三原縣小道口水庫(kù)供水提升改造設(shè)計(jì)方案初探

張曉曼

（陜西省涇惠渠灌溉中心,陜西 三原 713800）

1 工程概況

項(xiàng)目區(qū)位于三原縣城東部,地下水礦化度高、硫酸鹽、硝酸鹽、硬度等超標(biāo)嚴(yán)重,2010年以前,利用當(dāng)?shù)氐叵滤?完成了一批供水工程建設(shè),但因水質(zhì)問(wèn)題,當(dāng)?shù)鼐用裆詈蜕a(chǎn)發(fā)展嚴(yán)重受限,重新返困,飲水不安全問(wèn)題長(zhǎng)期制約當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展。2012年三原縣組織實(shí)施了《三原縣小道口水庫(kù)供水工程》,該工程以小道口水庫(kù)庫(kù)水作為水源,通過(guò)庫(kù)區(qū)泵站加壓至新建水廠,經(jīng)水廠和配干、支管的輸配水,解決三原縣西陽(yáng)鎮(zhèn)23146 人、大程鎮(zhèn)25945 人及城關(guān)街辦部分村莊的7310 人,共計(jì)56401 人的安全飲水問(wèn)題。該工程的建設(shè)取得了顯著的成效,極大地改善了西陽(yáng)鎮(zhèn)、大程鎮(zhèn)水質(zhì)較為嚴(yán)重區(qū)域的飲水安全,為當(dāng)?shù)鼐用窠】堤峁┱吡吮Ｕ?。但隨著城鄉(xiāng)一體化的快速發(fā)展,小道口水庫(kù)供水工程出現(xiàn)了新的飲水安全問(wèn)題：

（1）供水工程受益范圍擴(kuò)大

由于俆木中心現(xiàn)狀供水水質(zhì)差,不符合生活飲用水標(biāo)準(zhǔn),2018年三原縣水利局將俆木供水范圍納入小道口水庫(kù)供水工程受益區(qū),項(xiàng)目區(qū)供水受益人口由56401 人增至72961 人。

（2）居民實(shí)際用水定額提高

隨著供水工程受益區(qū)居民生活水平的逐步提高,區(qū)內(nèi)洗滌設(shè)施和衛(wèi)生設(shè)施全面提升,原設(shè)計(jì)最高日居民生活用水定額50 L/（人·d）,根據(jù)項(xiàng)目近年發(fā)展和供水實(shí)際運(yùn)行資料可知,項(xiàng)目區(qū)實(shí)際最高日用水定額為70 L/d～90 L/d,原設(shè)計(jì)用水定額與當(dāng)前實(shí)際用水量差距太大。

（3）區(qū)內(nèi)工企業(yè)規(guī)模增大、用水量增加

項(xiàng)目區(qū)鎮(zhèn)區(qū)優(yōu)勢(shì)明顯,交通便利,工企業(yè)發(fā)展迅猛,生產(chǎn)、生活用水量不斷增加。

由上可知項(xiàng)目區(qū)供水范圍的擴(kuò)大、居民用水標(biāo)準(zhǔn)的提高、工企業(yè)規(guī)模增大、用水量增加,致使現(xiàn)有的供水能力已無(wú)法滿足供水范圍居民的用水需求,嚴(yán)重制約了當(dāng)?shù)鼐用裆钏降奶岣吆统擎?zhèn)化的快速發(fā)展。

針對(duì)項(xiàng)目區(qū)供水水源存在的資源型、水質(zhì)型、設(shè)施型缺水的問(wèn)題,三原縣委托南京市市政設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司編制《三原縣城供水新增調(diào)蓄輸水工程初步設(shè)計(jì)》（2020年12 月）,該工程在魯橋鎮(zhèn)鎮(zhèn)政府北200 m 新建6000 m3調(diào)蓄池1 座,99.3 m2加氯間1 座,自新建調(diào)蓄池至城關(guān)街辦土官村鋪設(shè)DN800 球墨鑄鐵輸水管道1 條,水源為馮村水庫(kù)和水庫(kù)周邊地下水聯(lián)合供水,主要為促進(jìn)城鄉(xiāng)一體化建設(shè),緩解近期發(fā)展用水緊張的局面,提高供水范圍供水保障率,解決三原縣城區(qū)與縣城東部農(nóng)村供水的矛盾問(wèn)題。

