勉县新铺镇东边河村供水工程设计方案浅析

王蕊

陕西省勉县水利局陕西勉县  724200

摘要：本文以新铺镇东边河村供水工程为例,详细分析了供水工程的设计,该工程的实施可以为区域范围内供水工程提供参考经验。

关键词：供水工程；设计方案；分析

1 工程概况

勉县位于汉中盆地西端，北依秦岭，南连巴山。东边河村位于勉县西部，距县城31.4公里，属于山区地形,全村辖11个村民小组，共499户1641人（其中贫困户90户236人）。项目区现状水源为沟溪地表水和浅层地下水。近年来,受干旱等因素影响，地下水水位持续下降,遇干旱年份水量严重不足,如遇强降雨，水质十分浑浊，不能满足群众的基本生活用水需求。前期该村局部区域实施了供水工程，解决了部分群众饮水问题，本次供水工程主要解决该村（1-8组）279户970人饮用水问题，其中1-2组（89户307人）建设大口井1口作为水源，利用水泵抽水至高位蓄水池自流供给用水户，3-8组（190户663人）利用已建成水源工程，只设计供水管网铺设和入户。

2 工程设计

2.1工程等级、类型和设计标准

本工程供水规模1-2组供水规模为21.12m³/d，小于200m³/d,供水工程规模为Ⅴ级，类型为集中供水。本供水工程水质符合国家《生活饮用水卫生标准》（GB5749—85）标准。供水入户（室），入户水头不小于12米，用户水龙头静水压力不超过40米。按《建筑抗震设计规范》（GB500111）以及《构筑物抗震设计规范》（GB50191）的有关规定，本工程抗震设防烈度按VII度设计。

2.2供水规模确定

村镇供水水量包括居民生活用水量、集体或专业户饲养畜禽用水量、公用建筑用水量、管网漏失水量和未预见用水量等。各种用水量参数计算如下：

2.2.1 居民生活用水量

居民生活用水量W_居= （P ×q ）/ 1000（m³/d）

P—为设计用水居民人数，1-2组现状常住人口为307人，当地近年来的人口自然增长率确定为0.004，本工程设计年限为10年，1-2组P =307×（1+0.004）¹⁰=320人。

q—最高日居民生活用水定额，本工程所在地为陕西黄土沟壑区以外地区，根据《村镇供水工程技术规范》3.1.2表的规定最高日居民生活用水定额取值范围为 50至70L/d.人， 结合当地具体情况最后取值60L/d.人。

则：1-2组W _居= 320×60 / 1000=19.2 m³/d

2.2.2公共建筑用水量

根据《村镇供水工程技术规范》规定，本次设计不计算公共建筑用水量。

2.2.3管网漏水与其它未预见用水量

根据规范：管网漏失水量和未预见水量之和，宜按上述用水量之和的10%～25%取值，村庄取较低值、规模较大的镇区取较高值。本工程管网漏失水量和未预见水量按上述用水量之和的10%取值，即：

1-2组W =19.2×10%=1.92m³/d

2.2.4供水规模

供水规模（最高日供水量） = 居民生活用水量 + 公共建用水量 +管网漏失水量及其它未预见用水量。1-2组供水规模W =19.2+1.92=21.12m³/d

2.3工程布置

按照《陕西省村镇供水工程设计要点》中总体布置的原则和要求，结合实际地形，本供水工程总体布置如下：1-2组供水工程在原泵房旁边新建大口井（8米深）1口、水源保护1处（围墙保护3m×3m），利用水泵将水抽至原蓄水池自流供给用水户，3-8组供水工程续接原供水主管、延伸铺设供水主管、支管供水入户。

2.4 输水管材选择

根据聚乙烯PE管、钢管等分析比较，从供水工程的重要性、施工、运行管理、投资等方面综合分析比较，结合本工程地形、地质条件，本次设计推荐采用聚乙烯PE管；跨沟、穿路及穿渠段在PE管外设置钢管套管进行防护。

2.5 建筑物设计

2.5.1取水构筑物设计

取水构筑物设计内容主要有：水源井；配水建筑物输供水管道、水源保护、闸阀井、减压池工程。

2.5.1.1 大口井设计

本工程1-2组选择大口井取水，井内径2米，井深为8米。大口井采用沉井法浇筑，井壁采用C25砼现浇，壁厚20厘米，双层双向配筋，进水方式为井壁进水，进水段长2米，进水孔孔径5-8mm，孔隙率15%，呈梅花状布置；井盖采用钢筋混凝土C25现浇，板厚12厘米，预留下泵孔直径0.3米，进人孔直径0.7米；井壁爬梯采用Φ16钢筋制作，宽0.4米，踏步间距0.3米。

2.5.1.2水泵选择

（1）水泵设计流量

本工程所选水源无需净化处理，利用抽水泵将水抽出再经气压罐加压供给用水户，故水泵设计流量应大于或等于最高日最高时用水量加输水损失水量。输水损失水量按最高日最高时用水量的3%计列，日工作时间按8小时计算，则水泵的设计流量为

Q_泵一区=21.12÷8×2.5×（1+3%）=6.8m

³/h

据此可初选水泵流量为10m³/h。

（2）输水管管径的确定

输水管管径按下式计算：

D=

式中 Q—管道设计流量， Q =Q_泵=10m³/h

v—管道设计流速，一般为1.5～2.0m/s，取v=1.5m/s。

则管径计算如下：

D1-2组= =0.049

结合实际，1-2组选择公称直径为65mm为输水管，壁厚3.5mm，则管中实际流速为

V = =4×10÷3600÷（3.14×0.058²）=1.05m/s

井底到泵房为直径为65mm的镀锌钢管10米。

（3）设计扬程

设计扬程=（最不利用户高程-水井最低动水位）+用户服务水头+管路水头损失。其中，管路水头损失包括沿程水头损失和局部水头损失，主要为沿程水头损失，和局部水头损失较小，可按沿程水头损失的5%-10%计，沿程水头损失

