洮南市飲水安全工程設(shè)計(jì)分析

車秀杰

( 洮南市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)隊(duì)，吉林 洮南137100)

1 基本情況

1.1 自然情況

洮南市位于吉林省西北部，白城地區(qū)西部，地理位置介于E121°38' ～E123°20'，N45°02' ～N46°01，全市南北長(zhǎng)約125 km，寬約100 km，呈東南西北方向狹長(zhǎng)帶狀分布，總幅員面積5 103 km2。全市地勢(shì)西北高，東南低。西北部為低山丘陵，中部為沿河平原區(qū)，南部為沙丘起伏，東南部為洮兒河下游，地勢(shì)低洼。土質(zhì)多為黑鈣土，草甸土、沖積土、沙壤土等。

1.2 水文地質(zhì)及水資源概況

該項(xiàng)目區(qū)地下水按埋藏條件的類型為基巖裂隙含水層。地下水主要賦存于各種基巖的風(fēng)化裂隙帶和構(gòu)造破碎帶中，分布不均，富水性相差懸殊。孔隙水一般分布在河谷地帶，含水層厚度小，單位涌水量隨季節(jié)變化。風(fēng)化裂隙水單位涌水量5 ～15 m3/h，基巖裂隙水單位涌水量15 ～50 m3/h以上，埋藏深度一般在60 ～100 m。經(jīng)化驗(yàn)分析，該區(qū)內(nèi)水質(zhì)能夠滿足生活用水的要求。

2 農(nóng)村飲水安全工程項(xiàng)目建設(shè)方案

2.1 工程建設(shè)任務(wù)

按照《村鎮(zhèn)供水工程技術(shù)規(guī)范》［1］( SL310—2004) 中確定的飲水安全標(biāo)準(zhǔn)，確定2012年農(nóng)村飲水安全項(xiàng)目建設(shè)的總目標(biāo)為解決我市瓦房鎮(zhèn)、野馬鄉(xiāng)、萬(wàn)寶鎮(zhèn)、東升鄉(xiāng)及福順鎮(zhèn)5 鄉(xiāng)鎮(zhèn)的23個(gè)自然屯( 包括其中的9 所學(xué)校) ，共9 989口人，529 名師生，8 562頭牲畜的飲水不安全問(wèn)題。

2.2 工程措施和規(guī)模

工程建設(shè)堅(jiān)持以各村屯獨(dú)立供水工程為主，因地制宜，分類指導(dǎo)，有利于可持續(xù)發(fā)展的原則，針對(duì)本項(xiàng)目區(qū)造成飲水不安全的原因，根據(jù)項(xiàng)目區(qū)不同的水源條件和經(jīng)濟(jì)條件，確定本項(xiàng)目解決農(nóng)村人口飲水不安全的工程措施為: 新打90 m深巖石井取基巖裂隙水，通過(guò)水泵、輸水管道，每處安裝一套消毒設(shè)備，各個(gè)學(xué)校采用管網(wǎng)延伸方式，將安全衛(wèi)生水送至各家各戶，并在各水源工程處建管理房。解決9 989人，529 名師生，8 562 頭牲畜的飲水不安全問(wèn)題。需建管理房23 座，每座管理房為20 m2。

2.3 飲水工程設(shè)計(jì)方案

2.3.1 設(shè)計(jì)依據(jù)

主要依據(jù)為:

1) 水利部水農(nóng)［2003］503 號(hào)《關(guān)于加強(qiáng)村鎮(zhèn)供水工程管理的意見(jiàn)》［2］。

2) 水利部、衛(wèi)生部水農(nóng)［2004］547 號(hào)《關(guān)于印發(fā)農(nóng)村飲用水安全衛(wèi)生評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的通知》［3］。

3) 《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)農(nóng)村飲水安全工程水質(zhì)保障工作的通知》( 水農(nóng)水農(nóng)［2010］439 號(hào)) 。

