鳳泉區分將池村飲水安全鞏固提升工程設計

趙海棟

(新鄉市天然文巖渠管理處，河南 新鄉 453000)

1 基本情況

鳳泉區位于河南省新鄉市北部10km，太行山余脈鳳凰山南麓，地處E113°5″-113°57″，N35°21″-35°26″，東與衛輝市毗鄰，西與新鄉縣、北與輝縣市接壤，汲詹公路、濟東高速、京廣鐵路橫穿全區，轄2街道2鄉1鎮38個行政村8個社區，總面積115.64km2,人口14.6萬人。分將池村位于鳳泉區潞王墳鄉北，輝縣市、衛輝市、鳳泉區三個縣市交界處，全村總面積6.007km2,5個村民小組。

2 工程規劃

飲水安全工程規劃供水范圍為分將池村，涉及分將池村2200人。分將池村深層含水層(200m以下)作為供水水源，村西新建供水站1處，新打水源井1眼，由水泵送至氣壓水罐，通過供水管網將水輸送至各用戶。供水管網充分利用分將池村自然地形條件，盡量沿道路兩側布置，縮短供水路線，節約工程投資，便于工程管理及檢修。包括取水工程、凈水工程、輸水工程及配水工程4部分。

3 工程設計

3.1 需水量設計

3.1.1居民生活用水量

分將池村2200居民最高日生活用水量標準作為計算依據，則最高日用水量為：

W=P×q/1000
P=P0(1+γ)n

(1)

式中：W為最高日用水量，m3/d；P為設計用水人口；P0為管網覆蓋范圍內的現狀常住人口數；γ為設計年限內人口的自然增長率，取0.7%；n為工程設計年限，取15a；q為最高日居民生活用水標準，根據鳳泉區實際情況確定為60L/(人·d)；

W=2200×(1+0.7%)15×60×(1+15%)/1000=168.54m3/d。

3.1.2 最高日最高時用水量Wh

Wh=Kh×Wd/T

(2)

式中：Wh為最高日最高時用水量，m3/h；Kh為時變化系數，全日供水工程取2.3-3.0，取為2.4；T為每日供水時間，為24h。

Wh=Kh×Wd/T=2.4×168.54/24=16.85m3/h。

3.2 配水工程設計

3.2.1 配水管網布置原則及要求

配水管網主要布置計算主干管。根據用水要求，管網覆蓋分將池村用水區，保證2200用戶日常用水，鳳泉區分將池村居民每人每天平均用水量60L，最高自由水頭確定為12m。供水主干管走向，沿分將池村現有道路敷設。主干管布置時應預留一定空間，保證施工便捷及管道安全，主干管溝最小寬度0.5m，最小溝深0.8m；混凝土路面修復最好使用混凝土預制塊，以便于維修。

3.2.2 管網水力計算

3.2.2.1 流量計算

配水管網設計流量q根據最高日最高時用水量確定。

3.2.2.2 管網水力計算

采用長度比流量法進行給水管網水力計算，最高日最高時量16.85m3/h，配水管網設計流量5.38L/s，管段長度8389m，比流量qs0.000641L/s.m。

3.2.2.3 沿線流量

ql=qsL

(3)

式中：qL為沿線流量，L/s；qs為比流量，L/s·m；L為管段長度，m。具體流量計算見表1。

表1 流量計算表

3.2.2.4 管徑確定

d=[4q/(πv)]0.5

(4)

式中：d為管道直徑，mm；q為管段計算流量，m3/s；v為管道內水的經濟流速，取1.0m/s。

3.2.2.5 水頭損失計算

根據地形和用水量情況，確定項目區最小服務水頭，局部水頭損失按沿程水頭損失的10%計算。

h=0.000915q1.774/d4.774L

(5)

式中：h為沿程水頭損失，m；L為管道長度，m；q為管段計算流量，m3/s；d為計算管道內徑，m。

具體水頭損失計算見表2。

表2 水頭損失計算表

續表2 水頭損失計算表

3.2.2.6 控制節點水力計算

根據地形和用水量情況，最不利控制點選最遠節點，要求最小服務水頭12m，局部水頭損失按沿程水頭損失的10%計算。

h=0.000915q1.774/d4.774L

(6)

式中：h為沿程水頭損失，m；L為管道長度，m；i為單位管長水頭損失(水力坡度)；q為管段計算流量，m3/s；d為計算管道內徑，m。

經計算，管道干線水頭損失0.6512m。

3.3 取水工程設計

3.3.1 取水構筑物型式和位置

供水站采用打深井抽取地下水作為水源，水源井位于供水站內，建井堡1個，高出地面50cm，井堡上面設有預留孔，以便于對抽水設備的維修與養護。

3.3.2 水源井設計

供水站按人口總體考慮，參考附近機井資料，擬定分將池供水站設計成井深度500m，開口直徑500mm，動水位140m，靜水位103m，設計單井出水量40m3/h，單井日生產能力960m3/d。機井為基巖孔0-10m采用φ273×7mm井管，以下不布置井管。根據《機井技術規范》GB/T50625—2010相關要求，經校核，過濾器外徑及井孔直徑滿足要求。濾料采用石英砂，沉淀管長10m，濾料頂部至井口段，全部采用黏土封閉。

3.2.3 壓力罐的選擇

氣壓水罐內水調節容積及總容積按照《村鎮供水工程技術規范》SL310-2004要求計算，壓力罐容積選取適當大一點，減少水泵電機啟動次數，降低運行成本，壓力罐運行壓力應≥1.5P2，工程選取20m3的氣壓水罐。

壓力罐設置在供水站院內，地形平坦，壓力罐設3個支墩，支墩坐落于天然地基之上，地基承載力≥100kPa，壓力罐設遮雨棚。

3.2.3.4 水泵型號選擇

根據水泵流量和沿程，本工程選擇型號為200QJ40-169/13的潛水電泵。

3.4 供水站設計

供水站位于分將池村西側，包括水源井、壓力罐、管理房、消毒設施等。管理房為1層3間磚混結構，建筑面積62.7m2，基礎坐落于天然地基之上，地基承載力≥100kPa。

3.5 入戶工程設計

各用戶水管就近從支管接入，主要包括入戶自來水池、入戶三通、管道、閘閥、水表及水龍頭等，管道采用De25mm的PE管，平均每戶長度20m。

4 工程預算

工程主要建設內容：新打水源井1眼，配套潛水泵2臺(1用1備)；新建供水站1處，配套20t壓力罐1套，配套電解鹽消毒設備1套；鋪設輸配水、入戶管網16184m(含入戶DE25)，入戶配套工程480套等。工程總投資120萬元，其中建筑工程95.98萬元，機電設備及安裝工程15.09萬元，獨立費用8.93萬元。