天?？h南陽山片供水保障改造提升工程設計

王麗萍

摘要 為了掌握供水管線運行情況，實時掌控供水管線內供水壓力及流量數(shù)據(jù)，根據(jù)工藝流程設置監(jiān)測儀表站，并配套自動化監(jiān)控系統(tǒng)。工程主要建設內容為水廠消毒設備更新改造1套，在線監(jiān)測設備1套，改造提升輸配水管道60.1 km，配套自動化監(jiān)測、監(jiān)控系統(tǒng)26套，修建各類分水井、閥門井、排氣閥井及管道監(jiān)測設備井115座。并通過對天祝縣南陽山片供水保障工程設計的研究與分析，分析了人畜飲水工程設計中的原則和方法。

關鍵詞 供水保障；工程設計；自動化監(jiān)控系統(tǒng)

中圖分類號：TU991.6 文獻標識碼：B 文章編號：2095–3305（2023）12–0-03

Design of Water Supply Guarantee Renovation and Improvement Project in Nanyang Mountain Area of Tianzhu County

Wang Li-ping （Water Affairs Bureau of Tianzhu Zangzu Autonomous County， Wuwei City， Gansu Province， Tianzhu， Gansu， 733200）

Abstract In order to grasp the operation of the water supply pipeline， real-time control of the water supply pressure and flow data inside the pipeline， set up monitoring instrument stations according to the process flow， and equip them with automated monitoring systems. The main construction content of the project includes updating and renovating one set of disinfection equipment for the water plant， one set of online monitoring equipment， renovating and upgrading 60.1 km of water transmission and distribution pipelines， supporting 26 sets of automated monitoring and control systems， and constructing 115 various water distribution wells， valve wells， exhaust valve wells， and pipeline monitoring equipment wells. And through the research and analysis of the water supply guarantee engineering design in the Nanyangshan area of Tianzhu County， the principles and methods in the design of human and animal drinking water engineering were analyzed.

Key words Water supply guarantee; Engineering design; Automated monitoring system

2014年通過實施《天?？h南陽山片農(nóng)牧村飲水安全工程》，修建南陽水廠，水廠日供水量（即最高日供水量）為4 750.12 m3/d，水廠水處理規(guī)模按5 000 m3/d設計。工程以南陽山供水工程末端二道墩注入式水庫為水源，鋪設輸水管自壓輸水至凈水廠，經(jīng)混合、絮凝、沉淀、過濾、消毒處理后，通過清水池調蓄，利用南陽山供水工程人飲主管道和鋪設配水管網(wǎng)自壓供水到戶的工程措施。解決松山鎮(zhèn)1～9號移民點30 000人，以及鞍子山村，鞍子山、土溝、大溝、馬圈4個組、564戶2 311人的飲水不安全問題。一方面，飲水管道運行至今，部分村組管道出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，加之區(qū)域內人口增長，社會經(jīng)濟的高質量發(fā)展，需水量不斷增加，致使供水能力已經(jīng)難以滿足區(qū)域內群眾的生產(chǎn)、生活需水要求。另一方面，實施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略能夠帶動當?shù)厝罕姀氖绿厣B(yǎng)殖業(yè)，牲畜數(shù)量增加，農(nóng)村用水定額提高至80 L/d，需增加水量[1-3]。水廠消毒設施消毒能力已跟不上水處理能力，次氯酸鈉發(fā)生器發(fā)生量遠低于設計值，亟需更換消毒設備。

1 工程區(qū)域情況

工程區(qū)地處祁連山東部的褶皺帶，北西—南東向延伸的中高山系，如馬雅雪山、雷公山、毛毛山斜貫全區(qū)，海拔多在4 000 m以上，主峰白疙瘩高達4 447 m，山勢高聳，構成工程區(qū)的外圍高山區(qū)，工程區(qū)處于這些高山間的金強河槽地內，東部灌區(qū)北高南低，呈低山丘陵與條帶狀延伸的川灘地相間的地貌景觀。本區(qū)地貌分帶性明顯，從高向低可分為侵蝕堆積壟崗狀低中山丘陵區(qū)、山前洪積傾斜灘地及河（溝）谷川臺區(qū)。工程區(qū)出露地層有新近系上新統(tǒng)臨夏組（N2）和第四系上更新統(tǒng)（Q3）洪積、沖洪積及全新統(tǒng)（Q4）各種成因堆積物。

