淺析上石臘人畜飲水管引工程設(shè)計(jì)

李志帥

(云南省文山州丘北縣官寨鄉(xiāng)水務(wù)站,云南丘北 663200)

淺析上石臘人畜飲水管引工程設(shè)計(jì)

李志帥

(云南省文山州丘北縣官寨鄉(xiāng)水務(wù)站,云南丘北 663200)

鄉(xiāng)村人畜飲水工程設(shè)計(jì)是鄉(xiāng)級(jí)水利行業(yè)常做的工程項(xiàng)目,本文通過(guò)建筑材料的選取,水力計(jì)算分析總結(jié),為類似工程提供有益參考。

取水壩 壓力管道 蓄水池 引水流量 建筑材料

1 工程概況

上石臘人畜飲水工程位于丘北縣官寨鄉(xiāng)政府所在地的東部，距鄉(xiāng)政府所在地約8km。該工程屬于縣水務(wù)局安排的人畜飲水安全項(xiàng)目的民辦公助工程，共解決76戶、420人，228頭大牲畜的飲水不安全問(wèn)題，主要設(shè)計(jì)內(nèi)容有，一座取水壩、一條引水主管總長(zhǎng)為6.5km，蓄水池80m3，供水主管、分戶管網(wǎng)，水表及水咀的安裝，其中供水主管總長(zhǎng)為1240m，分戶管網(wǎng)總長(zhǎng)為1580m。

2 取水壩址的選擇

(1)取水壩選擇建在上石臘村小組的東南方向的大山箐溝里，屬于山泉水，由于泉點(diǎn)分散，故在泉點(diǎn)下邊新建一座取水壩，在此地建壩可將分散的泉水集中在一處，另外還可在壩內(nèi)將水沉淀，初步過(guò)慮后方可引到下個(gè)沉淀池，再進(jìn)入消毒池，最后進(jìn)入清水池飲用。

(2)該地水源植被良好，水量充沛，水質(zhì)較好，清澈透明，經(jīng)縣防疫部門取水化驗(yàn)，符合國(guó)家現(xiàn)行的生活飲用水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)多次調(diào)查，該水源最枯年份日產(chǎn)水量為55.6m3，按該村小組每人每天需生活用水量70kg計(jì)算，全村小組每天需生活用水為29400kg，合29.4m3，該工程設(shè)計(jì)正常使用年限按15年計(jì)算，預(yù)計(jì)該村小組人口自然增長(zhǎng)率為12‰，至2023年后人口為502人，日用水量為35.14m3，該水源也能滿足全村小組人民群眾的生活用水。

(3)該地水源地質(zhì)呈“V”字型發(fā)育，出露基巖為粉砂巖石，建壩區(qū)相對(duì)平緩，地區(qū)穩(wěn)定，適于建壩。

(4)取水壩設(shè)計(jì)壩長(zhǎng)為3.5m、壩頂寬0.3m、壩底寬0.7m，上擋墻長(zhǎng)為2.4m，高1.5m為考慮雨水來(lái)的時(shí)候飲水清潔，取水壩內(nèi)集水井用毛塊石干徹0.6m厚，有渾水在壩內(nèi)初步沉淀，過(guò)慮池后方到集水井里，該地附近石料多，可就地取材，為考慮投資省，壩體及擋墻均用M5用毛塊石滿漿支徹，然后用M10抹面，在集水井處安裝有輸水管和排污管，在壩下設(shè)有閘閥井，以便清洗水壩和維修輸水主管時(shí)使用。在閘閥井下再設(shè)一個(gè)2m×1m×1m的沉淀池。

表1 水力計(jì)算表

3 工程布置

3.1 輸水主管

輸水主管總長(zhǎng)6500m，自取水壩向西北方向布置至村子，整條管道必須開挖寬為0.2m、深為0.5m的埋管溝，管溝開挖在半山腰和山谷溝底，施工完畢后即可回填恢復(fù)原貌，幾乎都不用砍伐林木，對(duì)生態(tài)破壞性不嚴(yán)重。選用的管材為1.0MP的DN50PVC—U塑料給水管，該管子管道內(nèi)壁光滑、不結(jié)垢、管路暢通，具有水利用系數(shù)高，重量輕、安裝較為方便、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，故宜選用。輸水主管順深溝1+200處安裝第一個(gè)排污閥，沿管道在山梁較高處安裝三個(gè)排氣閥，在經(jīng)過(guò)兩處深谷安裝兩個(gè)排污閥，以便沖砂排污和排氣，減少管道內(nèi)淤積，增加輸水主管使用壽命。

3.2 蓄水池

蓄水池設(shè)在寨子較高處，以滿足現(xiàn)有農(nóng)戶都能喝上自來(lái)水，根據(jù)該村所處的地形地貌和總?cè)丝谌招杷浚诳紤]輸水主管工程維修3至5天時(shí)不影響供水的前提下，需設(shè)計(jì)新建一個(gè)蓄水為80m3的圓形蓄水池，其直徑為6.8m、深為3m，因石料運(yùn)輸不遠(yuǎn)，為考慮工程投資省，經(jīng)濟(jì)耐用，池幫選用M5毛塊石分層錯(cuò)縫飽漿支砌，池幫內(nèi)壁選用M10水泥砂漿抹面，池中間設(shè)有0.4×0.4×3的蓋板頂柱，蓋板選用C20鋼筋混凝土澆筑，池底板選用C20砼澆筑。為飲水安全，在蓄水池邊設(shè)一個(gè)2m×1m×1m的消毒池，將水消毒后方進(jìn)入蓄水池(清水池)飲用。

