橫山縣韓梁村安全飲水工程方案

馬艷霞

（橫山縣水利灌溉管理工作站 陜西 橫山 719100）

1 概況

韓梁村位于橫山縣西南18km處的雷龍灣鄉，屬黃土丘陵溝壑區，境內山大溝深，梁峁縱橫，自然條件惡劣。主要地貌類型為梁、峁、溝壑地貌，地勢起伏不平，海拔標高在1004m～1154.0m之間，相對高差151m。屬中溫帶半干旱大陸性季風氣候區，春季干旱多風，夏季干燥炎熱，秋季涼爽短促，冬季干冷漫長。年平均氣溫8.1℃，年平均降水量414.1mm，年平均蒸發量1870.9mm，無霜期157d，最大凍土深度1.44m。工程區自然災害頻繁，主要表現為干旱、霜凍、洪澇、冰雹等，尤以干旱頻率最高，危害最廣，損失最大，俗有“十年九旱”之說。韓梁村共有151戶，806人，大牲畜100頭，豬800頭、羊2200只，耕地總面積1924畝，農業人均耕地4.2畝。產業以農業為主，主要種植玉米、豆類、薯類等農作物，人均純收入2800元。該村人口密度較大，以自然村為單元相對集中居住。

2 飲水現狀及存在的問題

近年來，隨著農村基礎設施的建設，韓梁村交通、電力、通訊等設施有了明顯改善，群眾生活水平有了較大程度的提高，但飲水不安全一直是該村建設社會主義新農村的主要障礙之一。

韓梁村屬無定河水系沙峁溝流域，該區域地表水資源水量缺乏，且年內分布不均，主要集中在7月份～9月份，占全年的60%左右，徑流量受大氣降水的影響較大，徑流過程與用水過程極不協調，地表水資源調節利用難度大。由于受含水層巖性和排泄條件的影響，地下水儲量少，埋藏深，開采利用難度大。區內水系不發育，由于地下水儲存和開采利用條件較差，自然條件惡劣。村民現狀飲用水水源位于距村莊420m處的溝底，吃水只有靠畜馱或人挑，且水質安全沒有保障，飲水問題占用了大量的勞動力，嚴重影響著群眾正常的農業、畜牧業生產和外出務工。再加上經常干旱，不僅使得農業生產受到嚴重危害，而且還造成人畜飲水困難，嚴重地制約著韓梁村經濟發展和當地群眾脫貧致富的步伐，群眾極其渴望能通過國家的援助和自己的努力共同解決這一世世代代的生活難題，因此，韓梁村安全飲水工程的興建顯得非常必要和迫切。

3 供水方案

3.1 用水量計算

用水量包括生活用水、牲畜用水、公共建筑用水、管網漏失水量和不可預見用水。根據水利部和衛生部聯合下發的《關于印發農村飲用水安全衛生評價指標體系的通知》要求，結合工程實際情況，確定本工程最高日用水定額為:人40L/d，大畜牲40L/d，豬20L/d，羊 10L/d。

最高居民日生活用水量按下式計算：

式中，W生——最高居民日生活用水量（m3/d）；

P0——現有人口數；

q——最高居民日生活用水定額（L/人·d）；

α——人口年自然增長率取6‰。

牲畜日用水量：計算公式及方法同上。

管網漏失水量和不可預見用水：取生活用水量和牲畜日用水量之和的15%，即W漏=（W生+W牲）×15%

經計算，以滿足日用水量要求確定本工程設計供水規模，設計供水規模為20.29m3/d。

3.2 水源及工程布置

經實地勘測，韓梁村水系不發育，沒有可利用的地表水，故只能打機井，提取地下水作為飲用水水源。地下潛水埋藏較深，不易污染，水質良好，直觀清澈透明無味，符合人畜飲用標準。故本工程采用打機井作水源。

