云岡區西韓嶺村農村飲水安全工程設計

喬潤琴

（大同市云岡區水務局，山西 云岡 037000）

1 項目區概況

有1 450戶、總人口3 656人，耕地346.67 hm2，草地46.67 hm2。主導產業主要以種植玉米、小雜糧和養殖業為主，現有大牲畜100頭，豬500頭，羊300頭。

現狀兩眼水源井均可以繼續利用，供水管線為1980年鋪設，至今已使用三十多年，管線漏水情況不時發生，存在安全隱患；且現狀直供水源井在用水高峰期存在遠水端用戶出水量不足的狀況。農村飲水安全問題制約了西韓嶺村的經濟發展和社會主義新農村建設。解決吃水問題迫在眉睫，保證村民正常吃水已成為村內當前的頭等大事。

此次工程是把直供水的機井改為通過機井供水至水塔，再由水塔經過原有輸水管線、配水管線、入戶管線，供水至每一戶。工程主要建設內容包括水源工程（新建100 m3磚支筒水塔1座）、輸水管道工程（鋪設Φ125PE管525 m、Φ110PE管2 812 m、Φ90PE管2 081 m、Φ63PE管7 367 m、Φ40PE管10 548 m）、配套建筑物工程（機械頂管工作坑1 509個，閥門井19座）、主要工程量（土方開挖1.46萬m3、土方回填1.44萬m3、磚砌體136.50 m3、混凝土506.97 m3、漿砌石135.80 m3、鋼筋2.69 t）。

2 工程設計

2.1 設計參數

設計規模。根據西韓嶺村人口、大牲畜及規模企業等基本情況，工程計劃解決1 450戶總計3 656人的安全飲水問題。遠期規劃按照《山西省農村供水工程初步設計要點》中的用水量定額及計算方法，設計年限采用15年。工程設計居民供水標準為40 L/（人·d），居民生活用水量為174.88 m3/d；大牲畜供水標準為64 L/（人·d），小牲畜（豬）供水標準為40 L/人·d，小牲畜（羊）供水標準為16 L/（人·d），牲畜用水量為31.20 m3/d；村住戶的庭院多數種植蔬菜、水果和花卉，其用水量通常已包括在生活用水量內，一般不再考慮。管網漏失水量及其它未預見水量33.21 m3/d。最高日設計給水量為239.29 m3，年均給水量為6.72萬m3。

水泵設計流量。水泵每日工作3 h，機井供水流量應不小于40 m3/h。

水質標準。工程主要是解決西韓嶺村居民的生活用水，供水水質要求執行《生活飲用水衛生標準》的有關要求。工程水源附近不存在污染區域，不易受到污染，且化驗參考井水質完全符合標準。

水壓標準。根據《山西省農村供水工程初步設計要點》（試行），對于農村供水水壓要求為：供水管網中最不利用水點（指水龍頭處）的最小服務水頭，單層建筑為5 m，建筑物每增加一層應增加4 m，供水管網中用水戶龍頭（指水龍頭處）的最大靜水頭不得超過40 m，超過時宜采用減壓措施。

2.2 取水構筑物設計

流量確定。兩眼機井井深分別為140、150 m，設計出水量均為約50 m3/h。參照2.1水泵流量設計，水泵流量確定為50 m3/h。由于兩眼原有機井均已配備水泵，且北井與配套水塔運行良好，此次需計算南井現有水泵配套新建水塔后是否滿足設計需求。

揚程確定。深井泵揚程計算應考慮水源井最低處動水位至井口的高差、揚水管水頭損失、水源井井口與水塔高差、井口至水塔的水頭損失等要素，經計算總水頭損失為108.75 m。原水泵型號為200QJ50-117/9（28 kW），水泵參數為流量Q=350 m3/h、揚程H=117 m，電機功率P=28 kW，可滿足設計要求。

