安陽縣農村飲水安全工程設計

□蘇靜文(河南省豫北水利勘測設計院)

1 工程概況

安陽縣位于河南省最北部，總面積1201km2，現轄20 個鄉鎮571 個行政村，耕地面積6.99 萬hm2，總人口98.81 萬人，其中農村人口87.43 萬人。安陽縣地形呈橫帶狀，地勢西高東低，西部為山區，東部為平原區，屬山前沖積平原，低洼易澇。安陽縣農村飲水面臨的主要問題是高氟水、苦咸水及污染水。為解決農村飲水安全問題，需新建集中供水工程，集中供水工程具有水源可靠，便于管理等優點，對項目區群眾的身體健康、工農業生產發展和自然面貌的改善具有重要作用。

2 集中供水方式選擇原則

集中供水工程主要由取水工程、調節構筑物、輸配水工程、消毒設施以及供配電工程等部分組成。根據不同地形，集中供水方式主要包括在平原地區開展以聯村供水和集中水廠供水等方式，在山區村莊開展以單村集中供水為主的供水方式等工程類型。另外，調節構筑物型式根據項目區實際情況確定，西部山區項目區靠山有高地，調節構筑物選擇高位水池型式。中、東部平原地區項目區地勢平坦，供電有保障，調節構筑物選擇壓力罐和加壓泵形式。

為便于管理，結合各項目區實際情況，西部山區高位水池根據供水需求布置在供水站外地勢較高處，水源井、水泵、消毒設施及供配電設施布置在供水站管理院內。中、東部平原地區水源井、水泵、壓力罐、消毒設施及供配電設施均布置在供水站管理院內。

輸配水工程供水管道布置以管線長度短，施工方便為原則，管線大體沿道路兩側布設，以盡量減少破路口和占地。供水干管引接供水站壓力罐或高位水池，然后接供水分干管、支管至各供水點。

3 典型工程設計

3.1 柏莊水廠設計

3.1.1 總體布置

水廠廠址一般應選擇在工程地質條件較好的地方，以及供水線路較短、取水容易、交通方便的地點，以降低工程造價和便于施工。經綜合比選，柏莊水廠廠址選擇在東辛莊村南。設計供水管道布置以管線長度短，施工方便為原則，由水廠至村莊的供水干管大體沿道路一側布設，村內主管線大體沿道路兩側布設；由水廠內的清水池出口經加壓泵引接供水干管，然后接供水干、支管至各供水點。

3.1.2 水源選擇及設計

通過進行區內水文地質調查和水源分析論證，項目選取中深層地下水做為供水水源，采用打井抽取地下水集中供水形式，按全日制供水工程進行設計。根據水資源論證報告，項目區中深層地下水可開采量豐富，水質良好，滿足飲用水生活標準。

根據擬建水源井附近的機井成井資料，項目區水源井出水量為50m3/h，設計井深400m，井孔直徑500/450mm。該設計井壁管及濾水管管材均采用螺旋鋼管。對應取水層設置橋式鍍鋅濾水管，加箍焊接連接，在取水層上部設密封層，材料為粘土球，在取水層深度內均設反濾料，濾料為石英砂，密封層上部及井外周回填土密實。

3.1.3 輸配水工程設計

輸水工程主要包括水源地至水廠的管道和水廠至村（鎮）配水管網前的管道。從潛水泵到井口、井口到清水池到水廠總閘閥井選用鋼管，其他輸水管道均采用改性聚乙烯PE 管。本次輸水管道主干管管徑按總體規劃人口進行計算。

在水源井至清水池及清水池至水廠總閘閥井房之間安裝輸水管，根據《室外給水設計規范》（GB50013-2006），出水管直徑<250mm 時，管道流速應為1.50～2.00m/s，水泵出水管的設計管徑一般大于水泵出口直徑，水泵出口與出水管連接應采用同心異徑管。根據水廠縱橫向布置確定輸水管道長度。

在管道凸起點，設自動進（排）氣閥。干管上分段或分區設置檢修閥，各級支管上適宜位置設檢修閥；在滿足用戶對水量、水壓的要求下，盡量減少干管長度，降低管網造價和管理費用；管線走向，盡量沿現有道路或規劃道路敷設。根據區域地質報告，柏莊鎮地質大部分為壤土，機井至水廠管道埋深按照平均1.50m控制。

3.1.4 清水池設計

清水池主要用于原水經凈水處理及加藥后的接觸消毒，同時兼有部分調節蓄水的作用。根據《村鎮供水工程設計規范》，清水池容積按水廠供水規模的25%～40%計算；且清水池的個數應≥2 個，并能單獨工作和分別泄空。