該工程屬小型工程項目，以水利部對北方缺水地區人畜飲水項目實施的技術標準為依據，結合有關行業標準進行設計。設計基準年為2012年，設計水平年為2027年，設計供水保證率為95%。本工程擬建機井泵站型飲水工程，在榆樹界自然村打機井作為水源，建泵站和機房，沿溝坡埋設上水管道至高位蓄水池，從高位水池底部分別接出供水管道，形成分級供水管網，供水到各居民區。工程主要建設內容包括：水源工程、泵站工程、上水管道、高位水池、機電及動力線路工程和供水管網工程。

3.3 機井設計

設計井型為潛水完整井，井深170m，松散層 80m，巖層90m，由鉆機鉆成，井徑為φ300mm。井筒上部松散土質段襯鋼筋砼管，下部基巖段不襯砌，井口用漿砌磚圍砌井臺及井筒，井筒用0.24m厚磚圓形圍護，井筒高1.5m，鋼絲、電纜等裝入井筒防止凍損，并設鑄鐵井蓋。井深15m以內為密封管，井壁外用粘土密封；井深15m以下至含水層底部為濾水管，井壁外填充濾水材料，為碎石與粗砂混合料，粗砂直徑0.5mm～2mm，碎石直徑5mm～20mm；鉆井深度深入基巖層。

3.4 泵站工程

設計機房為磚混結構，采用M7.5水泥砂漿砌磚砌筑，鋼筋砼樓板蓋頂，內墻用M10水泥砂漿抹面，并刮膠膩兩遍，外墻采用白色貼面磚，雨棚采用現澆C20鋼筋砼，寬0.6m，厚0.1m，平面軸線尺寸為a×b=2.5m×3m，凈高3m。考慮到機組安裝尺寸及采光和通風要求，設置一門一窗，窗子采用鋁合金推拉窗，并安裝防盜窗；房門采用成品鋼防盜門，并在機房頂部安裝吊泵杠，機房內安裝配電柜一面。

上水管道長度為350m，采用DN50鋼管85m、1.6MPaDN50PE管260m，設計流量為水泵出水量，初選水泵出水量Q=6m3/h。上水管路起始于水泵出水閥，在機房外埋入地下，采取挖溝埋壓法，管溝開挖深度不小于1.5m，凈埋深不小于1.4m。

3.5 機井設備配套

機組選型根據流量和揚程確定。流量即水泵出水量，為6m3/h。

揚程：h設=h凈+h損

式中，h設——設計揚程；

h凈——凈揚程，凈揚程為機井動水位與高位水池設計水位之差，經實地勘測，h凈=85.14m；

h損——管路損失揚程，為低位水池以后上水管路逐段沿程和局部損失之和。h損=hf+hj，hf為沿程水頭損失，hf=λ·L/d·v2/2g，式中：λ—沿程損失系數，由λ=8g/C2計算，C為謝才系數；L—管道長度，d—管道內徑，v2/2g—流速水頭。經計算，hf=11.13m。局部損失采用近似計算法，取hj=hf·10%，則：hj=11.13×10%=1.11m。h損=hf+hj=11.13+1.11=12.24m。則水泵設計總揚程為：H總=H地+h損=85.14+12.24=97.38m。

根據供水量要求和實踐經驗，經比較分析該工程采用潛水泵提水，根據水泵最高揚程H總選用三相潛水泵6-140-9.2kW潛水泵一臺，配水泵額定揚程140m，每小時出水量6t，滿足設計要求。

3.6 電氣設備

榆樹界村莊中央有一臺變壓器可滿足動力需求，設計從該變壓器引線，埋設380V動力電纜線路200m到站址。輸電線為三相四線制，VV22—3×10＋1×6銅芯電纜線。

3.7 高位水池

本工程需建高位水池一座，建在榆樹界自然村較近，地勢較高的山頂上，以滿足各村民小組大部分用戶自流用水要求，其蓄水容積按滿足5日用水量要求，應為：榆樹界V高=100m3。高位水池采用地埋式漿砌磚樓板斷面，凈尺寸為b×h×L=3m×2.8m×11.9m，2.8m作為正常蓄水深。