隨著《三原縣供水新增調(diào)蓄輸水工程》的批復(fù)實(shí)施,項(xiàng)目區(qū)水源不足的問(wèn)題得以解決,但項(xiàng)目區(qū)現(xiàn)有輸配水管線管徑為DN400～200 UPVC,輸配水能力無(wú)法滿足項(xiàng)目區(qū)的用水需求。因此,只有對(duì)小道口水庫(kù)供水系統(tǒng)進(jìn)行提升改造,才能從根本上解決現(xiàn)有輸配水管道供水能力不足、供水保障率低等存在的問(wèn)題。

2 供水規(guī)劃

2.1 需水量預(yù)測(cè)

按照《室外給水工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50013-2018）、《村鎮(zhèn)供水工程技術(shù)規(guī)范》（SL 310-2019）等規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)和區(qū)域發(fā)展總體規(guī)劃的要求,參照現(xiàn)狀年實(shí)際用水水平,根據(jù)當(dāng)?shù)厮Y源狀況合理確定用水定額,對(duì)規(guī)劃水平年總需水量進(jìn)行預(yù)測(cè)。

（1）設(shè)計(jì)水平年

基準(zhǔn)年：2021年,設(shè)計(jì)水平年為：2031年。

（2）供水范圍及對(duì)象

供水范圍：城關(guān)街辦、大程鎮(zhèn)、西陽(yáng)鎮(zhèn)2 鎮(zhèn)1 辦30 個(gè)行政村72961 人的安全用水問(wèn)題。

供水對(duì)象：供水范圍內(nèi)的居民生活用水以及企業(yè)生產(chǎn)用水。

（3）用水定額

①居民最高日綜合生活用水定額

根據(jù)《村鎮(zhèn)供水工程技術(shù)規(guī)范》（SL 310-2019）,經(jīng)分析計(jì)算,確定的居民生活最高日用水定額為80 L/（人·d）,本工程用水人口以受益村現(xiàn)狀年72961 人為基數(shù),根據(jù)三原縣2020年統(tǒng)計(jì)年鑒,人口自然增長(zhǎng)率為3‰,設(shè)計(jì)水平年2031年的供水人口為75180 人,居民生活用水量為6014 m3/d。

②公共建筑用水量

項(xiàng)目區(qū)共有走讀師生幼兒園、中小學(xué)17 所師生6960 人,最高日生活用水定額為15 L/（人·d）,設(shè)計(jì)水平年用水量105 m3/d；寄宿師生西陽(yáng)職業(yè)技術(shù)教育中心1 所師生1500 人,最高日生活用水定額為30 L/（人·d）,設(shè)計(jì)水平年用水量45 m3/d；其他公共建筑用水量按居民生活用水量的15%估算,設(shè)計(jì)水平年2031年的公共建筑用水量為902 m3/d；設(shè)計(jì)水平年公共建筑總用水量為1052 m3/d。

③家畜用水量

本工程區(qū)飼養(yǎng)家畜量較小,對(duì)散養(yǎng)家畜用水以人的生活棄水解決,設(shè)計(jì)不計(jì)用量。

④企業(yè)用水量

根據(jù)對(duì)項(xiàng)目區(qū)企業(yè)近五年用水量的實(shí)地調(diào)查后,并結(jié)合當(dāng)?shù)氐陌l(fā)展需求確定企業(yè)用水指標(biāo)為111 m3/d。

⑤其他用水量

管網(wǎng)其他用水量是指澆灑道路及綠地用水量和未預(yù)見(jiàn)用水量及管網(wǎng)漏失水量等。其中未預(yù)見(jiàn)水量系指在給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中對(duì)難以預(yù)見(jiàn)的因素而保留的水量,未預(yù)見(jiàn)水量和管網(wǎng)漏失水量按最高日需水量的10%～25%計(jì)算；澆灑道路和綠地用水量,應(yīng)根據(jù)路面、綠地、氣候和土壤等條件確定。本工程其他用水量采用居民用水量、公共建筑、家畜、企業(yè)用水量之和的15%,設(shè)計(jì)水平年2031年用水量為1077 m3/d。

