嵩縣貧困村安全飲水工程設(shè)計

周文會

（洛陽市嵩縣水利局）

1 基本情況

嵩縣位于河南省西部，洛陽市西南，全縣總面積3 009 km2，轄11 鎮(zhèn)5 鄉(xiāng)310 個行政村12 個社區(qū)，總?cè)丝?3 萬。是國家級貧困縣、河南省四個深度貧困縣之一，全縣95個貧困村，其中：貧困村鄧嶺村位于紙房鎮(zhèn)政府西南，全村總面積4.86 km2，全村共有11個自然村，14個村民組。

2 工程規(guī)劃

飲水安全工程總體規(guī)劃供水范圍為紙房鎮(zhèn)鄧嶺村，共涉及鄧嶺村388 戶，1 892 人，大牲畜24 頭，小牲畜8 頭，鄧嶺小學(xué)150人。鄧嶺村側(cè)溝內(nèi)的淺層地下水作為供水水源，在水源處新建大口井一眼，由水泵輸送至村內(nèi)新建100 m3清水池內(nèi)，通過自壓輸水的方式由配水管網(wǎng)將水輸送至各用戶。配水管網(wǎng)采用樹枝狀，盡量沿道路兩側(cè)布置，便于工程施工及運(yùn)行期的管理及檢修。學(xué)校內(nèi)配4個5聯(lián)洗手池。

供水工程屬飲水安全工程，由水源水量、水質(zhì)確定本工程的工藝流程。其供水工藝流程如下：

井→清水池→管網(wǎng)→用戶

3 工程設(shè)計

3.1 設(shè)計用水量計算

3.1.1 生活用水量

生活用水量采用最高日生活用水量標(biāo)準(zhǔn)作為計算依據(jù)。

式（1）中：W1—最高日生活用水量（m3/d）；P—設(shè)計年限末的用水人口總數(shù)（人）；q—最高日生活用水量標(biāo)準(zhǔn)，取50 L/（人·d）。

設(shè)計年限末規(guī)劃人口數(shù)。

式（2）中：P0—基準(zhǔn)年人口數(shù)（人）；α—人口自然增長率，取7‰；n—工程設(shè)計年限，取n=15 a；P=P0（1+α）n=1 892 （1+7‰）15=2101（人）。

規(guī)劃生活用水量：W1=2 101 50/1 000=105.05（m3/d）。

3.1.2 學(xué)生用水量

學(xué)生：住校［30L/（人·d）］，非住校［10L/（人·d）］。

鄧嶺小學(xué)：W2=（150 30）/1 000＝4.50（m3/d）。

3.1.3 牲畜用水量

式（3）中：W2—最高日牲畜用水量（m3/d）；q1，q2—各種不同牲畜用水量標(biāo)準(zhǔn)[L/（只·d）]。q1牛、驢50L/（頭·d）；q2豬、羊30L/（頭·d）；n1，n2—不同牲畜數(shù)量，頭或只。

W3=（24 50+8 30）/1000＝1.44（m3/d）。

3.1.4 集中出流用水量

鞋場：W4=（20 50）/1 000＝1（m3/d）。

豬場：W5=（100 30）/1 000＝3（m3/d）。

3.1.5 未預(yù)見水量和管網(wǎng)損失水量

未預(yù)見水量和管網(wǎng)損失水量按最高日生活用水量、學(xué)生用水量和牲畜用水量之和的10%計算。

W6=（W1+W2+W3+W4+W5） 10%=（105.05+4.50+1.44+1+3） 10%=11.50（m3/d）。

3.1.6 設(shè)計最高日用水量

W總=W1+W2+W3+W4+W5+W6=105.05+4.50+1.44+1+3+11.50=126.49（m3/d）。

3.2 管網(wǎng)水力計算

3.2.1 戶均用水當(dāng)量

式（4）中：q—戶均用水當(dāng)量（L/h·戶）；W—最高日用水量（m3/d）；Kh—時變化系數(shù)；m—用水戶數(shù)（戶）。

q=1 000 （126.49-3-1） 2.80/24/338=35.48（L/h·戶）。

3.2.2 計算各管段的沿線流量

式（5）中：qi—第i管段的沿線流量（L/h）；m—第i管段負(fù)擔(dān)的戶數(shù)（戶）。

3.2.3 各管段設(shè)計流量、管徑及水頭損失計算

任一管段設(shè)計流量為該管段沿線出流量的50%加上其下游各管段沿線出流量之和。管徑由管段的設(shè)計流量、水頭損失、節(jié)點(diǎn)的地形標(biāo)高、自由水頭來確定。初步選擇管徑按經(jīng)濟(jì)管徑公式選擇，即：

式（6）中：D—管道內(nèi)徑（m）；Q—管段流量（m3/s）；V—管內(nèi)經(jīng)濟(jì)流速（取0.60～1.20m/s）。

3.2.4 管段水頭損失的計算

水頭損失分為沿程水頭損失和局部水頭損失；沿程水頭損失采用下式計算：

式（7）中：hL—沿程水頭損失（m）；Q—管段流量（m3/s）；D—管道內(nèi)徑（m）；L—管道長度（m）；管段局部水頭損失hj按沿程水頭損失hL的10%計算；管段總水頭損失h=hL+hj。

3.2.5 計算各節(jié)點(diǎn)的水壓標(biāo)高和自由水頭

各節(jié)點(diǎn)的自由水頭是指從該點(diǎn)地面算起的供水壓力；節(jié)點(diǎn)水壓標(biāo)高、自由水頭和相鄰兩節(jié)點(diǎn)之間水頭損失的關(guān)系如下：

