云岡區(qū)西韓嶺村農村飲水安全工程設計

喬潤琴

（大同市云岡區(qū)水務局，山西 云岡 037000）

1 項目區(qū)概況

有1 450戶、總人口3 656人，耕地346.67 hm2，草地46.67 hm2。主導產業(yè)主要以種植玉米、小雜糧和養(yǎng)殖業(yè)為主，現有大牲畜100頭，豬500頭，羊300頭。

現狀兩眼水源井均可以繼續(xù)利用，供水管線為1980年鋪設，至今已使用三十多年，管線漏水情況不時發(fā)生，存在安全隱患；且現狀直供水源井在用水高峰期存在遠水端用戶出水量不足的狀況。農村飲水安全問題制約了西韓嶺村的經濟發(fā)展和社會主義新農村建設。解決吃水問題迫在眉睫，保證村民正常吃水已成為村內當前的頭等大事。

此次工程是把直供水的機井改為通過機井供水至水塔，再由水塔經過原有輸水管線、配水管線、入戶管線，供水至每一戶。工程主要建設內容包括水源工程（新建100 m3磚支筒水塔1座）、輸水管道工程（鋪設Φ125PE管525 m、Φ110PE管2 812 m、Φ90PE管2 081 m、Φ63PE管7 367 m、Φ40PE管10 548 m）、配套建筑物工程（機械頂管工作坑1 509個，閥門井19座）、主要工程量（土方開挖1.46萬m3、土方回填1.44萬m3、磚砌體136.50 m3、混凝土506.97 m3、漿砌石135.80 m3、鋼筋2.69 t）。

2 工程設計

2.1 設計參數

設計規(guī)模。根據西韓嶺村人口、大牲畜及規(guī)模企業(yè)等基本情況，工程計劃解決1 450戶總計3 656人的安全飲水問題。遠期規(guī)劃按照《山西省農村供水工程初步設計要點》中的用水量定額及計算方法，設計年限采用15年。工程設計居民供水標準為40 L/（人·d），居民生活用水量為174.88 m3/d；大牲畜供水標準為64 L/（人·d），小牲畜（豬）供水標準為40 L/人·d，小牲畜（羊）供水標準為16 L/（人·d），牲畜用水量為31.20 m3/d；村住戶的庭院多數種植蔬菜、水果和花卉，其用水量通常已包括在生活用水量內，一般不再考慮。管網漏失水量及其它未預見水量33.21 m3/d。最高日設計給水量為239.29 m3，年均給水量為6.72萬m3。

水泵設計流量。水泵每日工作3 h，機井供水流量應不小于40 m3/h。

水質標準。工程主要是解決西韓嶺村居民的生活用水，供水水質要求執(zhí)行《生活飲用水衛(wèi)生標準》的有關要求。工程水源附近不存在污染區(qū)域，不易受到污染，且化驗參考井水質完全符合標準。

水壓標準。根據《山西省農村供水工程初步設計要點》（試行），對于農村供水水壓要求為：供水管網中最不利用水點（指水龍頭處）的最小服務水頭，單層建筑為5 m，建筑物每增加一層應增加4 m，供水管網中用水戶龍頭（指水龍頭處）的最大靜水頭不得超過40 m，超過時宜采用減壓措施。

2.2 取水構筑物設計

流量確定。兩眼機井井深分別為140、150 m，設計出水量均為約50 m3/h。參照2.1水泵流量設計，水泵流量確定為50 m3/h。由于兩眼原有機井均已配備水泵，且北井與配套水塔運行良好，此次需計算南井現有水泵配套新建水塔后是否滿足設計需求。

揚程確定。深井泵揚程計算應考慮水源井最低處動水位至井口的高差、揚水管水頭損失、水源井井口與水塔高差、井口至水塔的水頭損失等要素，經計算總水頭損失為108.75 m。原水泵型號為200QJ50-117/9（28 kW），水泵參數為流量Q=350 m3/h、揚程H=117 m，電機功率P=28 kW，可滿足設計要求。

2.3 調節(jié)構筑物（水塔）設計

在南井旁新建水塔，利用原有井和新建水塔共同調度，保證村民用水。新建水塔設計施工均按照工程定型設計圖集及相關技術規(guī)范執(zhí)行。新建水塔為100 m3磚支筒保溫水塔。