⑥最高日用水量

設(shè)計(jì)水平年2031年最高日用水量為以上合計(jì),6014+1052+111+1077=8254 m3/d。

⑦用水變化系數(shù)及供水時(shí)間

根據(jù)《村鎮(zhèn)供水工程技術(shù)規(guī)范》（SL 310-2019）要求,結(jié)合本工程特點(diǎn)和供水規(guī)模,日變化系數(shù)Kd規(guī)范建議在1.3～1.6 范圍內(nèi)取值,本次設(shè)計(jì)取日變化系數(shù)Kd=1.5,時(shí)變化系數(shù) Kh取2.0。

（4）設(shè)計(jì)水平年需水量預(yù)測(cè)（表2）

表2 設(shè)計(jì)水平年需水量計(jì)算表

2.2 工程措施

現(xiàn)狀供水工程主要通過(guò)小道口水庫(kù)供水, 小道口水庫(kù)原設(shè)計(jì)供水規(guī)模為3784 m3/d, 工程實(shí)施運(yùn)行供水規(guī)模為3323 m3/d,《三原縣“十四五”農(nóng)村供水保障規(guī)劃》（2021年12 月）規(guī)劃在小道口庫(kù)區(qū)新建2 眼850 m 深巖溶井作為小道口水庫(kù)供水工程的補(bǔ)充水源,新增供水量934 m3/d,由此可知設(shè)計(jì)水平年2031年小道口水庫(kù)供水工程可供水量為4257 m3/d。

根據(jù)供水范圍及工程現(xiàn)狀,本工程引入的《三原縣城供水新增調(diào)蓄輸水工程》建設(shè)6000 m3調(diào)蓄池水源,水源為馮村水庫(kù)和水源井,根據(jù)供水水源的不同,現(xiàn)有配水干管與新增設(shè)配水干管采取分區(qū)供水方式,項(xiàng)目區(qū)配水支線及村級(jí)管網(wǎng)供水系統(tǒng)不變。根據(jù)分區(qū)計(jì)算,設(shè)計(jì)水平年2031年現(xiàn)有輸配水干管需水量為3973 m3/d,新增設(shè)配水干管需水量為4281 m3/d。

3 工程設(shè)計(jì)

3.1 工程總體布置

小道口水庫(kù)供水提升改造工程新引入縣城水源,在原有供水設(shè)施的基礎(chǔ)上新增設(shè)配水干管一條,以分解小道口水庫(kù)供水工程現(xiàn)狀輸配水干管供水能力不足的問(wèn)題。

新增設(shè)配水干管從三原縣供水新增調(diào)蓄池向縣城輸水的DN800 輸水管線樁號(hào)4+287 處引水, 配水干管在0+038～0+116 處穿越延西高速,基本上一路向東,在樁號(hào)2+705 處設(shè)青楊支線,在樁號(hào)4+490 處穿越安陵路,設(shè)西陽(yáng)支線,在樁號(hào)5+120 處穿越老北灘支溝,在樁號(hào)6+046 處穿越城南莊排硝渠,在6+064 處穿S208 省道,在樁號(hào)6+500 處穿越?jīng)芑菀恢?在樁號(hào)7+820 處經(jīng)過(guò)康馬村并設(shè)康馬支線,在樁號(hào)9+178 處設(shè)西張支線,在杜家村東樁號(hào)9+763 處穿越G210 國(guó)道,在小戶王村西與現(xiàn)狀供水東劉支線相接,干管全長(zhǎng)11.8 km。

3.2 配水干管管材及管道壓力等級(jí)的確定

（1）管材：由于項(xiàng)目區(qū)西陽(yáng)鎮(zhèn)地下水位高、管線穿越農(nóng)田段鹽堿化嚴(yán)重,PE100 管材具有重量輕、搬運(yùn)便捷、耐腐蝕性高、管道連接一體性好,管道運(yùn)行后基本不需要特別維護(hù)、維護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)勢(shì)本工程管材均選用PE100。

