作壓力為1.6 MPa。管道設(shè)計埋深1.5 m。

4 結(jié)語

佳縣方塌集鎮(zhèn)供水工程工程主要建設(shè)內(nèi)容包括：高位水池、機(jī)泵、輸水管網(wǎng)工程及管網(wǎng)附屬設(shè)施。該工程建成后，可以解決項目區(qū)農(nóng)戶的生活用水困難問題。對改善該區(qū)域基礎(chǔ)設(shè)施條件，提高和供水質(zhì)量和數(shù)量具有重要意義，滿足了村民正常的吃、用、洗，減少了疾病的傳播，同時也減少了村民拉水、挑水的勞力和費用，對當(dāng)?shù)氐纳鐣?jīng)濟(jì)發(fā)展起到巨大促進(jìn)作用。