水塔由塔身、水柜和進出水管、排水管、溢流管等構成。塔基礎為環(huán)形漿砌石，半徑為4.40 m；塔身為磚支筒結構，高21 m；水箱凈高4.10 m，內徑580 cm，同時在頂部設置通氣孔、檢修孔和避雷針；通氣孔直徑為200 mm，檢修孔尺寸為760 cm×860 cm。進水管采用鋼管，出水管、溢流管、放空管均為PE管，進、出水管、溢流管、放空管直徑均為200 mm，并設置伸縮接頭，溢流管與放空管合并聯結。為反映水柜內水位變化，設浮標水位傳示儀，由水位自動控制器開啟或關閉電源以控制潛水泵運行。

2.4 輸配水管網設計

輸配水管網布置及管徑確定。根據村莊街道走向，居民居住分散程度，結合地形地勢，建筑物分布情況，考慮遠期規(guī)劃等，經實地勘測可知，西韓嶺村街道路面已經硬化，大部分管溝無法直接開發(fā)，只能通過開挖工作坑之間頂管布置管道。經計算，輸水管線選用Φ125、Φ110、Φ90的PE管，配水管線選用Φ 63、Φ40的PE管，入戶管線選用Φ25的PE管。

水力計算。依據《山西省農村供水工程設計要點》中“管網水力計算應根據節(jié)點流量、地形高差、服務水頭等自下而上逐級計算”的要求，采用最不利工作點水力計算方法。

首先，進行北井最不利點管網水力計算。北井配水管網最不利點選村西北距水塔最遠處為計算點，距離為1 854 m，有效高差14 m。配水管網最不利點選村東南距水塔最遠處做為計算點，距離為1 350 m，有效高差10 m。按一層樓考慮，最不利點末端最小服務水頭為5 m。北井最不利點管網水力計算如表1。

表1 北井最不利點管網水力計算表

由表1可知，北井最不利點處的自由水頭為12.49 m，大于最小服務水頭5 m，而且壓力等級均小于所選管材承壓要求0.63 MPa，滿足要求。

其次，進行南井最不利點管網水力計算。南井配水管網最不利點選村東南距水塔最遠處為計算點，距離為1 046 m，有效高差23 m。同樣也按一層樓考慮，最不利點末端最小服務水頭為5 m。南井最不利點管網水力計算如表2。

表2 南井最不利點管網水力計算表

由表2可知，南井最不利點處的自由水頭為10.33 m，大于最小服務水頭5 m，而且壓力等級均小于所選管材承壓要求0.63 MPa，滿足要求。

2.5 管道附屬設施設計

①管溝開挖。根據云岡區(qū)最大凍土深度，并考慮外部荷載等因素，管溝開挖深度按1.80 m設計，上開口寬度80 cm，下開口寬度60 cm，局部地區(qū)可根據實際情況進行調整。②管槽回填。管槽回填采用分層回填法，應在管道充水的情況下進行回填?；靥罘謨刹竭M行，第一步回填管身和管頂以上30 cm，該部分回填土宜用松散較干凈土，不得拋填，不能含有磚、石及大的硬土；第二步回填土應勻稱攤開，每層土厚不得超過30 cm，并加以夯實。③工作坑開挖。上下開口相同，長2 m、寬2 m，開挖深度2.20 m。管道縱坡設計盡量與地面坡降一致，以減少工作坑的填、挖方量。④管道連接。PE管道連接采取熱熔連接方法，管道與閥門等配件之間采用法蘭連接。⑤閥門井。在水塔下設一座閥門井，用于維修管道和開關水閥。⑥管道頂管。由于本工程無法破路施工，配水管道只能采用頂管的方式進行鋪設。在工作坑間采用頂管作業(yè)。

3 結語

該項目屬于農村飲水安全鞏固提升項目，工程類型為V型農村供水工程，總投資320萬元。該工程投入運行后，不僅可解決居民的吃水問題，而且大大提高了居民的生活質量，使居民減少疾病困擾，節(jié)省醫(yī)藥費支出，解放生產力，促進農村經濟繁榮發(fā)展。