福建莆田山區(qū)片城鄉(xiāng)供水一體化工程設(shè)計分析

郭加躍

（福建省莆田市水利局水利建設(shè)站，福建 莆田 351100）

保障人民群眾的飲水安全，是全面建設(shè)小康社會的一項重要內(nèi)容，是建設(shè)社會主義和諧社會的一項重要任務(wù)。目前莆田市城鄉(xiāng)居民基本實現(xiàn)有水喝，但廣大山區(qū)的飲水工程規(guī)模小、凈水設(shè)施弱，水質(zhì)水量水壓等均難以保證。且山區(qū)眾多的小微型農(nóng)村飲水安全工程多以群管為主，管理水平低，使得區(qū)域內(nèi)群眾生活用水難以得到保障，阻礙著當?shù)亟?jīng)濟社會的發(fā)展。所以推進建設(shè)城鄉(xiāng)供水一體化項目，整合優(yōu)化小型供水企業(yè)，解決人民切實的安全飲用水需求迫在眉睫。

1 項目背景

莆田市位于福建省沿海福廈黃金海岸線中部、海峽西岸經(jīng)濟區(qū)閩南經(jīng)濟圈和閩江口經(jīng)濟圈的中間地帶，根據(jù)《莆田市水資源合理配置規(guī)劃》，降水的空間分布自西北山區(qū)向東南沿海遞減，多年平均降水量等值線走向基本上與地形高低相對應(yīng)。受氣候、水汽來源和地形綜合影響，年平均降水量在2000 mm以上的區(qū)域均分布在仙游縣西北部山區(qū)，1600 mm～2000 mm之間的區(qū)域主要分布在仙游縣中部及東北部、城廂區(qū)西部以及涵江區(qū)西北部，1300 mm～1600 mm 之間的區(qū)域主要分布在仙游縣南部、城廂區(qū)中東部、涵江區(qū)中東部、荔城區(qū)西部以及秀嶼區(qū)西北部，小于1300 mm 的區(qū)域主要分布在涵江區(qū)東南部、荔城區(qū)東部以及秀嶼區(qū)大部分地區(qū)。

2 山區(qū)片供水工程設(shè)計

本次規(guī)劃的山區(qū)片供水工程主要為莆田市涵江區(qū)山區(qū)片供水工程、莆田市城廂區(qū)常太鎮(zhèn)供水工程、莆田市仙游縣北部山區(qū)片供水工程，根據(jù)工程布置情況，擬選擇莆田市城廂區(qū)常太鎮(zhèn)山區(qū)片供水工程作為典型設(shè)計。

2.1 規(guī)劃水平年供水區(qū)人口計算

本項目主要解決項目區(qū)內(nèi)的農(nóng)村人口的安全用水問題。項目區(qū)人口自然增長率按8.1‰計（依據(jù)莆田市2014—2017年統(tǒng)計年鑒匯總統(tǒng)計），設(shè)計水平年（2030年）的受益人口計算公式如下：

式中：P為項目區(qū)設(shè)計水平年受益人口；P0為項目區(qū)現(xiàn)狀年受益人口；a為人口自然增長率；n為設(shè)計年限。

根據(jù)常太鎮(zhèn)各個行政村人口分布情況，結(jié)合各村莊所處高程，本工程擬供水范圍涉及25 個行政村，另外汀洋村（高程430 m）、內(nèi)東坪村（高程542 m）、外東坪村（高程540 m）由于村莊高程遠遠超出常太鎮(zhèn)村莊平均高程，故三個村莊不列入本次供水范圍，村莊供水保持現(xiàn)狀山澗水為主，地下水為輔的基本狀態(tài)。經(jīng)計算，到規(guī)劃水平年（2030年）供水區(qū)用水人口為4.39 萬人，見表1。

表1 城廂區(qū)常太鎮(zhèn)人口匯總統(tǒng)計表

2.2 需水量預測

（1）居民的生活用水量

居民生活用水標準按《村鎮(zhèn)供水工程設(shè)計規(guī)范》（SL 687-2014）規(guī)定，及工程所處地理位置和經(jīng)濟發(fā)展情況，本工程取生活用水定額近期取100 L/（人·d），遠期隨著經(jīng)濟發(fā)展人民生活水平的提高，居民生活用水定額取200 L/（人·d）。

（2）公共建筑用水量

公共建筑用水量集鎮(zhèn)按10%計算。

（3）消防用水量

根據(jù)《建筑設(shè)計防火規(guī)范》（GB 50016-2014）規(guī)定，消防用水標準按同一時間內(nèi)火災次數(shù)為2 次，滅火流量取35 L/s，火災歷時按2 h 計。

（4）管網(wǎng)漏失水量和未預見用水量

管網(wǎng)漏失水量和未預見用水量按（1）到（3）總和的15%計算。

工程為全日供水工程，時變化系數(shù)根據(jù)供水規(guī)模按《村鎮(zhèn)供水工程設(shè)計規(guī)范》（SL 687-2014）取1.6（實際管網(wǎng)水力計算時，考慮鄉(xiāng)鎮(zhèn)常住人口與在冊人口比例，實際管網(wǎng)時變化系數(shù)取1.0）。具體需水量見表2。

表2 供水規(guī)模預測表

經(jīng)過以上計算，并考慮留有適當余地，本工程近期設(shè)計供水量取6000 m3/d；遠期供水量取8500 m3/d。

3.3 供水方案

福建省莆田市城廂區(qū)常太鎮(zhèn)地處莆田市東圳水庫之畔，東臨荔城區(qū)西天尾鎮(zhèn)，西毗仙游縣九鯉湖風景區(qū)，南通華亭鎮(zhèn)，北接涵江區(qū)白沙、莊邊鎮(zhèn)，地形上系一山間盆地，四周為低山、丘陵所環(huán)繞，中央地勢較低。