3.3 供配水管網(wǎng)

為考慮減少工程投資，施工方便，能減輕農(nóng)戶負(fù)擔(dān)，并根據(jù)農(nóng)戶所在的位置高低不一，除水咀站樁選用Dg15渡鋅管外，其余的管材均選用PVC-U塑料給水管。

4 輸水主管流量設(shè)計(jì)及管徑的確定

4.1 該飲水工程為人飲安全工程

輸水主管的流量必須滿足全村小組的正常需水要求為目的，并且還要考慮設(shè)計(jì)年限內(nèi)人口的自然增長(zhǎng)率，根據(jù)現(xiàn)有的水源點(diǎn)與蓄水池的高差來(lái)確定，取水壩取水點(diǎn)的進(jìn)口相對(duì)高程為101.560m，蓄水池的進(jìn)水口相對(duì)高程為64.960m，其高差為36.6m。經(jīng)用鋼管道和塑料管道作水力計(jì)算，其管內(nèi)徑均不小于40mm，經(jīng)計(jì)算分析比較，在同樣的管徑中，用PVC-U管道具有重量輕，管道內(nèi)壁光滑，管路暢通，安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。鋼管的缺點(diǎn)是自重大，不易安裝，易生銹，造價(jià)大，在野外容易被盜，且管道內(nèi)壁不光滑，沿程損失系數(shù)大等，在目前市場(chǎng)上鋼管的造價(jià)比塑料管的造價(jià)要高一倍左右，故選用與鋼管承受同等壓力的塑料管為該工程的輸水主管。

4.2 管徑的確定

管材選用1.0MP-PVC-U塑料管，根據(jù)Q=502人×70kg/天=35140kg／天=0.0003514m3/s，設(shè)計(jì)其輸水最小流量為0.0003514m3/s，是該村小組人民群眾的正常日需水量，根據(jù)該流量和選用的管內(nèi)徑為40mm。

式中：Q—設(shè)計(jì)流量，m3/s；

d—管內(nèi)徑，m；υ—平均流速，m/s。

式中：l—為管道長(zhǎng)度，m；

hf—為沿程水頭損失m；

υ—平均流速，m/s；

g—重力加速度，m/s2。

計(jì)算出沿程水頭損失為13.1m。在輸水主管道有多處需要安裝彎頭，共安了20處45°彎接、10處90°彎接，

式中：hj—局部水頭損失，m；

ζ—局部阻力系數(shù)。

在此式中彎接的阻力系數(shù)；45。—ζ取0.35、90。—ζ取1.10，經(jīng)計(jì)算總局部水頭損失hj總=0.07m，通過(guò)計(jì)算結(jié)果，總水頭損失為13.17m，簽于通過(guò)實(shí)地測(cè)量現(xiàn)有的實(shí)際落差為36.6m，實(shí)際來(lái)水量大于設(shè)計(jì)來(lái)水量，平均流速也大于設(shè)計(jì)流速，故選用管內(nèi)徑為40mm的PVC—U管是能滿足該村人民群眾生活用水的需要。

5 供水管網(wǎng)的設(shè)計(jì)

最近幾年來(lái)，隨著PVC—U塑料給水管的出世，在我鄉(xiāng)是較為實(shí)用的，我鄉(xiāng)有條件建自來(lái)水的村寨大多數(shù)都居住在土山，管道易挖埋，本著減少資金的投入，減輕農(nóng)民負(fù)擔(dān)，均用水力公式作詳細(xì)計(jì)算 ，在本工程上的管材均選用了PVC—U塑料給水管。選用了以下管材；DN63：160m、DN50：250m、DN40：150m、DN32：680m、DN25：520m、DN20：1060m、水表均選用Dg15水表。村內(nèi)供水管網(wǎng)根據(jù)地形、街道、房屋分布等布置，共布設(shè)1條干管，6條支管，其管徑、管長(zhǎng)、流量、流速等見水力計(jì)算表(如表1)。

說(shuō)明：管材選用1.0MP-PVC—U給水管，表內(nèi)管徑均為外徑。

從平面布置可以看出，供水管進(jìn)水口相對(duì)高程為961.960m，供水最高點(diǎn)相對(duì)高程為956.460m，經(jīng)水力計(jì)算可知，即使在全天用水最高峰時(shí)段，最高用水點(diǎn)仍有5.5m水頭。

6 結(jié)語(yǔ)

本工程通過(guò)實(shí)地測(cè)量，采用沿程水頭損失和局部水頭損失水力計(jì)算和反復(fù)核算，并在施工過(guò)程中嚴(yán)格把關(guān)技術(shù)要求，上石臘人畜飲水管引工程是有保證的。現(xiàn)該工程已投入使用半年來(lái)沒(méi)有任何質(zhì)量問(wèn)題，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。