2 項目建設的必要性和可行性

按照中央關于全面推進鄉(xiāng)村振興、加快農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化的總體部署，全方位提升農(nóng)村水利支撐保障能力，推進鄉(xiāng)村產(chǎn)業(yè)振興和高質量發(fā)展，天?？h經(jīng)過進一步摸排普查發(fā)現(xiàn)個別鄉(xiāng)鎮(zhèn)村組供水管網(wǎng)存在建設年代久遠、建設標準不高，為進一步提高居民生活用水保證率，減少管網(wǎng)漏損水量。通過此工程的實施將解決居民生產(chǎn)用水問題，提高項目區(qū)群眾的用水保證率。

飲水是人類生存的基本需求，飲用水安全問題直接關系到廣大人民群眾的身心健康和生命安全，切實做好飲水安全保障工作是維護廣大人民群眾根本利益、落實科學發(fā)展觀、堅定不移地走群眾路線的基本要求。要將解決欠發(fā)達地區(qū)的飲水安全問題作為主要任務，著力打破制約貧困地區(qū)發(fā)展的體制機制性障礙，切實提高貧困地區(qū)人民群眾生活質量?！笆濉币詠?，以“飲水安全有保障沖刺清零行動”為抓手，大力實施農(nóng)村飲水安全鞏固提升工程。

3 工程建設任務及供水范圍

3.1 工程建設任務

工程主要任務是更新改造水廠消毒設備1套，水廠消毒設備選用SYDC型電解法次氯酸鈉發(fā)生器，鞏固提升華藏寺鎮(zhèn)南山村、中莊村、陽山村；松山鎮(zhèn)阿崗灣村、德吉新村、祥瑞新村、達秀村、秀杰村、華吉唐村、藜香村、紅石村、石塘村、鞍子山村（鞍子山組、大溝組、土溝組、馬圈組）、中大溝村（月牙灣組、野雉溝組、紅山根組、華尖灘）、灘口村（灘口組、河排水組）、紅石村（崖頭井組、一眼井組、紅石組）、蕨麻村的人畜飲水保證率。為了掌握供水管線運行情況，實時掌控供水管線內供水壓力及流量數(shù)據(jù)，根據(jù)工藝流程設置監(jiān)測儀表站，站內儀表包括供水壓力監(jiān)測及供水流量監(jiān)測，并配套自動化監(jiān)控系統(tǒng)。

3.2 供水范圍及對象

供水范圍及對象為華藏寺鎮(zhèn)南山村、中莊村、陽山村；松山鎮(zhèn)阿崗灣村、德吉新村、祥瑞新村、達秀村、秀杰村、華吉唐村、藜香村、紅石村、石塘村、鞍子山村（鞍子山組、大溝組、土溝組、馬圈組）、中大溝村（月牙灣組、野雉溝組、紅山根組、華尖灘）、灘口村（灘口組、河排水組）、紅石村（崖頭井組、一眼井組、紅石組）、蕨麻村6 811戶27 707人，大牲畜10 824頭，小牲畜77 608只。

4 用水量的計算

4.1 居民生活用水量

依據(jù)天?？h2019年統(tǒng)計年鑒，當?shù)厝丝谧匀辉鲩L率0.589%，此工程供水條件為“水龍頭入戶，有洗滌池，其他衛(wèi)生設施較齊全”，根據(jù)《村鎮(zhèn)供水工程技術規(guī)范》，居民生活用水定額取值范圍為60～100 L/（人·d），結合當?shù)貙嶋H情況取值為80 L/（人·d）（包括居民散養(yǎng)禽用水量、散用汽車和拖拉機用水量、家庭小作坊生產(chǎn)用水量）。

W1=Pq/1 000；P=P0（1+γ）n+P1（1）

式（1）中，W1表示居民生活用水量；P表示設計居民用水人數(shù)；P0表示供水范圍內的現(xiàn)狀常住人口，其中包括無當?shù)貞艏某Ｗ∪丝?；γ表示設計年限內縣人口的自然增長率；n表示工程設計年限15年；P1表示設計年限內人口的機械增長總數(shù)；q表示最高日居民生活用水定額。

