鳳泉區(qū)分將池村飲水安全鞏固提升工程設(shè)計(jì)

趙海棟

(新鄉(xiāng)市天然文巖渠管理處，河南 新鄉(xiāng) 453000)

1 基本情況

鳳泉區(qū)位于河南省新鄉(xiāng)市北部10km，太行山余脈鳳凰山南麓，地處E113°5″-113°57″，N35°21″-35°26″，東與衛(wèi)輝市毗鄰，西與新鄉(xiāng)縣、北與輝縣市接壤，汲詹公路、濟(jì)東高速、京廣鐵路橫穿全區(qū)，轄2街道2鄉(xiāng)1鎮(zhèn)38個(gè)行政村8個(gè)社區(qū)，總面積115.64km2,人口14.6萬(wàn)人。分將池村位于鳳泉區(qū)潞王墳鄉(xiāng)北，輝縣市、衛(wèi)輝市、鳳泉區(qū)三個(gè)縣市交界處，全村總面積6.007km2,5個(gè)村民小組。

2 工程規(guī)劃

飲水安全工程規(guī)劃供水范圍為分將池村，涉及分將池村2200人。分將池村深層含水層(200m以下)作為供水水源，村西新建供水站1處，新打水源井1眼，由水泵送至氣壓水罐，通過(guò)供水管網(wǎng)將水輸送至各用戶。供水管網(wǎng)充分利用分將池村自然地形條件，盡量沿道路兩側(cè)布置，縮短供水路線，節(jié)約工程投資，便于工程管理及檢修。包括取水工程、凈水工程、輸水工程及配水工程4部分。

3 工程設(shè)計(jì)

3.1 需水量設(shè)計(jì)

3.1.1居民生活用水量

分將池村2200居民最高日生活用水量標(biāo)準(zhǔn)作為計(jì)算依據(jù)，則最高日用水量為：

W=P×q/1000
P=P0(1+γ)n

(1)

式中：W為最高日用水量，m3/d；P為設(shè)計(jì)用水人口；P0為管網(wǎng)覆蓋范圍內(nèi)的現(xiàn)狀常住人口數(shù)；γ為設(shè)計(jì)年限內(nèi)人口的自然增長(zhǎng)率，取0.7%；n為工程設(shè)計(jì)年限，取15a；q為最高日居民生活用水標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)鳳泉區(qū)實(shí)際情況確定為60L/(人·d)；

W=2200×(1+0.7%)15×60×(1+15%)/1000=168.54m3/d。

3.1.2 最高日最高時(shí)用水量Wh

Wh=Kh×Wd/T

(2)

式中：Wh為最高日最高時(shí)用水量，m3/h；Kh為時(shí)變化系數(shù)，全日供水工程取2.3-3.0，取為2.4；T為每日供水時(shí)間，為24h。

Wh=Kh×Wd/T=2.4×168.54/24=16.85m3/h。

3.2 配水工程設(shè)計(jì)

3.2.1 配水管網(wǎng)布置原則及要求

配水管網(wǎng)主要布置計(jì)算主干管。根據(jù)用水要求，管網(wǎng)覆蓋分將池村用水區(qū)，保證2200用戶日常用水，鳳泉區(qū)分將池村居民每人每天平均用水量60L，最高自由水頭確定為12m。供水主干管走向，沿分將池村現(xiàn)有道路敷設(shè)。主干管布置時(shí)應(yīng)預(yù)留一定空間，保證施工便捷及管道安全，主干管溝最小寬度0.5m，最小溝深0.8m；混凝土路面修復(fù)最好使用混凝土預(yù)制塊，以便于維修。

3.2.2 管網(wǎng)水力計(jì)算

3.2.2.1 流量計(jì)算

配水管網(wǎng)設(shè)計(jì)流量q根據(jù)最高日最高時(shí)用水量確定。

3.2.2.2 管網(wǎng)水力計(jì)算

采用長(zhǎng)度比流量法進(jìn)行給水管網(wǎng)水力計(jì)算，最高日最高時(shí)量16.85m3/h，配水管網(wǎng)設(shè)計(jì)流量5.38L/s，管段長(zhǎng)度8389m，比流量qs0.000641L/s.m。

3.2.2.3 沿線流量

ql=qsL

(3)

式中：qL為沿線流量，L/s；qs為比流量，L/s·m；L為管段長(zhǎng)度，m。具體流量計(jì)算見(jiàn)表1。

表1 流量計(jì)算表

3.2.2.4 管徑確定

d=[4q/(πv)]0.5

(4)

