農村飲水工程水廠設計供水規模確定的探討

趙士蜜

（作者單位：五河縣雙忠廟水利規劃工程管理站 233300）

確定農村飲水工程水廠設計規模時，部分設計人員對《村鎮供水工程設計規范》的引用與理解存在一些片面認識。現以五河縣農村飲水安全鞏固提升雙廟水廠改擴建工程為例，對設有加壓泵站的水廠設計規模問題進行分析。

雙廟供水廠原設計供水人口34359人，供水規模為3200m3/d，利用地表水資源。水廠改擴后現有供水人口72701人，其中集鎮及中心村人口17390人，設計年限15年，設計人口80732人。改擴建工程設計思路為：對原水廠進行擴容改造，為解決供水線路長問題于線路中部適當位置增設加壓站向遠處村莊供水。設計資料：（1）加壓站供水人口33466人，供水規模為3100m3/d，配備供水泵3臺總流量285m3/h；（2）主廠區供水規模為7000m3/d，配備供水泵3臺總流量600m3/h。

本文就水廠供水規模和供水流量的確定，引用規范相關規定對其進行復核分析。

一、合理確定水廠供水總人口

根據《村鎮供水工程設計規范》規定，供水規模包括居民生活用水量、公共建筑用水量、飼養畜禽用水量、企業用水量、消防用水量、澆灑道路和綠地用水量、管網漏失水量和未預見用水量等。該規范規定，在缺乏資料時，可按居民生活用水量百分比估算，例如：公共建筑用水量可按居民生活用水量的5%～25%估算，其中村莊為5%～10%、集鎮為10%～15%、建制鎮為10%～25%；無學校的村莊不計此項。

管網漏失水量和未預見水量之和，宜按上述用水量之和的10%～25%取值，村莊取較低值，規模較大的鎮區取較高值等。因此居民生活用水量計算是影響供水規模的重要基礎條件。

規范要求居民生活用水量可按公式（1）計算：

式中：

W—居民生活用水量，m/d；

P—設計用水居民人數，人；

q—最高日居民生活用水定額，可按《村鎮供水工程設計規范》表3.1.2最高日居民生活用水定額確定，L/（人·d）。

最高日居民生活用水定額確定后，設計人口即為影響居民生活用水量合理科學確定的主要因素。

根據《村鎮供水工程設計規范》規定，供水設計人口根據公式（2）計算：

式中：

P—設計用水居民人數，人；

P0—供水范圍內的現狀常住人口數，其中包括無當地戶籍的常住人口，人；

γ—設計年限內人口的自然增長率，可根據當地近年來的人口自然增長率確定；

n—工程設計年限，a；

P1—設計年限內人口的機械增長總數，可根據各村鎮的人口規劃以及近年來流動人口和戶籍遷移人口的變化情況按平均增長法確定，人；

改擴建工程實施方案的設計人口P=P0（1+γ）n+P1= 72701×（1+0.007）15+0=80720（人）。

查閱以前農村飲水工程設計方案，均是根據規模水廠的現有總人口和人口增長率確定工程規模，沒有完全按照《村鎮供水工程設計規范》第4章集中式供水工程設計基本要求的第1節設計供水規模和用水量要求確定。

《村鎮供水工程設計規范》第4章第1節明確要求：在確定設計用水人口數時，中心村、企業較多的村和鄉鎮所在地，應考慮自然增長和機械增長，條件一般的村莊，應考慮農村人口向城市和小城鎮的轉移，設計人口不應超過現有戶籍人口數。

因此，應根據各自然村統計居住人口，按照《村鎮供水工程設計規范》第4章第1節的要求，僅對中心村、企業較多的村和鄉鎮所在地，考慮自然增長和機械增長，而條件一般的村莊不考慮自然增長，如此計算并匯總確定設計人口。

據此，經復核計算水廠設計總人口應為：P=P0（1+γ）n+P1=17390×（1+0.007）15+（72701-17390）+0=74619（人）。

從復核結果看，原實施方案設計確定的人口數比復核計算的人口數多了6101人。按實施方案計算確定的人口數來計算供水規模勢必偏大，從而影響到一系列的設施規模和投資的偏差。

二、水廠計算確定供水規模要重視加壓站建設的影響

農村飲水工程水廠覆蓋范圍廣、線路長、地勢高差變化大，其水廠設計建設的條件往往不同于城鎮水廠。因此，在工程設計時，應進行方案比較，從工程的規模、供水能力、施工難易程度和投資等綜合因素考慮，可以考慮中途二次加壓。而建有加壓泵站的水廠規模在設計計算時不少水廠存在認識不足。建有中途加壓站的水廠應按加壓站取水流量和主廠直供區的供水流量之和來計算確定水廠規模。

1.加壓站流量設計

（1）加壓站供水流量設計

加壓站供水流量應按照單個水廠的設計程序考慮，即直接向無調節構筑物的配水管網供水的泵站（根據《村鎮供水設計規范》第六章第二節）。

設計流量應為最高日最高時用水量，可按公式（3）計算：

式中：

Q1—加壓泵站設計流量，m/h；

W2—最高日用水量，m；

Kh—時變化系數。根據設計規范供水規模大于5000m2/d的全日供水工程Kh一般取值范圍為1.6～2，該工程取2.0。

設計方案為設計人口33466人，供水規模為3100m3/d。

Q1= KhW2/24=2×3100/24=258m3/h，選取配備供水泵3臺總流量285m3/h（不包括備用），符合規范要求。

（2）加壓站取水流量設計

加壓站的取水是主產區供水泵向加壓站清水池輸送的清水，根據《村鎮供水設計規范》第六章第二節，向調節構筑物抽送清水的泵站設計流量應為最高日工作時用水量，即加壓泵站的取水流量，可按公式（4）計算：

式中：

Q2—加壓泵站設計取水流量，m/h；

W2—最高日用水量，m；

T2—日工作時間，應根據凈水構筑物（或凈水器）的設計凈水時間、清水池的設計調節能力、高位水池（或水塔）的設計調節能力確定，h取24h。

Q2=W2/T2=3100/24=129m3/h

2.主廠直供區供水流量設計

主廠直供區設計人口為（72701-33466）=39235人，根據《村鎮供水設計規范》第六章第二節，直接向無調節構筑物的配水管網供水的泵站，設計流量應為最高日最高時用水量，其供水流量Q3可按公式（5）計算：

Q3=KhW2/24=2×（3100×39235÷33466）÷24=306m3/h

而一些水廠的設計方案在計算確定主廠區供水規模Q4時是按總的設計人口確定供水流量，那么，主廠區供水規模Q4應為加壓站供水流量Q1與主廠直供區的供水流量Q3之和，即Q4=258+306=564m3/h。

而實際水廠供水流量Q5應該為水廠主廠區直供水流量Q3與加壓站取水流量Q2之和。

經復核計算Q5=129+306=435m3/h，比原方案中的計算結果減小129 m3/h。從計算結果看，主要偏差原因在于加壓泵站取水流量和供水流量因時變化系數調整。因此，按水廠主廠區直供水流量Q3與加壓站取水流量Q2之和計算結果更為規范合理，水廠的供水規模相對偏小，從而可以有效減小水廠主廠區和主管網的規模和投資。

三、結語

根據規范要求，通過合理確定設計參數，科學計算供水規模，在同等設計標準情況下，達到工程投資小、收益大、科學合理，以推動農村飲水工程建設健康發展，保障農村居民飲水安全，改善居民生產生活環境，促進農村社會經濟發展，實現鄉村振興戰略■