4.2 集體或專業(yè)戶飼養(yǎng)畜禽用水量

依據(jù)《村鎮(zhèn)供水工程技術規(guī)范》，飼養(yǎng)畜禽最高日用水定額，大牲畜日用水量按60 L/（頭·d）計算，小牲畜日用水量10 L/（頭·d）。

4.3 公共建筑用水量

公共建筑用水量根據(jù)《村鎮(zhèn)供水工程技術規(guī)范》，按辦公生活用水量的5%～25%概算，村莊為5%～10%，公共建筑用水量按居民生活用水量的10%計算。

4.4 管網(wǎng)損失及未預見水量

未預見水量和管網(wǎng)漏失水量之和按辦公生活用水量、集體或專業(yè)戶飼養(yǎng)畜禽用水量、公共建筑用水量之和的10%計算。

5 主要建設內容

工程主要建設內容為：為水廠消毒設備更新改造1套，在線監(jiān)測設備1套，改造提升輸配水管道60.1 km，配套自動化監(jiān)測、監(jiān)控系統(tǒng)26套，修建各類分水井、閥門井、排氣閥井及管道監(jiān)測設備井115座。

5.1 工程選址及選線

此工程為改造提升工程，工程選址及選線依據(jù)2014年已實施的天?？h農(nóng)牧村飲水安全項目南陽山片飲水工程為準。

5.2 管材選擇

供水管道管材的選擇對工程的運行、管理和控制工程投資至關重要，管材選用時除考慮造價低廉外，還需考慮承壓能力、施工難度及對地基適應性等因素。此工程設計中，管道的主要功能是給各居民供水，其綜合保證率為95%。根據(jù)區(qū)域地形的不同，管道所承受的壓力不同，大部分管道壓力在1.0 MPa以上，屬于中高壓管道，結合此工程的實際地質與地形條件，保障供水的安全性和工程投資的合理性，結合目前飲水安全工程的設計經(jīng)驗，此工程配水管采用PE100級，PE管具有良好的耐腐蝕性和柔韌性，其抗無機物性能強于金屬管，在埋地敷設時不需要采取防腐措施，施工方便，適應地基能力強。

5.3 輸水管道設計

5.3.1 輸水管線地質條件 此工程改造段輸配水管線多布設于高山區(qū)，地基巖性主要為粉質壤土、砂壤土砂礫石層。

5.3.2 輸水管線縱斷面設計 重力流輸水管道盡量順地形布置，避免大的墊方或深挖方，盡量設計為順坡。管線整體埋深應在凍土層以下。在管線起伏段的高出和向下彎處，設置排氣閥。

5.3.3 輸水管線橫斷面設計 項目區(qū)最大凍土深度在2.00 m左右，考慮管道埋設于凍土層以下，防止管道冬季發(fā)生凍脹破壞，管溝開挖采用梯形斷面，管頂設計覆土高度2.0 m，管溝開挖邊坡1∶（0.3～0.5）；根據(jù)地質勘察配水管線地層巖性為壤土及砂礫石層，對管基表層進行夯實處理；將管道置于壓實層之上，壓實層至管頂以上50 cm范圍內采用原土回填，回填至管頂50 cm以上部位。

5.4 附屬構筑物設計

為滿足管道的檢修及安全運行，在管道上設置減壓閥井、排氣閥井、管道監(jiān)測設備井等附屬建筑物。

5.4.1 減壓閥井 減壓閥井采用現(xiàn)澆鋼筋砼矩形結構，根據(jù)井內設備安裝尺寸，設計長2.1 m，寬1.5 m，井壁厚0.3 m，底板厚0.3 m，蓋板厚0.2 m，全部用C25鋼筋砼現(xiàn)澆，井蓋為復合材料保溫井蓋。并在砼底板下部鋪筑C15砼墊層。為防止冬季井內設備凍脹破壞，在蓋板以上覆土0.5 m。

