某縣城地下水水源給水廠設計要點

郭 竹 玲

(太原市市政工程設計研究院，山西 太原 030002)

0 引言

供水設施是城市賴以生存的重要的基礎設施，基礎設施是否完善是一個城市文明程度的重要體現。城市建設的同時必須同步配套相應的供水設施，這對于改善居民生活條件，促進城市經濟、社會和城市建設的全面發展具有重要意義。該縣城是一座擁有豐富自然資源，而且地理位置優勢突出的縣城，但由于缺水，嚴重制約城市的發展，招商引資也受到了明顯的限制。

1 工程概況

本次設計的地下水水源給水廠位于山西某縣城，該縣城現狀用水基本以淺層地下水源為主，且水源井分散、出水量較小；縣城現狀管網覆蓋范圍有限，管材材質種類雜亂，管道新舊不一，老化嚴重，跑冒滴漏現狀突出，且以支狀布置較多，供水保障率極低。縣城自備水源井數量較多，考慮保護與節約地下水資源，實行城市水資源地統一調配與管理。

為解決居民生活需水與現狀自來水供水不足的矛盾、解決水質性缺水問題、保障縣城快速發展、提高縣城供水安全，縣城建設新的供水工程勢在必行，同時對現狀設施進行改造完善以保證供水安全也是非常必要的。

2 需水量預測

根據GB 50013—2018室外給水設計標準[1]，城市設計供水量一般包括綜合生活用水(包括居民生活用水和公共建筑用水)、工業企業用水[2]、澆灑道路和綠地用水、管網漏損水量、未預見用水量和消防用水量。凈水廠設計規模由上述前五項組成。采用分類指標法預測需水量。經預測計算在規劃期限內縣城需水量為6.0萬m3/d。

3 工程設計目標

1)水量目標：按該縣城供水規劃，縣城實現地表水水源和地下水水源聯合供水的方式，以地表水為主，目前該縣城集中式地下水飲用水水源地建設工程已完成，水源地供水規模1萬m3/d，本次建設以地下水源地為水源的給水處理廠，供水規模1萬m3/d。

2)水質目標：凈水廠出水符合國家GB 5749—2006生活飲用水衛生標準的水質指標。

3)水壓目標：縣城現狀及規劃的居民住宅多為6層及6層以上建筑，城市供水管網水壓至少應滿足6層住宅的水壓要求。按照該縣城供水工程專項規劃，縣城供水管網水壓應不低于0.28 MPa。一般供水管網壓力不宜超過0.60 MPa，但由于該縣城地形高差較大，縣城整體最大高差達到58 m，為保證最不利點供水壓力不低于0.28 MPa。經過對縣城配水管網進行平差后確定縣城供水壓力控制范圍為0.28 MPa～0.80 MPa。最不利點室外消火栓栓口處的水壓從室外設計地面算起不應小于0.1 MPa。

4 水廠工程設計

4.1 水源地設計

現狀水源地總補給量為570.82萬m3/年，由于水源地含水層厚度大，開采系數取0.8，則開采資源量456萬m3/年，周邊農村生活開采井開采量約41萬m3/年，剩余415萬m3/年，水源地計劃開采量為1萬m3/d(合365萬m3/年)，開采量遠遠小于補采量。在200 m～300 m內有較好的含水層。本區水化學類型為HCO3-Ca·Mg型、HCO3·SO4-Ca·Mg型，礦化度0.4 g/L左右，總硬度270 mg/L，pH值7.6，水質優良。

目前水源地現狀機井4座，供縣城水量約3 840 m3/d～5 000 m3/d，其他不足部分采用購買2眼機井及新打8眼機井解決，單井出水量為50 m3/h，水泵運行時間12 h/d，水源地水質良好，經消毒處理后可滿足《生活飲用水衛生標準》的相關要求。水源地水井分布圖見圖1。

4.2 原水輸水管(井間聯絡管線)設計

井間聯絡管線設計流量按照單井產水50 m3/h計，井間聯絡管道采用壓力流輸水管道。由于水源地周邊為農田，井間聯絡管布置于水源地簡易道路下。考慮安全供水，主管布置采用雙管。

4.3 凈水處理工藝選擇

優化選擇凈水處理工藝方案，是水處理效果好壞的選擇條件。凈水工藝的選擇應根據水源水質和用水對象對水質的要求、水廠處理規模及當地氣候特點等確定。本次水源為深層地下水，水質良好，因此工程推薦采用消毒處理工藝，確保出廠水和管網末梢水達標。水廠凈水工藝為：原水—消毒—出水。消毒采用次氯酸鈉消毒。

4.4 生產性構(建)筑物

生產性構(建)筑物主要包括：進水調流閥井、進水流量井、清水池、吸水井、二級泵站、加氯間、出水流量計井。

1)進水調流閥井、流量計井：在水源深井泵出水管聯絡管(2根)進水廠處設調流閥井，內設調流閥2套。水廠原水輸送管壓力小，設計采用調壓閥穩壓便于后續計量。在進水調流閥井后設進水流量計井1座，內設電磁流量計1套。