根據(jù)常太鎮(zhèn)所處地理位置及現(xiàn)有的水源和供水條件，常太鎮(zhèn)供水工程建設(shè)采用跨區(qū)域供水方案- 莆田市自來水公司管網(wǎng)延伸方案：

在荔城大道行政服務(wù)中心附近DN800 供水主管道開口，利用龍橋溪暗涵橫穿荔城大道后，沿市政府辦公區(qū)道路邊的人行道鋪設(shè)DN400 配水主管至東圳渠道邊。

3.4 配水線路水力計算

（1）基本情況

莆田市自來水公司第二水廠出廠水壓50 m（靜水壓）；荔城大道行政服務(wù)中心段配水主管為DN800 球墨管；新建一級加壓泵站（市政府加壓泵站）地面標高25 m；新建二級加壓泵站（東圳電站加壓泵站）地面標高100 m。

本工程新建配水主管道83.9 km，管徑DN63-400，管材采用PE 管，公稱壓力1.0 MPa。鋪設(shè)村莊入戶配水支管長度1120 km，管徑DN50 和DN25，管道公稱壓力1.6 MPa。

（2）計算公式

根據(jù)《室外給水工程設(shè)計規(guī)范》（GB 50013-2006）和《村鎮(zhèn)供水工程設(shè)計規(guī)范》（SL 687-2014），PE 管水頭損失計算采用公式［1]：

式中：h 為管道沿程水頭損失；i 為水力坡度；C 為海曾威廉系數(shù)；Q 為流量，m3/s；d 為管道內(nèi)徑，m；L 為管道長度，m。

根據(jù)《村鎮(zhèn)供水工程設(shè)計規(guī)范》（SL 687-2014）中的規(guī)定，本工程村鎮(zhèn)配水支管網(wǎng)時變化系數(shù)取1.6，各加壓泵站及高位水池之間的連接配水主管時變化系數(shù)取1.0。村莊配水管網(wǎng)最不利點用水水壓按三層計算，即最不利點供水水壓不小于16 m 的要求。

（3）計算成果

根據(jù)以上公式，近、遠期水力計算成果見表3。

表3 配水主管管道水力計算成果匯總表

根據(jù)上表計算結(jié)果，本工程新建配水主管道能夠滿足城廂區(qū)常太片各個村莊居民用水要求。

4 主體工程施工

（1）土石方開挖

本工程水泵間基坑土石方開挖工程量不大，擬采用0.6 m3的小型挖掘機進行溝槽開挖，基坑底部按設(shè)計高程采用人工配合進行平整、修底，基坑的開挖斷面須滿足設(shè)計要求斷面。

開挖的土石方可堆放在基坑遠離延壽溪河道的一側(cè)，由5 t 自重汽車運至統(tǒng)一規(guī)劃的棄碴場?；娱_挖時應(yīng)按設(shè)計支護方案進行基坑開挖支護。

（2）球墨鑄鐵管安裝施工

①管道安裝施工

首先在溝槽底部鋪設(shè)枕木安裝軌道，然后在軌道上組裝龍門吊，龍門吊組裝完成后，移至待裝管道處；管道經(jīng)安裝橡校密封圈后中心調(diào)整、高程調(diào)整就位，采用手拉葫蘆拉近待安裝管道與已安裝好管道對接，再采用墊層料對該管道的進行穩(wěn)固。管道安裝經(jīng)驗收合格后即可進行溝槽回填。

②溝槽回填：首先進行清除溝槽內(nèi)雜物，并排除積水，使溝底應(yīng)保持干燥，管道試壓前只能在管體局部，回填土方，待壓水試驗合格后再全面回填。管道兩側(cè)應(yīng)對稱下料，分層夯實，均勻上升。

③壓水試驗：壓水試驗可分段進行，分段長度在1 km 以內(nèi)。試驗所用的管端堵頭為特制的鋼板堵頭或試壓后背。最后要進行全段的試通水試驗。

（3）現(xiàn)澆混凝土

澆筑前，先進行扎筋、立模、搭設(shè)倉面腳手架和清倉。砼由0.8 m3拌機供料，砼基礎(chǔ)由人工推雙膠輪車水平運輸或通過滑槽入倉，砼閘、橋墩等用腳手架由人工推雙膠輪車提升入倉，砼采用平倉澆筑法，鋪料厚度控制在30 cm～50 cm，普遍以40 cm厚控制。為保證上、下層砼完整結(jié)構(gòu)，振搗器需插入下層砼5 cm～10 cm，振搗器布點應(yīng)避開預埋件、止水帶等結(jié)構(gòu)，以免對其損壞或移位。

5 結(jié)語

莆田市城鄉(xiāng)供水一體化項目規(guī)劃將新建（擴建、遷建）水廠12 座，遠期總設(shè)計供水能力170 萬m3/d；配套建設(shè)水廠配水管網(wǎng)工程共計約20 處，并配套建設(shè)莆田市城鄉(xiāng)供水一體化信息化系統(tǒng)。本項目的建設(shè)，可將莆田市城鄉(xiāng)自來水普及率由81%提高到98%，大大提高城鄉(xiāng)居民的生活水平，促進社會基礎(chǔ)設(shè)施的完善，具有明顯的社會經(jīng)濟效益，工程建設(shè)技術(shù)上可行，經(jīng)濟上合理。