自由水頭+地形標(biāo)高=水壓標(biāo)高（同節(jié)點(diǎn)）。上游相鄰節(jié)點(diǎn)水壓標(biāo)高-本節(jié)點(diǎn)至上游相鄰節(jié)點(diǎn)間水頭損失=本節(jié)點(diǎn)水壓標(biāo)高。

3.3 水源工程

工程擬規(guī)劃在鄧嶺村村側(cè)溝內(nèi)新建直徑5 m，深10 m大口井一眼。鄧嶺村村側(cè)溝內(nèi)地下水水源富裕，水質(zhì)良好，水源地出水量遠(yuǎn)大于村內(nèi)最大需水量，故在此設(shè)計水源井即可滿足鄧嶺村群眾的安全飲水問題。

3.4 輸水管道設(shè)計

工程水源地距離清水池540 m，輸水管道主要沿清水池方向敷設(shè)。根據(jù)最高日用水量，取水泵設(shè)計流量為20 m3/h。管徑選擇:

經(jīng)計算并根據(jù)水泵流量輸水管采用DN80 鋼管。具體布設(shè)原則為：在開挖管槽內(nèi)鋪設(shè)鋼管，DN80鋼管長度550 m，開挖管槽540 m。

3.5 清水池設(shè)計

飲水安全工程的用水規(guī)模為126.49 m3，根據(jù)清水池計算公式：

式（15）中：Wc—水池有效容量（m3）；W1—調(diào)節(jié)容量（m3），取最高日用水量的15%～25%；W2—管理區(qū)自用水量（m3），取最高日用水量的5%～10%；W3—消防用水量（m3），不予考慮；W4—安全貯存（m3），按最高日用水量的5%計。

工程選用200 m3清水池。

3.6 配水管網(wǎng)

工程配水工程設(shè)計主要是指從清水池至各用戶的各級管道，并能夠在用水量和水壓方面滿足用戶要求。根據(jù)《村鎮(zhèn)供水工程技術(shù)規(guī)范（SL310-2004））》表6.0.7 規(guī)定：選用管材的公稱壓力應(yīng)不小于設(shè)計內(nèi)水壓力，且根據(jù)項目區(qū)自然條件，經(jīng)實地勘測，經(jīng)過各種管道材料的優(yōu)劣比較，確定本工程采用公稱壓力為1.60～1.00. QB的PE100塑料管材。

項目區(qū)供水采用集中統(tǒng)一供水模式，配水管網(wǎng)采用樹枝狀管網(wǎng)。

3.7 管網(wǎng)附屬設(shè)施

包括控制閥門、水表及閥門井，是整個管網(wǎng)不可缺少的控制及安全設(shè)施，均按相關(guān)要求在適宜位置進(jìn)行布設(shè)。

3.8 水泵選擇

3.8.1 潛水電泵設(shè)計流量計算

式（10）中：Q—設(shè)計最高日用水量（m3/h）；W—最高日用水量（m3）；W=126.49m3；T—日工作時間（h）；T=6。

經(jīng)計算Q=21.080 m3/h，確定采用額定流量為20 T/h的潛水泵。

3.8.2 潛水電泵設(shè)計揚(yáng)程計算

設(shè)計揚(yáng)程應(yīng)滿足調(diào)節(jié)構(gòu)筑物的最高設(shè)計水位要求。水泵所需揚(yáng)程采用下式計算：

式（11）中：H—水泵揚(yáng)程（m）；h1—泵體至清水池總高差；（m）h2—沿程水頭損失（m）；h3—局部水頭損失（m）。

根據(jù)實測結(jié)果：h1=hQ1-hQ2=517.48-343.73=173.75（m）。

式（12）中：Q—水泵設(shè)計流量；d—管道內(nèi)徑0.08 m；H3=h20.1=5.57（m）；h3—局部水頭損失按沿程水頭損失的10%計算。

則：H=h1+h2+h3=173.75+55.715+5.57=235.03（m）

計劃選用200QJ20—243/18 型（流量10 m3/h，揚(yáng)程243 m）潛水泵1臺，配套電機(jī)功率25 kW，為清水池供水。

3.9 水廠建設(shè)

根據(jù)工程的總體布置和供水系統(tǒng)的工藝流程，通過對地形、供水范圍、人口狀況、建設(shè)條件等因素的分析，擬將水廠布置在水源井處，水廠總占地面積為225 m2，東西長15 m，南北寬15 m，內(nèi)建9.90 N 6.50 m管理房3 間。院內(nèi)建綠化花池一處；廠區(qū)內(nèi)砼地坪硬化，砼標(biāo)號為 20；圍墻高2.80 m，為. 5.0漿砌磚。

3.10 入戶工程

入戶工程指村級街道支管以下的設(shè)施，主要包括入戶自來水池、入戶三通、管道、閘閥、水表、立桿及水龍頭等。入戶管道采用De20PE100塑料管，平均每戶長度為20 m。

4 工程預(yù)算

工程規(guī)劃范圍涉及紙房鎮(zhèn)鄧嶺村388戶，1 892人，鄧嶺小學(xué)150人。主要工程量：新建直徑5 m深10 m大口井一眼，15 15 m 水廠一座，內(nèi)建9.90 N 6.50 m 管理房三間；敷設(shè)DN80 壓力鋼管500 m；安裝200QJ20—243/18 型潛水泵1 臺；敷設(shè)各類配水管網(wǎng)De90～De20PE100管材25 413 m；標(biāo)準(zhǔn)入戶水池及管件各388 套，學(xué)校內(nèi)新4 個5 聯(lián)洗手池。工程預(yù)算總投資為75.89 萬元，其中建筑工程57.67 萬元，機(jī)電設(shè)備及安裝工程9.91萬元，獨(dú)立費(fèi)用6.89萬元，臨時費(fèi)用1.41萬元。