神池縣板井供水工程設(shè)計施工方案分析

白美華

（神池縣水利水保站，山西 神池 036100）

1 工程概況

1.1 項目區(qū)概況

板井村位于神池縣西南6 km 處，屬太平莊鄉(xiāng)。全村249戶，戶籍人口553 人，其中建檔立卡貧困戶116戶，貧困人口256 人，全村現(xiàn)已脫貧。隨著奔小康步伐的加快，村民用水量越來越大，村民迫切要求改造現(xiàn)有供水工程。

工程所在地屬于溫帶半干旱大陸性氣候，受季風(fēng)影響和地形影響較為明顯，干旱、寒冷、溫差大，降雨量小，蒸發(fā)量大，降雨多集中在汛期，汛期雨量占全年降雨量的80%。年平均氣溫4.6℃，一月最冷，平均氣溫-13℃，七月最熱，平均氣溫19℃，年平均降水量為481.3 mm，年平均日照時數(shù)為2 816.7 h，無霜期平均110 d。境內(nèi)常年多刮偏西風(fēng)，年平均風(fēng)速4.1 m/s。

1.2 工程現(xiàn)狀

板井村現(xiàn)狀供水水源，是位于村北青山嘴的360 m深井，通過深井泵提水到村東南100 m3的水池，設(shè)兩個集中供水點。因水池所處位置與靠自流供水的供水點高差較小，不能保持必要的水頭，當(dāng)水池處于高水位時，供水點出水量還可以，但隨著水池水位的下降，供水點的流量也隨之減少，不能滿足村民要求。另一個供水點則靠水池內(nèi)的加壓泵抽水，因加壓泵設(shè)計流量較小，另一個供水點出水量也不能滿足村民要求。

項目總體布置：在村西較高地勢新建100 m3高位水池，在青山嘴新建加壓泵站，由泵站重新鋪設(shè)提水管道，提水到高位水池，對輸水管道進行改造，由高位水池自流到供水點，并擴建一處供水點。

工程需要新建100 m3鋼筋混凝土水池一座，鋪設(shè)DN 90 的PE 提水干管3 000 m，DN 50 輸水支管200 m，泵站機坑一座10.5 m2，控制閘閥井5 座，工程概算投資59 萬元。

2 工程需水量計算

2.1 用水量定額

根據(jù)當(dāng)?shù)厝丝谠鲩L情況，按照現(xiàn)有戶籍人口553 人計算需水量，工程保持原來的集中供水點供水，全日供水。生活用水量標(biāo)準(zhǔn)（包括農(nóng)家散養(yǎng)的豬、羊、禽類的飲用水量）根據(jù)《山西省農(nóng)村供水工程設(shè)計要點（試行）》和《村鎮(zhèn)供水工程技術(shù)規(guī)范》（SL 310—2004），以及水利部用水定額確定用水定額60（/P·d）。

2.2 設(shè)計水平年

設(shè)計水平年為2020—2025 年，設(shè)計年限5 年，人口增長率0%，供水普及率100%，供水保證率為97%。

2.3 供水范圍

工程供水范圍為板井村1 個行政村，設(shè)計受益人口553 人，居民生活用水量33 180 m3/d。大畜89 頭，大牲畜最高日用水定額60 L/頭·d；小牲畜1 000 頭，小牲畜最高日用水定額15 L/頭·d；牲畜用水總量20 340 m3/d。

2.4 用水量計算

供水工程的設(shè)計供水量，包括居民生活用水量、牲畜用水量、公共及建筑用水量、管網(wǎng)漏水量和未預(yù)見用水量。

公共用水量，取居民生活用水量的10%，公共及建筑用水量為5 352 m3/d。

管網(wǎng)漏失水量和其它未預(yù)見水量，按居民生活用水量、牲畜用水量10%～15%取值，本次設(shè)計取10%。管網(wǎng)漏失水量及其他未預(yù)見水量為5 352 m3/d。

用水總量計算結(jié)果為64 224 m3/d。

3 工程布置及設(shè)計

依據(jù)《村鎮(zhèn)供水工程技術(shù)規(guī)范》（SL 310-2004）、《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL 252-2000），工程等級為Ⅴ級。

工程布置不改變原來的布置形式：從青山嘴水源井通過深井泵提水到新建的100 m3提水前池，在提水前池旁新建10.5 m2機坑1 座，在機坑內(nèi)安裝加壓泵，通過提水管道將水提至村西高位水池。由高位水池通過輸水管道自流到供水點供水。

提水工程由提水泵站、提水管道組成。

3.1 提水泵站設(shè)計

（1）機坑：機坑建在前池旁，其底部高程與前池等高，幾何尺寸為3.5 m×3 m×4 m（長×寬×高），底部原土夯實，側(cè)墻采用M 7.5 砂漿砌37 磚墻，現(xiàn)澆C25 鋼筋混凝土15 cm 蓋頂，預(yù)留65 cm×65 cm 進人孔，鋼制孔蓋。預(yù)埋DN 100 鋼管2 根，DN 90 PE 管2 根。

（2）設(shè)備安裝：在保證板井供水的同時，考慮邵家洼、冷飯坡的供水需求，在機坑內(nèi)安裝2 套加壓設(shè)備，一套供板井，一套供邵家洼和冷飯坡，加壓設(shè)備由控制閘閥、伸縮節(jié)、水泵、水表、壓力表組成。