4) 《關(guān)于申報(bào)洮南市2012年農(nóng)村飲水安全工程投資計(jì)劃的請(qǐng)示》( 洮發(fā)改聯(lián)字［2011］184 號(hào)) 。

5) 《供水管井技術(shù)規(guī)范》( GB50296—99)［4］。

6) 《中國(guó)農(nóng)村給水工程規(guī)劃設(shè)計(jì)手冊(cè)》［5］。

7) 《村鎮(zhèn)供水工程技術(shù)規(guī)范》( SL310—2004) 。8) 2002年修訂本《農(nóng)村給水設(shè)計(jì)規(guī)范》［6］( CECS82—96) 。

9) 省發(fā)改委下達(dá)投資計(jì)劃文件，吉發(fā)改投資字［2010］666 號(hào)。

10) 《洮南市農(nóng)村飲水安全工程“十二五”規(guī)劃》。

2.3.2 設(shè)計(jì)任務(wù)及規(guī)模

本項(xiàng)目解決農(nóng)村飲水為瓦房鎮(zhèn)、野馬鄉(xiāng)、萬(wàn)寶鎮(zhèn)、東升鄉(xiāng)及福順鎮(zhèn)5 鄉(xiāng)鎮(zhèn)的23個(gè)自然屯( 包括其中的9 所學(xué)校) ，建設(shè)飲水工程23 處( 包括9 所學(xué)校) ，受益人口9 989人、529 名師生、農(nóng)戶2 854戶、牲畜8 562頭。

根據(jù)項(xiàng)目區(qū)實(shí)際情況，選擇90 m深巖石井為水源井，輸水管道總長(zhǎng)度為182 779m。

2.3.3 水源工程設(shè)計(jì)

根據(jù)當(dāng)?shù)氐乃牡刭|(zhì)條件，參照《供水管井技術(shù)規(guī)范》( GB50296—99) 及《中國(guó)農(nóng)村給水工程給水設(shè)計(jì)手冊(cè)》進(jìn)行水源工程設(shè)計(jì)。

2.3.4 供水管網(wǎng)工程設(shè)計(jì)

供水管網(wǎng)布置按干、支、入戶三級(jí)布置，水源井布設(shè)在村屯地勢(shì)較高處，配水主干管單向布設(shè)，配水支管枝狀布設(shè)，入戶管由支管分向各戶，供水管埋深。供水管網(wǎng)布置圖( 略) 。

2.3.4.1 確定設(shè)計(jì)流量

以洪家窯屯(86 戶、306 人、174 頭牲畜) 為例計(jì)算過(guò)程如下:

1) 農(nóng)村人口生活用水量計(jì)算。

計(jì)算公式為:

式中: Q1為農(nóng)村人口每日生活用水量，m3/d; R 為村屯平均人口數(shù)( 人) 取306 人; N 為水源井運(yùn)行年限，取15 a; Br為農(nóng)村人口用水標(biāo)準(zhǔn)，取50 L/d。經(jīng)計(jì)算，Q1= 16.49 m3/d

2) 牲畜用水量計(jì)算。

計(jì)算公式為:

式中: Q2為牲畜每日用水量，m3/d; S 為各村屯大牲畜頭數(shù)，取174 頭; N 為水源井運(yùn)行年限，15 a; Bs 為每頭大牲畜每日用水標(biāo)準(zhǔn)，m3/d，取60 L/d。經(jīng)計(jì)算: Q=14.05 m3/d。

3) 農(nóng)村人口生活用水量、牲畜用水量及管網(wǎng)漏水公共用水等總的用水量計(jì)算。

計(jì)算公式為:

4) 設(shè)計(jì)流量計(jì)算。

計(jì)算公式為:

式中: K時(shí)為時(shí)間變化系數(shù)，K時(shí)=4。經(jīng)計(jì)算: Q設(shè)=6.26 m3/h

2.3.4.2 確定每個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)水壓的要求

每個(gè)節(jié)點(diǎn)用水龍頭要求的水壓( 自由水頭)4 m。

2.3.4.3 單位管長(zhǎng)的比流量

計(jì)算公式為:

式中: qs為單位管長(zhǎng)的比流量，L/s·m; Q設(shè)為設(shè)計(jì)流量; ∑L 為供水管道總長(zhǎng)度，3 530m( 不包括入戶線) 。經(jīng)計(jì)算qS=0.004 926 L/s·m

2.3.4.4 計(jì)算各管段的配水( 沿線) 流量

計(jì)算公式為:

式中: qL為各管段的配水( 沿線) 流量，L/s; Li為各管段的長(zhǎng)度，m。

2.3.4.5 計(jì)算各節(jié)點(diǎn)流量

各節(jié)點(diǎn)流量計(jì)算公式為:

式中: qj為各節(jié)點(diǎn)流量，L/s; ∑qL為各管段配水( 沿線) 流量之和( L/S) 。

2.3.4.6 計(jì)算每一管段的流量計(jì)算公式為:

式中: Qi為每一管段的流量，L/s; ∑qj為各節(jié)點(diǎn)流量之和( L/s) 。

2.3.4.7 根據(jù)各段計(jì)算流量

參照經(jīng)濟(jì)流速范圍，查塑料管水力計(jì)算表，確定各管段的設(shè)計(jì)管徑，單位管長(zhǎng)的水頭損失，并計(jì)算各管段的沿程水頭損失與全部水頭損失。局部水頭損失按沿程水頭損失的10%計(jì)算。

2.3.4.8 管徑及管長(zhǎng)

配水管道均采用PE 聚乙烯塑料管，干管選用Φ90、Φ63，支管選用Φ32，入戶選用Φ25。通過(guò)水利計(jì)算確定各管網(wǎng)管徑及管長(zhǎng)( 管長(zhǎng)包括入戶線) 。

2.3.4.9 總揚(yáng)程

計(jì)算公式為:

式中: H總為總揚(yáng)程; H1為井動(dòng)水位，30 m; H2為最不利配水點(diǎn)所需水頭4 m; H3為最不利點(diǎn)與水源點(diǎn)地面高差; ∑h 為供水管網(wǎng)全部水頭損失。

經(jīng)計(jì)算洪家窯屯總揚(yáng)程為53.47 m。其余22 處供水工程水利計(jì)算過(guò)程同上。

2.3.5 變頻器的選配

根據(jù)各處工程所需配套電機(jī)型號(hào)和功率，選擇適合各處供水工程的變頻器，以給設(shè)備提供過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)載等保護(hù)功能，共23個(gè)，變頻器的型號(hào)見(jiàn)表1。

表1 變頻器型號(hào)表

2.3.6 總工程量

根據(jù)工程布局，項(xiàng)目實(shí)施需打90 m 巖石井23眼。建管理房23 座，配套機(jī)電設(shè)備23 套，安裝供水管網(wǎng)23 處( 包括9 所學(xué)校) ，安裝消毒設(shè)備23 套，型號(hào)為KCF—UV/A 連體式。土方工程18.28 萬(wàn)m3，磚砌體391 m3，PE 聚乙烯塑料管182 779 m。

3 施工組織設(shè)計(jì)

3.1 主體工程施工

根據(jù)施工要求，確定施工工序?yàn)? 備料—鉆井—管理房建設(shè)—配套機(jī)電設(shè)備—管網(wǎng)鋪設(shè)—試運(yùn)行。

3.1.1 水源井施工

1) 水源井施工由具備相應(yīng)技術(shù)資質(zhì)等級(jí)的專業(yè)井隊(duì)施工。所需管材、濾料等按設(shè)計(jì)要求在開(kāi)鉆前準(zhǔn)備好，并及時(shí)運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)。根據(jù)設(shè)計(jì)井孔位置，安裝鉆機(jī)時(shí)，井孔中心距電線≥10 m; 距地埋電力線路、通信電纜、管道及其他地下設(shè)施邊線的距離≥5 m，并應(yīng)遵守有關(guān)行業(yè)施工現(xiàn)場(chǎng)的規(guī)定。