钢管水头损失i×L =0.000912v²（1+0.867/v）^0.3/d^1.3L

式中v—管道流速，由上述计算知1-2组v=1.05 m/s；

d—管道内径，0.0465m；

L—输水管道长度， L=10m；

1-2组（钢管）h_沿=0.000912×0.82²（1+0.867÷1.05）^0.3÷0.058^1.3×10=0.3m

1-2组（钢管）h_局= 10%h_沿==0.3×10%=0.03m

1-2组（钢管）h_损= h沿+ h局=0.33m

PE管沿程水头损失h_沿=i×L =10.67C^-1.852Q^1.852d^-4.87L

式中H_沿 —沿程水头损失，m

L — 计算段的长度，m 1-2组L=600m

C—海曾威廉系数，一般为140～150，取145

Q—管段流量，m ³ /s ，上式得Q取10/3600m ³ /s

d—管道内径，m，1-2组取0.0514m

PE管h_沿=10.67×145^-1.852（10/3600）^1.8520.0514^-4.87×600=22.22m

h_局= 10%h_沿==22.22×10%=2.22m

h_损= h_沿+ h_局=24.44m

1-2组蓄水池高程为680m，水井最低动水位为627m；则水泵设计扬程为：

H=（680-627）+0.33+24.44= 77.77m

（4）水泵机组选型

根据设计扬程和设计流量，按照结构简单，经济实用的原则，流量应大于最高日最高时流量，扬程应大于实际所需扬程，查水泵样本表，1-2组选用200QJ10-93/6型潜水泵一台，配套电动机功率7.5KW，额定电压380V。。

2.5.2水源保护设计

水源保护采用围墙保护，平面尺寸3×3米，基础C20混凝土现浇，墙体用普通烧结砖（强度不低于MU10）砌筑12cm厚，砖柱37cm厚，内外面用白色涂料粉刷，墙顶安装红色琉璃瓦，外墙面书写宣传标语，围墙门采用 1.0×2.0米单开铁锈红钢板门， 门柱为M7.5砂浆砌砖，截面尺寸0.5×0.5m，净高2.0m,门洞净宽1.0m。

2.5.3入户工程设计

每户配套DN20PE管30米，球阀、水表、龙头各1个。

2.5.4闸阀井设计

为方便各管段水量调节和事故检修而不互相干扰，在配水管网分支处设简易闸阀井，井底C20混凝土现浇10厘米，井壁为M7.5砂浆砌砖厚12厘米，净空间长高80厘米，宽50厘米，高80厘米井盖采用C20钢筋混凝土预制，厚度8厘米。

2.5.5减压池设计

减压池底板C20砼现浇，池壁M7.5砂浆砌砖，内壁M15砂浆抹面，消力池盖板采用C20钢筋混凝土预制，尺寸为长×宽=1.48米×0.6米,厚0.1米，共需要4块。

2.6输水管道安装

2.6.1管道埋深确定

根据《村镇供水工程设计规范》规定：管顶覆土应根据冰冻情况、外部荷载、管材强度、与其它管道交叉等因素确定。非冰冻地区，管顶覆土宜不小于0.7m，在松散岩基上埋设时，管顶覆土应不小于0.5m；寒冷地区，管顶应埋设于冻深线以下，穿越道路、农田或沿道路铺设时，管顶覆土宜不小于1.0m。本工程管线地区冻土深度为0.3m，基本沿公路铺设管道，因此，管顶覆土宜不小于1.0m，本次管道埋深不小于1.0m。

2.6.2管沟断面形式

采用开挖管沟铺设管道方法施工，管沟两侧为基岩时开挖坡比1:0.2；当基础为土时，管沟两侧开挖坡比1:0.5；当基础为砂砾石时，管沟两侧开挖坡比1:1。基岩基础管床采用粗砂管床，厚度15cm，管道管床宽度为管径DN+0.6m；土质基础管床采用30cm厚原土夯实基础处理，再铺设粗砂管床，厚度15cm，管道管床宽度为管径DN+0.6m；中砂基础采用15cm厚砂卵石垫层，管道管床宽度为管径DN+0.6m。耕地段管顶覆土在地面以下0.3m范围用原土回填，用于耕种，其下部位采用开挖土进行回填压实，压实度不小于0.92。非耕地段全部采用开挖土进行回填。

3 结语

农村饮用水安全问题直接关系到广大农民身体健康，对农村经济社会发展有着重要影响。本设计方案中，针对东边河村农村饮用水现状及地形条件，严格遵守农村供水规范的要求，按照因地制宜，整合资源，集中供水的原则，设计出了一套适合本村的方案，实施时应尽量结合利用现有工程，使效益最大化。本文以新铺镇东边河村供水工程为例,详细分析了供水工程的设计,该工程的实施可以为区域范围内供水工程提供参考经验。

参考文献

[1]汉中军山水利水电勘察设计有限公司.勉县新铺镇东边河村供水工程初步设计报告[R].汉中:2019.3.

[2]SL687-2014，村镇供水工程设计规范[S].北京:中国水利水电出版社,2014.

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