（2）管道壓力等級(jí)：根據(jù)勘測(cè)資料,6000 m3調(diào)蓄池與項(xiàng)目區(qū)配水干、支管最低點(diǎn)地形高差62.32 m,項(xiàng)目區(qū)計(jì)算節(jié)點(diǎn)水壓均小于60 m,依據(jù)《村鎮(zhèn)供水工程技術(shù)規(guī)范》PE 管設(shè)計(jì)工作壓力不小于1.5 倍的管網(wǎng)最大工作壓力,配水干、支管管材及管件壓力等級(jí)選擇1.0 MPa。

3.3 管道縱、橫斷面設(shè)計(jì)

（1）縱斷面設(shè)計(jì)

管道縱斷面設(shè)計(jì)的原則是管頂放置于凍土層以下,設(shè)計(jì)埋深管頂覆土不小于1.0 m,在管道凸起的位置設(shè)置排氣閥,管道凹下的位置設(shè)置排泥閥。管道縱斷面既能適應(yīng)較為復(fù)雜的地形條件,同時(shí)要達(dá)到安全輸水的效果。

（2）管溝橫斷面

干、支管管溝底寬為管徑dn+0.6 m,開(kāi)挖按1∶0.5 放坡,管道基礎(chǔ)采用180°砂墊層,基礎(chǔ)下鋪設(shè)10 cm 厚砂墊層,管頂覆土不小于1.0 m。

3.4 管路交叉建筑物

（1）管道交叉防護(hù)措施

供水管道與污水管交叉時(shí),供水管道應(yīng)布置在上面,且不應(yīng)有接口重疊；供水管道與建筑物基礎(chǔ)的水平凈距應(yīng)大于3.0 m,與電力電纜、通信及照明線桿的水平凈距應(yīng)大于1.0 m,與高壓電桿支座的水平凈距應(yīng)大于3.0 m,與污水管、天然氣管的水平凈距應(yīng)大于1.5 m。

（2）管道穿溝渠

新增設(shè)配水干管分別在樁號(hào)0+238 處穿排水渠、4+470處穿老北灘分溝、5+118 處穿老北灘支溝、6+046 處穿城南莊排消渠、6+517 處穿涇惠一支渠,共計(jì)6 處溝渠采用架空鋪設(shè)、配套套管,其余跨淺溝、小渠時(shí)采用管溝開(kāi)挖敷設(shè)。

（3）管道穿路

新增設(shè)配水干管分別在樁號(hào)0+038-0+100 處穿延西高速、4+490 處穿安陵路、6+064 處穿S208 省道、9+763 處穿G210 國(guó)道,共計(jì)4 處等級(jí)公路采用定向鉆孔拉管施工,其余穿路均采用開(kāi)砼路槽的形式進(jìn)行施工。

3.5 管路附屬設(shè)施

為確保管線正常運(yùn)行、日常維修和事故搶修及供水系統(tǒng)的調(diào)度管理,沿管線設(shè)有閥門(mén)等附件和閥門(mén)井等附屬構(gòu)筑物,閥門(mén)井均采用圖集05S502 圓形磚砌閥井。

3.6 管線指示樁

為了便于對(duì)管道的養(yǎng)護(hù)和檢修,本工程在新增設(shè)配水干管沿線布設(shè)指示樁,設(shè)置間距200 m,并在管線轉(zhuǎn)角處各增設(shè)1 個(gè),共計(jì)80 處。指示樁采用C20 預(yù)制砼,規(guī)格為長(zhǎng)×寬×深=15 cm×15 cm×80 cm,樁頂黃色噴墨標(biāo)示,標(biāo)注管道走向。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)工程現(xiàn)狀調(diào)查、項(xiàng)目區(qū)概況及區(qū)域規(guī)劃情況的分析,在不改變?cè)信渌Ь€及村級(jí)管網(wǎng)供水系統(tǒng)的前提下,引入新的水源新增設(shè)配水干管,并與現(xiàn)有配水干管采取分區(qū)供水的方式,從根本上解決了小道口水庫(kù)供水工程現(xiàn)有供水能力不足、供水保障率低等存在的問(wèn)題,該項(xiàng)目的建設(shè)實(shí)施的符合國(guó)家提升農(nóng)村供水保障的政策,符合城鎮(zhèn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的規(guī)劃要求,更符合廣大居民的根本利益。