2) 在鉆進(jìn)過(guò)程中，鉆孔傾斜角應(yīng)＜1°，及時(shí)采樣并做好地層編錄工作。

3) 下井管前應(yīng)校正孔徑、孔深和測(cè)斜。井孔直徑≥設(shè)計(jì)孔徑20 mm，孔深偏差≤設(shè)計(jì)孔深的±2/1 000。

4) 井管安裝前必須按鉆孔的實(shí)際地層資料校正井管設(shè)計(jì)，然后進(jìn)行組合、排列、測(cè)量長(zhǎng)度，并按井管編號(hào)排列順序編號(hào)。

5) 洗井完畢后，進(jìn)行抽水試驗(yàn)，水泵出水后30 min提取水樣。試驗(yàn)抽水應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)出水量。

水源井井深90 m，采用施工機(jī)械為SPJ—300 型鉆機(jī)，井上部風(fēng)化段安裝Φ200 mm鑄鐵井壁管，長(zhǎng)度為40 m，下部為完整巖石，采用機(jī)械托吊下管，利用管箍接管。

3.1.2 管網(wǎng)溝開(kāi)挖回填

管網(wǎng)溝土方開(kāi)挖采用人工開(kāi)挖溝槽方法開(kāi)挖，開(kāi)挖的土方放在溝的兩側(cè)，開(kāi)挖深度應(yīng)≥設(shè)計(jì)深度，開(kāi)挖溝槽的底寬應(yīng)為0.50 m，開(kāi)挖溝槽底部應(yīng)平整，便于管網(wǎng)安裝。管溝開(kāi)挖時(shí)，溝上要設(shè)專人監(jiān)護(hù)，防止塌方傷人。

當(dāng)管網(wǎng)安裝完成后，采用人工配合推土機(jī)回填管道溝，頭一層采用人工回填，且土料中不應(yīng)含有礫石及尖銳物，剩余部分采用推土機(jī)回填，回填土應(yīng)分層回填，每層厚度≤50 cm。

3.1.3 管道鋪設(shè)及安裝

應(yīng)由專業(yè)管道安裝人員安裝，管道鋪設(shè)應(yīng)平穩(wěn)、順直。管道各接口達(dá)到技術(shù)要求，管路安裝完畢后，應(yīng)進(jìn)行加壓試水，發(fā)現(xiàn)漏水等問(wèn)題及時(shí)處理，確認(rèn)整個(gè)管路封閉完好后方可進(jìn)行回填。

3.1.4 水泵安裝

根據(jù)設(shè)計(jì)和當(dāng)?shù)貏?dòng)水位較深的情況，農(nóng)村供水采用深井潛水泵。

1) 安裝時(shí)，在泵的出口接上一根短的泵管，用管夾板卡住短泵管的上端，用起吊設(shè)備將電機(jī)、泵體吊起放入井中，下落過(guò)程宜緩慢，確保電機(jī)及泵體不受碰撞。

2) 電纜用鉸線捆牢在泵管上，且電纜應(yīng)嵌在法蘭盤(pán)的凹槽內(nèi)。

3) 用另一個(gè)管夾板卡在另一泵管的一端，將泵管吊起來(lái)與下到井內(nèi)的泵管相接，凹槽處應(yīng)對(duì)準(zhǔn)，然后稍稍吊起泵管，卸掉井口處的管夾板，把電纜嵌在凹槽內(nèi)并捆好放入井中，用同樣的方法，依次將所需的泵管全部下完為止。