柏莊水廠供水規模為902.92m3/d，按照規范計算其清水池有效容積應為180～361.20m3，根據柏莊水廠供水工程規模要求，并結合當地實際情況，考慮適當留有一定余地，水廠選擇新建1 座300m3清水池，池后接出水管至二次加壓泵站。廠區內新建清水池東側預留一座300m3清水池位置。

清水池池中設置導流墻，以保證氯在池中接觸時間。每個清水池均設有進、出水管、溢流管，高程滿足加壓泵起動和排水管無壓自流排放要求。清水池為有蓋半地下結構，池壁、頂板及底板為周邊固定的支撐形式。采用C25S6F100 混凝土澆筑，水池外壁、內壁及頂板頂面采用1:2 防水水泥砂漿抹面，厚20mm，頂板底面及支柱采用1:2 水泥砂漿抹面，厚15mm。根據地質情況，本次設計地下埋深按不超過2m 考慮。池身設計時，綜合考慮了進人孔、爬梯、引水管、供水管、通氣彎管、溢流管、放空底管、閘閥及閥井等附屬設施。

3.1.5 加壓泵房設計

加壓泵設計流量按照《村鎮供水工程設計規范》（SL687-2014）中直接向無調節構筑物的配水管網供水的泵站確定，計算公式如下：

式中：Q－泵站設計流量，m3/h；W－最高日用水量，m3/s；kh－時變化系數，取2.00～2.50。

經計算，加壓泵站設計流量為75.24～94.05m3/s，選擇3 臺單泵流量為50m3/h 離心泵，其中1 臺為備用。

為保證水廠正常供水，二次加壓泵站每處備用一臺同型號的加壓水泵，為減少泵房尺寸，均選用立式離心泵。為節約電能，采用變頻調速器。泵房采用半地下式的鋼筋混凝土框架結構，平面占地面積6.24m×19.80m，設有泵站機房、配電控制室和消毒室，屋頂采用鋼筋混凝土屋頂，鋪有SBS 防水自帶保護層。清水池出水管進入泵房加壓，后通過三通管匯集水流通往各供水點。

3.2 單村供水站工程設計

3.2.1 機井設計

根據物探報告并結合項目區附近已建類似工程機井進行水源井設計。該次設計南西爐機井成井深度550m，靜水位79m，動水位120m，出水量50m3/h。井孔直徑377～219mm。因地層巖性為奧陶系灰巖，本次設計機井初擬保留裸井孔，施工過程中，根據巖層實際穩定情況，確定是否安裝井管，如上部遇不穩定巖層，增設井壁管，下部開采段若巖層破碎，增設過濾器。

3.2.2 高位水池設計

項目區靠山有高地，據當地地形情況，該村調節構筑物選擇高位水池型式。高位水池向村莊供水采用重力流，根據項目所在村莊地形及管理需要，初定水池位置位于南西爐村東北側山丘上，地面高程255m 處，設計對水池高程按最不利用戶接管點的最小服務水頭12m 進行復核。根據規范，高位水池的有效容積，Ⅳ型工程可為最高日用水量的20%～40%設計，由于安陽縣西部山區供電保證率低，考慮遠期規劃要求，結合各鄉鎮實際情況與多年工程實施的群眾要求，高位水池的容積按照計算確定的有效容積的2～3 倍來考慮。

為了節約投資、降低管理費用，村級管網布置方式選定為樹枝狀管網。隨著今后的經濟發展可向環狀管網和樹枝狀管網相結合的混合方式過渡，以提高供水可靠性。南西爐村高位水池布置在地勢較高的山上，項目區地形變化較大，經綜合比較，根據地形起伏情況及用戶端最小服務水頭12m 要求進行水力復核計算。根據計算，機井至高位水池、高位水池至村口段輸水干管采用無縫鋼管，村內管網采用PE 管。

4 結論及建議

根據黨的十八大精神，市政基礎設施城鄉發展一體化，城市共享，盡量使用優質水源。安陽市城市水廠供水能力充裕，安陽縣柏莊鎮、崔家橋鄉、曲溝鎮部分村莊臨近安陽市市區，遠期規劃臨近城市村莊采用城市供水設施，飲用水工程與市區供水聯網，實行城市支持農村，讓廣大農民共享改革發展成果，就可以在城鄉一體化的形式上，逐步建立起以工補農、城鄉良性互動、協調發展的新型城鄉關系。