閘閥型號選為Z45X-16（暗桿式），公稱壓力1.6 MPa。減壓閥型號為Y43X-16，公稱壓力1.6 MPa。

5.4.2 排氣閥井 原則上在管道隆起點或最高點設置排氣閥，依據(jù)《《城鎮(zhèn)供水長距離輸水管（渠）道工程技術規(guī)程》（CECS 193—2005）規(guī)定，輸水管道在坡度＜1%時，宜每隔0.5～1.0 km設置進氣排氣閥，一般情況下，除在管道隆起點或最高點設置排氣閥外，每隔1.0 km左右設置進氣排氣閥，進氣排氣閥的口徑宜取輸水管道直徑的1/12～1/8。排氣閥井采用PE裝配式井，根據(jù)井內設備安裝尺寸，設計內徑0.8～1.2 m，深2.0 m，混凝土墊層0.15 m，井蓋為復合材料保溫井蓋。

5.4.3 管道監(jiān)測設備井 設備井采用現(xiàn)澆鋼筋砼矩形結構，根據(jù)井內設備安裝尺寸，設計長4.5 m，寬2.0 m，井壁厚0.3 m，底板厚0.3 m，蓋板厚0.2 m，全部用C25鋼筋砼現(xiàn)澆，井蓋為復合材料保溫井蓋。并在砼底板下部鋪筑C15砼墊層。為防止冬季井內設備凍脹破壞，在蓋板以上覆土0.5 m。

5.4.4 入戶井 水表井采用高分子納米整體式工程塑料，根據(jù)井內設備安裝尺寸，設計內徑0.7～1.5 m，井深依管道埋深而異，底層設計為10 mm厚C15現(xiàn)澆混凝土，上層砌筑240 mm磚，砌筑高度根據(jù)底部穿過管徑大小確定，其上安裝井型號為（D1500/700）一套，在井口現(xiàn)澆1.2 m×1.2 m厚15 cm的方形井臺，高分子納米整體式工程塑料質量滿足GB/T 8801—2007和Q/JJLS—2007技術規(guī)范。井內部設自來水閥門、智能水表等設備。

5.5 供水管線自動化檢測、監(jiān)控系統(tǒng)

為了掌握供水管線運行情況，實時掌控供水管線內供水壓力及流量數(shù)據(jù)，根據(jù)工藝流程設置監(jiān)測儀表站，站內儀表包括兩路供水壓力監(jiān)測及兩路供水流量監(jiān)測。站內儀表的選型原則以滿足工藝控制需要，安全可靠、經(jīng)濟實用為宗旨。

5.5.1 監(jiān)測裝置結構及參數(shù) 監(jiān)測儀表站主要由兩路供水壓力變送器、兩路供水流量傳感器、遙測終端、蓄電池、充電控制器及太陽能板組成，分為3個部分，即測量部分、傳輸部分及供電部分。

5.5.2 測量部分 供水壓力測量采用2088壓力變送器完成。其將測量數(shù)據(jù)經(jīng)轉換輸出，此模擬量信號可接入遙測終端進行測量數(shù)據(jù)采集。

供水流量測量采用插入式超聲波流量計完成。其將測量數(shù)據(jù)經(jīng)轉換輸出，此模擬量信號可接入遙測終端進行測量數(shù)據(jù)采集。

5.5.3 傳輸部分 測量數(shù)據(jù)采集傳輸部分采用遙測終端（RTU），一方面可以實現(xiàn)對測量傳感器輸出，模擬量進行采集、儲存；另一方面可通過GPRS實現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線傳輸，實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠傳功能。同時，安裝點的溫度、壓力應在傳感器可工作范圍以內，并充分考慮管內壁結垢狀況，盡量選擇無結垢的管道進行安裝，如不能滿足時，可將結垢考慮為襯里以求較好的測量精度。

5.5.4 安裝位置及數(shù)量 監(jiān)測儀表站共計安裝8處，均勻分布于13.5 km的供水管線上。

6 施工組織設計

6.1 施工條件

6.1.1 工程條件 工程所需材料及設備可由汽車運至工地，交通便利。施工用水可從附近機井、渠道或河道拉運。施工用電可接附近低壓線供給或小型發(fā)電機自發(fā)供給。各單項工程規(guī)模小，無永久性占地，施工簡單，自然條件對施工影響較小。工程所需材料，水泥由就近水泥廠供給，鋼材從武威或蘭州市場購進。