4) 泵座與泵管連接，放在水泵基礎(chǔ)上，上緊地腳螺栓，安裝工作結(jié)束。

4 效益分析

4.1 社會(huì)效益分析

解決農(nóng)村飲水安全工程項(xiàng)目建設(shè)是一項(xiàng)關(guān)系到農(nóng)村人口的防疾病、保健康、謀福利、促進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展和造福子孫后代的偉大事業(yè)，是關(guān)系到社會(huì)進(jìn)步的偉大事業(yè)，已深深得到廣大農(nóng)民的擁護(hù)和支持，是一項(xiàng)民心工程，解決農(nóng)村人口飲水安全項(xiàng)目工程給廣大農(nóng)村帶來(lái)了極大的社會(huì)效益，經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。主要表現(xiàn)為: ①改善水質(zhì)，減少疾病，提高了廣大農(nóng)民的健康水平，保護(hù)了農(nóng)村勞動(dòng)力; ②解決了多年來(lái)遺留下來(lái)的“吃水難”的問(wèn)題，促進(jìn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展; ③促進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展。為改善農(nóng)村生產(chǎn)、發(fā)展多種經(jīng)營(yíng)、提高經(jīng)濟(jì)效益，創(chuàng)造了有利條件;④密切了黨群關(guān)系，歷年來(lái)國(guó)家投入大量資金、物資進(jìn)行農(nóng)村飲水工程建設(shè)，體現(xiàn)了黨和國(guó)家對(duì)廣大農(nóng)民的無(wú)比關(guān)懷和社會(huì)主義制度的無(wú)比優(yōu)越; ⑤有利于農(nóng)村物質(zhì)文明建設(shè)和精神文明建設(shè)，對(duì)建立和諧社會(huì)起到了巨大作用。同時(shí)，農(nóng)村人飲安全工程建設(shè)，需要施工隊(duì)伍和大量的設(shè)備、材料等，對(duì)擴(kuò)大內(nèi)需、拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)有很大的促進(jìn)作用。

4.2 環(huán)境影響評(píng)價(jià)

解決農(nóng)村人口飲水安全項(xiàng)目建設(shè)，改善了農(nóng)村飲水條件，控制了廣大農(nóng)村疾病的傳播，提高了廣大農(nóng)民的健康水平，保護(hù)了農(nóng)村勞力，促進(jìn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展。農(nóng)村飲水條件的改善，提高了農(nóng)村人民生活質(zhì)量，有利于農(nóng)村物質(zhì)文明和精神文明的建設(shè)，對(duì)進(jìn)一步改變農(nóng)村面貌有著深遠(yuǎn)的意義。項(xiàng)目區(qū)地下水儲(chǔ)量豐富，井點(diǎn)布設(shè)合理，井點(diǎn)取水對(duì)地下水位影響不大。

［1］中國(guó)水利水電科學(xué)研究院，中國(guó)水利水電科學(xué)研究院SL310—2004 村鎮(zhèn)供水工程技術(shù)規(guī)范［S］.北京:中國(guó)水利水電出版社，2004.

［2］中華人民共和國(guó)水利部. 關(guān)于加強(qiáng)村鎮(zhèn)供水工程管理的意見(jiàn)［S］. 北京: 中華人民共和國(guó)水利部，2003.

［3］中華人民共和國(guó)水利部. 中華人民共和國(guó)衛(wèi)生部. 關(guān)于印發(fā)農(nóng)村飲用水安全衛(wèi)生評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的通知［S］. 北京:中華人民共和國(guó)水利部，中華人民共和國(guó)衛(wèi)生部，2004.

［4］冶金工業(yè)部武漢勘察研究院. GB50296—99 供水管井技術(shù)規(guī)范［S］. 北京: 中國(guó)計(jì)劃出版社，1999.

［5］全國(guó)愛(ài)國(guó)衛(wèi)生運(yùn)動(dòng)委員會(huì)辦公室. 中國(guó)農(nóng)村給水工程規(guī)劃設(shè)計(jì)手冊(cè)［S］. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社，1998.

［6］北京市市政設(shè)計(jì)研究院研究所. CECS82—96.農(nóng)村給水設(shè)計(jì)規(guī)范［S］. 北京: 中國(guó)水利水電出版社，1996.