2)清水池：清水池主要用來調節城市用水的不均勻以及消防儲備水量和水廠自用水量。清水池容積為消防容積、供水調節容積和自用水調節容積之和。即：W=W1+W2+W3=1 485+9.9+864=2 358.9 m3。考慮到清水池使用一段時間后，池底一般會有些沉積物，因此需要控制池內最小水深，此外留有一定的余地。總設計清水池容積2 500 m3。

新建鋼筋混凝土結構地下式清水池2座，總有效容積2 500 m3，每座清水池外形尺寸L×B×H=25.68 m×18.8 m×3.2 m，有效水深3.0 m。池內設水位儀及水位報警裝置。為避免池內水產生短流，池內設置導流墻。為清洗水池時排水方便，導流墻底部隔一定間距設有流水孔。進水管直徑DN500 mm，出水管直徑DN450 mm，溢水管直徑DN500 mm，設計1根直徑DN300排泥放空管，池頂覆土厚0.5 m，為使池內空氣流通，每座池頂設有9個通氣孔。池頂設有2個檢修人孔，直徑φ1 600 mm。

3)吸水井及二級泵站：二級泵站主要將清水池內的水加壓送至城區配水管網。吸水井2座，鋼筋混凝土結構，尺寸3.5 m×2.5 m×5.4 m；廠區二級泵站平面尺寸15.06 m×9.58 m，為半地下式，泵房地下深度3 m，地上高度為5 m。泵房水泵啟動方式為自灌啟動。泵站設計流量1.485萬m3/d，泵房內設加壓泵及水廠自用水泵。廠區自用水泵(變頻供水泵)，用于加藥、沖洗、澆灑、消防、廠區飲用等；泵房內還設有電動單梁橋式起重機一臺，起重量T=3 t，跨度LK=10 m，功率N=4.9 kW；并設潛水排污泵2臺，Q=20 m3/h，H=20 m，N=4 kW。

4)出水流量計井：在出廠輸水管上設出水流量計井1座，內設電磁流量計。

5)加氯間：水廠設2個加氯點，清水池進水端預留加氯孔。加氯間平面尺寸：10.8 m×6.4 m，高度為4.5 m。內設次氯酸鈉投加系統，主要由次氯酸鈉卸料泵、次氯酸鈉溶液貯罐、次氯酸鈉隔膜計量泵組成。

4.5 輔助生產建(構)筑物

1)綜合樓：綜合樓為原三層砌體結構改造而成，作為配水廠附屬用房，內部設有化驗室、控制室、辦公室、會議室等。2)傳達室：利用現狀傳達室作為水廠傳達室，建筑面積26.38 m2。3)箱變：新建一座箱變，平面尺寸12 m×5.3 m。

4.6 水質監測系統工程

根據工藝流程和凈水廠生產管理及自動化的要求配置必要的流量、壓力、液位、溫度、水質等在線檢測儀表。主要檢測參數如下：對原水的pH/溫度、濁度、電導率、溶解氧進行監測，用于原水水質指標進行監測和指導藥劑投加控制。對各構筑物的液位進行控制。此外，需對出水進行常規水質化驗。

5 成本預測

成本預測[3]基礎數據如下：

1)水資源費：水資源費根據相關協議取費，暫不計入水價。

2)藥劑費：根據工藝設計的藥劑投加量計算。水廠加藥量為次氯酸鈉溶液(10%)(消毒)：310 kg/d，單價為1 000元/t。年總藥劑費為11.315萬元，折算藥劑噸水單價為：0.001 3元/t。

3)動力費：根據設計提供的動力參數計算，經計算年耗電量186.66萬kW·h，電費單價為0.65元/度，年電費186.66×0.65=121.33萬元，折算水價0.332元/t。

4)工資福利費：南徐水廠人員配置為30人，按照40 000元/(年·人)，折算噸水單價為40 000÷365×30÷9 900=0.33元/t。

5)折舊費：水廠及輸水管道部分折舊年限取30年，凈殘值率為4%。設備折舊年限取10年，凈殘值率為4%。年折舊費為：196.42萬元，折算噸水單價為196.42÷365÷0.99=0.544元/t。

6)日常檢修維護及修理費用。

每年按照設備固定資產的2.5%計提，即：

5 263.82÷0.99÷365×2.5%=0.36元/t。

7)其他費用(管理費、自來水費、化驗費)。

按照前6項的10%計算,(0.001 3+0.332+0.33+0.544+0.36)×0.1=0.156元/t。

總處理成本為1.717元/t，經營成本為1.179元/t，不含原水水資源費。

6 結語

通過該縣城供水工程的建設，提高自來水供水的保證率，城市居民及企事業單位用水有了保障，可以有效遏制對地下水無限制地開采，從而防止城市地下水下降漏斗的再發展，地下水逐步回升，保護地下水資源。建設縣城供水工程是提高城市供水保證率保護水體、促進城市經濟發展步入良性循環的重要措施，工程的建設將會產生良好的環境效益和社會效益。