式中：d為管道直徑，mm；q為管段計(jì)算流量，m3/s；v為管道內(nèi)水的經(jīng)濟(jì)流速，取1.0m/s。

3.2.2.5 水頭損失計(jì)算

根據(jù)地形和用水量情況，確定項(xiàng)目區(qū)最小服務(wù)水頭，局部水頭損失按沿程水頭損失的10%計(jì)算。

h=0.000915q1.774/d4.774L

(5)

式中：h為沿程水頭損失，m；L為管道長(zhǎng)度，m；q為管段計(jì)算流量，m3/s；d為計(jì)算管道內(nèi)徑，m。

具體水頭損失計(jì)算見(jiàn)表2。

表2 水頭損失計(jì)算表

續(xù)表2 水頭損失計(jì)算表

3.2.2.6 控制節(jié)點(diǎn)水力計(jì)算

根據(jù)地形和用水量情況，最不利控制點(diǎn)選最遠(yuǎn)節(jié)點(diǎn)，要求最小服務(wù)水頭12m，局部水頭損失按沿程水頭損失的10%計(jì)算。

h=0.000915q1.774/d4.774L

(6)

式中：h為沿程水頭損失，m；L為管道長(zhǎng)度，m；i為單位管長(zhǎng)水頭損失(水力坡度)；q為管段計(jì)算流量，m3/s；d為計(jì)算管道內(nèi)徑，m。

經(jīng)計(jì)算，管道干線水頭損失0.6512m。

3.3 取水工程設(shè)計(jì)

3.3.1 取水構(gòu)筑物型式和位置

供水站采用打深井抽取地下水作為水源，水源井位于供水站內(nèi)，建井堡1個(gè)，高出地面50cm，井堡上面設(shè)有預(yù)留孔，以便于對(duì)抽水設(shè)備的維修與養(yǎng)護(hù)。

3.3.2 水源井設(shè)計(jì)

供水站按人口總體考慮，參考附近機(jī)井資料，擬定分將池供水站設(shè)計(jì)成井深度500m，開(kāi)口直徑500mm，動(dòng)水位140m，靜水位103m，設(shè)計(jì)單井出水量40m3/h，單井日生產(chǎn)能力960m3/d。機(jī)井為基巖孔0-10m采用φ273×7mm井管，以下不布置井管。根據(jù)《機(jī)井技術(shù)規(guī)范》GB/T50625—2010相關(guān)要求，經(jīng)校核，過(guò)濾器外徑及井孔直徑滿足要求。濾料采用石英砂，沉淀管長(zhǎng)10m，濾料頂部至井口段，全部采用黏土封閉。

3.2.3 壓力罐的選擇

氣壓水罐內(nèi)水調(diào)節(jié)容積及總?cè)莘e按照《村鎮(zhèn)供水工程技術(shù)規(guī)范》SL310-2004要求計(jì)算，壓力罐容積選取適當(dāng)大一點(diǎn)，減少水泵電機(jī)啟動(dòng)次數(shù)，降低運(yùn)行成本，壓力罐運(yùn)行壓力應(yīng)≥1.5P2，工程選取20m3的氣壓水罐。

壓力罐設(shè)置在供水站院內(nèi)，地形平坦，壓力罐設(shè)3個(gè)支墩，支墩坐落于天然地基之上，地基承載力≥100kPa，壓力罐設(shè)遮雨棚。

3.2.3.4 水泵型號(hào)選擇

根據(jù)水泵流量和沿程，本工程選擇型號(hào)為200QJ40-169/13的潛水電泵。

3.4 供水站設(shè)計(jì)

供水站位于分將池村西側(cè)，包括水源井、壓力罐、管理房、消毒設(shè)施等。管理房為1層3間磚混結(jié)構(gòu)，建筑面積62.7m2，基礎(chǔ)坐落于天然地基之上，地基承載力≥100kPa。

3.5 入戶工程設(shè)計(jì)

各用戶水管就近從支管接入，主要包括入戶自來(lái)水池、入戶三通、管道、閘閥、水表及水龍頭等，管道采用De25mm的PE管，平均每戶長(zhǎng)度20m。

4 工程預(yù)算

工程主要建設(shè)內(nèi)容：新打水源井1眼，配套潛水泵2臺(tái)(1用1備)；新建供水站1處，配套20t壓力罐1套，配套電解鹽消毒設(shè)備1套；鋪設(shè)輸配水、入戶管網(wǎng)16184m(含入戶DE25)，入戶配套工程480套等。工程總投資120萬(wàn)元，其中建筑工程95.98萬(wàn)元，機(jī)電設(shè)備及安裝工程15.09萬(wàn)元，獨(dú)立費(fèi)用8.93萬(wàn)元。