2.3 調節構筑物（水塔）設計

在南井旁新建水塔，利用原有井和新建水塔共同調度，保證村民用水。新建水塔設計施工均按照工程定型設計圖集及相關技術規范執行。新建水塔為100 m3磚支筒保溫水塔。

水塔由塔身、水柜和進出水管、排水管、溢流管等構成。塔基礎為環形漿砌石，半徑為4.40 m；塔身為磚支筒結構，高21 m；水箱凈高4.10 m，內徑580 cm，同時在頂部設置通氣孔、檢修孔和避雷針；通氣孔直徑為200 mm，檢修孔尺寸為760 cm×860 cm。進水管采用鋼管，出水管、溢流管、放空管均為PE管，進、出水管、溢流管、放空管直徑均為200 mm，并設置伸縮接頭，溢流管與放空管合并聯結。為反映水柜內水位變化，設浮標水位傳示儀，由水位自動控制器開啟或關閉電源以控制潛水泵運行。

2.4 輸配水管網設計

輸配水管網布置及管徑確定。根據村莊街道走向，居民居住分散程度，結合地形地勢，建筑物分布情況，考慮遠期規劃等，經實地勘測可知，西韓嶺村街道路面已經硬化，大部分管溝無法直接開發，只能通過開挖工作坑之間頂管布置管道。經計算，輸水管線選用Φ125、Φ110、Φ90的PE管，配水管線選用Φ 63、Φ40的PE管，入戶管線選用Φ25的PE管。

水力計算。依據《山西省農村供水工程設計要點》中“管網水力計算應根據節點流量、地形高差、服務水頭等自下而上逐級計算”的要求，采用最不利工作點水力計算方法。

首先，進行北井最不利點管網水力計算。北井配水管網最不利點選村西北距水塔最遠處為計算點，距離為1 854 m，有效高差14 m。配水管網最不利點選村東南距水塔最遠處做為計算點，距離為1 350 m，有效高差10 m。按一層樓考慮，最不利點末端最小服務水頭為5 m。北井最不利點管網水力計算如表1。

表1 北井最不利點管網水力計算表

由表1可知，北井最不利點處的自由水頭為12.49 m，大于最小服務水頭5 m，而且壓力等級均小于所選管材承壓要求0.63 MPa，滿足要求。

其次，進行南井最不利點管網水力計算。南井配水管網最不利點選村東南距水塔最遠處為計算點，距離為1 046 m，有效高差23 m。同樣也按一層樓考慮，最不利點末端最小服務水頭為5 m。南井最不利點管網水力計算如表2。

表2 南井最不利點管網水力計算表

由表2可知，南井最不利點處的自由水頭為10.33 m，大于最小服務水頭5 m，而且壓力等級均小于所選管材承壓要求0.63 MPa，滿足要求。

2.5 管道附屬設施設計

①管溝開挖。根據云岡區最大凍土深度，并考慮外部荷載等因素，管溝開挖深度按1.80 m設計，上開口寬度80 cm，下開口寬度60 cm，局部地區可根據實際情況進行調整。②管槽回填。管槽回填采用分層回填法，應在管道充水的情況下進行回填。回填分兩步進行，第一步回填管身和管頂以上30 cm，該部分回填土宜用松散較干凈土，不得拋填，不能含有磚、石及大的硬土；第二步回填土應勻稱攤開，每層土厚不得超過30 cm，并加以夯實。③工作坑開挖。上下開口相同，長2 m、寬2 m，開挖深度2.20 m。管道縱坡設計盡量與地面坡降一致，以減少工作坑的填、挖方量。④管道連接。PE管道連接采取熱熔連接方法，管道與閥門等配件之間采用法蘭連接。⑤閥門井。在水塔下設一座閥門井，用于維修管道和開關水閥。⑥管道頂管。由于本工程無法破路施工，配水管道只能采用頂管的方式進行鋪設。在工作坑間采用頂管作業。

3 結語

該項目屬于農村飲水安全鞏固提升項目，工程類型為V型農村供水工程，總投資320萬元。該工程投入運行后，不僅可解決居民的吃水問題，而且大大提高了居民的生活質量，使居民減少疾病困擾，節省醫藥費支出，解放生產力，促進農村經濟繁榮發展。