（3）水泵選型

①板井提水管道水頭損失計算：

a.輸水管道沿程水頭損失

按照《村鎮(zhèn)供水工程技術(shù)規(guī)范》（SL 310-2004），沿程水頭損失計算公式如下：

i=0.000 915Q1.774/d4.774×L式中：i——管道沿程水頭損失，m；

L——管長，3 000 m；

Q——流量，18 m3/s；

d——管內(nèi)徑，80 mm；

經(jīng)計算，沿程水頭損失為39 m。

b.板井提水管道局部水頭損失計算

局部水頭損失，按總沿程水頭損失的10%計，為3.9 m。

綜上，板井總水頭損失：H=39+3.9=42.9 m。

②板井加壓泵選型

經(jīng)實測地面高差為110 m，水泵設(shè)計揚程H=110+42.9=152.9 m。

設(shè)計流量Q=18 m3/h。

所以，選擇水泵型號為：50 CDL 18-15×10。

3.2 管道設(shè)計

管道系統(tǒng)包括：提水管道干管、輸水管道及管道附屬建筑物等。

（1）控制閥門井。管道的控制閥門井，可控制管道放水支口的開啟及兼為檢修閥門井，間距根據(jù)放水點及事故搶修允許的排水時間確定，具體位置應(yīng)結(jié)合現(xiàn)狀地形起伏，穿越障礙及連通管位置等綜合考慮設(shè)置。

（2）提水管道管材選用PE 管，提水管道管徑，按經(jīng)濟流速法計算，計算公式：

式中：D——管道直徑，mm；

Q——管道設(shè)計流量，選用機井出水量18 m3/h；

vc——管道經(jīng)濟流速，對于水泵壓水管道其經(jīng)濟流速，取1.5 m/s。

經(jīng)計算，提水管道的管道直徑為90 mm。

（3）提水管道管材選用DN 90 mm，1.6 MPad 的PE 管,輸水管管材選用DN 50 mm，1.6 MPa 的PE 管，全部埋設(shè)于本區(qū)凍土深度以下。

3.3 管線縱橫斷面設(shè)計

管道埋深。本工程提、輸水管線所處地區(qū)，歷史最大凍土深度為2.3 m。為保證提輸水管線的安全，滿足正常工作的要求，將輸水管線埋置于凍土深度以下，確定管線的管頂覆土厚度為2.3 m。

管道敷設(shè)與地基處理。本工程提水管道為了不占用耕地，沿河道岸邊的小道布設(shè)，管槽開挖邊坡度，初設(shè)為1∶0.33；要求管頂以上覆土厚度不小于2.3 m，管道四周要求回填細(xì)料土，管頂以上細(xì)料土厚度不小于0.5 m，開挖料含土多的，之上可直接采用開挖土料回填，開挖料含卵礫多的，回填時應(yīng)將粒徑較大的卵礫料挑揀后回填，要求土的壓實度不小于0.95。

管線穿越道路設(shè)計。管道沿線2 次穿越道路，穿越邵家洼到虎鼻的道路，采用大開挖的方式通過，穿越板井回村的硬化路采用頂管方式通過。

3.4 管道附屬建筑物設(shè)計

根據(jù)管線布置情況，提水管道末端設(shè)置控制閥門井1 座。

控制閥門井為半徑1.2 m 的圓形結(jié)構(gòu)，直徑2.0 m，壁厚0.2 m，為M10 水泥砂漿砌磚結(jié)構(gòu)，井壁外側(cè)面用1:2 水泥砂漿抹面2 cm，井內(nèi)壁側(cè)設(shè)腳踏槽，井深隨地面高程不同而變化，距地面0.5 m 處開始逐漸收口為內(nèi)徑0.8 m 的井口，井口設(shè)預(yù)制C20 混凝土井座和D 800 預(yù)制井蓋，高于地面0.2 m?？刂崎y門井的地基要求夯實處理。

3.5 高位水池設(shè)計

高位水池設(shè)計根據(jù)需水量計算成果，考慮常住人口情況，設(shè)計高位水池為100 m3，水池采用鋼筋混凝土矩形結(jié)構(gòu)，幾何尺寸隨地形設(shè)計為9 m×3.7 m×3 m（長×深×寬）。

底部原土夯實后，回填10 cm 三七灰土，20 cm 素混凝土墊層，20 cm 鋼筋混凝土。側(cè)壁和頂部為20 cm鋼筋混凝土。內(nèi)部采用1∶1 沙漿抹面。開挖邊坡系數(shù)采用1∶0.5，回填土要逐層夯實。頂部做50 cm 高女兒墻，側(cè)壁預(yù)埋80 mm 的鋼管三根，分別做為進水管、出水管和溢流管安裝之用。進水預(yù)埋管距頂部距離不小于2 m，出水管距底部距離在10～20 cm 之間。頂部預(yù)埋DN 100 mm 鋼管一根。預(yù)埋管長度視實際情況合理決定。

3.6 基坑設(shè)計

基坑幾何尺寸為3.5 m×3.7 m×3 m（長×深×寬），底部原土夯實，做1 個直徑60 cm，深1 m 集水坑，側(cè)墻M 7.5 砂漿砌37 磚墻1.5 m，24 磚墻2.2 m。頂部現(xiàn)澆C 25 混凝土15 cm，預(yù)留65 m×65 m 進人孔，鋼制孔蓋。做50 cm 女兒墻與水池成一整體。