6.1.2 施工布置 由于單項工程施工分散，為便于施工、易于管理、盡量少占用農(nóng)田，建筑物施工在廠區(qū)附近閑灘地布置生產(chǎn)、生活用房、臨時工棚及倉庫等。管道工程分段施工，在受益區(qū)村莊附近布置。

6.2 主體工程施工方法

依據(jù)《村鎮(zhèn)供水工程技術規(guī)范》（SL 310—2019）、《農(nóng)村給水設計規(guī)范》（CEC S82—1996）、《砼結構設計規(guī)范》（GB 50010—2010）及《水工建筑物金屬結構制造、安裝及驗收規(guī)范》（SLJ 201—80）等規(guī)范、規(guī)定進行。

6.3 施工總體布置

6.3.1 施工用電、水 施工期間用電：施工用電從附近村莊“T”形接線路即可，為保證施工順利進行，配備1臺30 kW柴油發(fā)電機作為備用電源，以滿足施工用電的要求。

施工用水：附近人飲管道或機井拉運，水量滿足施工用水要求，水質良好，一般對水泥不具有侵蝕性，水質符合施工標準。

6.3.2 施工交通 對外交通運輸：項目區(qū)內鄉(xiāng)村道路縱橫交錯，交通條件十分便利。

場內交通運輸：此工程輸水管線及建筑物布置雖線路較長，但工程沿線有縣鄉(xiāng)公路主要交通網(wǎng)絡。

6.4 施工進度計劃

根據(jù)項目區(qū)的實際情況、工程數(shù)量及施工難易程度，經(jīng)統(tǒng)籌安排，綜合平衡，確定總工期7個月。施工總工期包括施工準備期、主體工程施工期及工程竣工清理期。

施工準備期：2021年4月1—10日，主要完成臨時道路、場地平整、臨建房屋等工作。

主體工程施工期：2021年4月10—8月30日，主要完成輸配水管網(wǎng)管溝開挖、閥門井土方開挖回填及管道安裝。2021年6月1—10月1日，主要完成蓄水池修建、輸配水管網(wǎng)管溝開挖、管材安裝及打壓試水、附屬建筑物等工作。

工程竣工清理期：2021年10月1—30日，主要完成拆除和清理施工臨時建筑物，以及試通水運行。

7 工程管理

項目實施前，應成立專門的管理機構，對工程的建設及管理實行項目法人責任制。為了確保項目工程的組織實施管理，由天祝藏族自治縣水利建設管理站任項目法人，對工程的運行進行統(tǒng)一管理，制定具體管理措施，從工程設計方案編制、建設管理、質量管理、資金管理、項目驗收等方面進行規(guī)范和細化，進一步增強操作性。

此工程竣工后分別交付天?？h水務局下設的水管處（所）負責工程的運行管理，此工程交由松山水管所管理。

8 工程概算

8.1 工程概算編制原則及依據(jù)

依據(jù)甘肅省水利廳發(fā)布的《甘肅省水利水電工程設計概（估）算編制規(guī)定》（甘水規(guī)計發(fā)〔2013〕1號）、《甘肅省水利工程營業(yè)稅改征增值稅計價依據(jù)調整辦法》（甘水規(guī)計發(fā)〔2016〕260號）和《甘肅省水利廳關于調整水利工程計價依據(jù)增值稅稅率的通知》進行編制。此工程投資概算和計算均按小型工程計取。

8.2 投資概算的主要指標

工程總投資1 876.28萬元，其中建筑工程1 414.81萬元，設備及安裝工程134.53萬元，金屬結構設備及安裝工程59.36萬元，臨時工程24.13萬元，獨立費用118.87萬元，基本預備費87.59萬元，環(huán)保和水保部分投資36.99萬元。

資金籌措：項目所需資金，通過申請中央預算內投資、地方配套、縣級統(tǒng)籌整合等多渠道籌措解決。

參考文獻

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