高位水池位于山頂，土層干燥，開挖方便，故池深定為2.8m。池頂部填土不小于1m。進水管道從池上部進入，自由出流，可防止停機倒流。池邊墻蓋樓板處設溢流管，防止池水位過高。池底設排砂管,以利于清潔池底。水池采用M7.5水泥砂漿砌青磚建筑（墻體為直墻式，內壁用M10水泥砂漿抹面。側墻寬37cm，池底下鋪37cm磚砌體）。如開挖后，基礎土質非硬膠土質，則需鋪墊3∶7灰土0.3m厚，頂部設檢查井，檢查井上部采用M7.5水泥砂漿砌青磚建筑，鑄鐵蓋板封閉。

3.8 供水管網

3.8.1 供水管網布設原則

供水管網布設，本著方便安全、經濟合理、施工管理便利、運行成本低的原則，根據項目區的地形地貌特點將管網布置成樹狀結構。設計中考慮人口分布情況，力求水流順暢，供水管線短、工程量小、造價低，達到經濟、適用、美觀的要求。

3.8.2 供水管網布設

供水管網選用PE塑料管，塑料管轉彎、分支、變徑等均采用不同規格國產塑料管件。從高位水池引出1路主供水管道，再從主供水管道引出分供水管，分級埋設，形成管網，供水到各村民小組。各路供水管道以全日制供水設計，設計供水流量等于最高日最高時用水量，經水力計算確定管徑，共布設供水管網600m，采用1.6MPaDN32型 PE管 400m，1.6MPaDN20型 PE管200m；溢流管10m，采用1.6MPaDN75型鋼管；排污管15m，采用1.6MPaDN75型鋼管。

3.8.3 閥井設置

為了管理和檢修方便，在高位水池出口附近和管道分支處設檢修井，內設控制閘閥。本工程共設檢修井1眼，設在主支管道分叉的節點處。檢修井內根據管徑的不同安裝相應的控制閘閥，采用手動閘閥。進戶支管上安裝控制閥、水表和水咀。檢修井為口小底大的圓臺形結構，采用M7.5水泥砂漿砌磚建筑，井口直徑為0.8m，底部直徑為1.5m，深1.6m。井蓋采用供水標準鑄鐵井蓋井臺。

3.9 供水管材選擇及管溝設計

根據供水管網壓力要求，該項目區管道全部采用PE管。輸水干管壓力等級為1.6MPa，配水支管根據不同管徑選擇壓力等級，GB/T1002.1-1996標準。管道變徑一般均在分水井處，采用變徑管接頭連接，分水處采用等徑或異徑三通或四通連接。管道敷設采用地埋式，管溝平均開挖尺寸（寬×深）=0.5m×1.5m，溝槽開挖采用人工開挖。管道鋪設后通過通水試壓后方可填埋。

對管道須跨翻越的地方，一般均采用地埋式跨（翻）越，管材仍為相應的PE塑管，用聚氨脂發泡保溫。并在管道產生負壓的地形設排氣井。凡管道跨溝跨渠穿路的地方，均設立警示牌柱等標志。

4 結語

惡劣的生態環境，使得韓梁村群眾世世代代飲水困難，飲水安全沒有保障。根據韓梁村地質條件和地下水埋藏情況，確定打深井，科學布設管網，采取自流的方式，解決全村群眾飲水困難。工程實施后，解決了全村人口和牲畜用水問題，改變了祖祖輩輩吃水要靠畜馱（或人挑）的現狀，提高了村民生活質量和健康水平，解放了農村生產力，加快了農村經濟的發展，促進了精神文明建設，為建設“生產發展、生活富裕、鄉風文明、村容整潔、管理民主”的社會主義新農村奠定了堅實的基礎。陜西水利