施秉縣馬號鄉(xiāng)城鎮(zhèn)供水工程設(shè)計綜述

吳 健

(貴州省凱里市施秉水利局，貴州 施秉556200)

0 引 言

水資源對于城鎮(zhèn)可持續(xù)發(fā)展有著重要的影響，同時，水資源也是一種特殊的資源，對城鎮(zhèn)發(fā)展的意義重大。

在水的自然循環(huán)和社會循環(huán)中，水質(zhì)水量因受多種因素的影響常常發(fā)生變化。為了促進(jìn)城市發(fā)展，提高人民生活水平，保障人民生命財產(chǎn)安全，如何經(jīng)濟(jì)合理地開發(fā)、利用、保護(hù)水資源，如何選擇用最低的基建技資和最少的經(jīng)營管理費(fèi)用，滿足各用戶用水要求，避免重復(fù)建設(shè)，是城市給水工程設(shè)計的主要任務(wù)［1］。

1 施秉縣馬號鄉(xiāng)概述

1.1 施秉縣馬號鄉(xiāng)自然條件

馬號鄉(xiāng)地處施秉縣東南面，鄉(xiāng)政府駐地距施秉縣城53 km，距施秉火車站40 km。地處山區(qū)，西北方略高，南面較低，最高海拔1085 m，最低海拔498 m，平均海拔650 m，年平均氣溫16.4 ℃，最冷月(1月)平均氣溫5.5 ℃，最熱月(7月)平均氣溫26.3 ℃。無霜期300 d左右，年降雨量1 080 mm。主要交通有施秉至馬號公路經(jīng)過該地附近，為瀝青路面。

1.2 社會經(jīng)濟(jì)條件

全鄉(xiāng)轄22個行政村，130個村民小組5 230戶，22 250人，其中人口密度為72 人/km2。全鎮(zhèn)國土面積119.0 4km2，有耕地面積495.67 hm2，其中田374.53 hm2，土121.13 hm2，是施秉縣貧困鄉(xiāng)鎮(zhèn)之一。主要居住苗、侗、漢3 種民族，少數(shù)民族人口占總?cè)丝诘?5%。區(qū)內(nèi)主要農(nóng)作物為水稻、甘薯、馬鈴薯、小麥、玉米等。主要經(jīng)濟(jì)作物為油菜、烤煙、花生和中藥材等。

2 施秉縣馬號鄉(xiāng)集鎮(zhèn)區(qū)供水現(xiàn)狀及存在問題

2.1 施秉縣馬號鄉(xiāng)供水現(xiàn)狀

根據(jù)農(nóng)村飲用水安全評價指標(biāo)，施秉縣馬號鄉(xiāng)鄉(xiāng)政府及其周邊人口飲水工程村寨2 處，總?cè)丝?430 人。但是也僅能解決人飲困難問題，其設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)人為50 L/人，畜為30 L/頭，標(biāo)準(zhǔn)極低，當(dāng)時由于資金少，沙灣、屯上相當(dāng)一部分群眾的飲水問題得不到解決，再是建設(shè)規(guī)模小水量不足，難以適應(yīng)當(dāng)前城鎮(zhèn)的安全飲水、衛(wèi)生、消防和城鎮(zhèn)企業(yè)發(fā)展的根本需要，普及程度為31%，飲用標(biāo)準(zhǔn)與國家《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749—2006)或《農(nóng)村實施生活用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)則》、《村鎮(zhèn)供水工程技術(shù)規(guī)范》(SL310—2004)確定:按每人95 ～130 L/d的供水量，小牲畜按30 L/d供水，大牲畜按50 L/d供水，供水應(yīng)當(dāng)?shù)綉簦┧畨毫σ獫M足《村鎮(zhèn)供水工程技術(shù)規(guī)范》(SL310—2004)及水源保證率≥95%的相關(guān)要求相差還很大。

2.2 施秉縣馬號鄉(xiāng)供水中存在問題

集鎮(zhèn)現(xiàn)狀供水已經(jīng)無法滿足鎮(zhèn)區(qū)飲用水水量、水質(zhì)要求，隨著城鎮(zhèn)建設(shè)步伐的加大，用水量將繼續(xù)增加，若不解決供水矛盾，將嚴(yán)重阻礙集鎮(zhèn)的進(jìn)一步發(fā)展。由于建設(shè)資金的缺乏，馬號鄉(xiāng)的城鎮(zhèn)供水設(shè)施一直未得到相應(yīng)的建設(shè)和完善，原水未經(jīng)任何水處理設(shè)施進(jìn)行處理，從水源引水至水池后就直接進(jìn)行供水，供水水質(zhì)水量無法滿足執(zhí)行規(guī)范《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》GB5749—2006 的要求，影響了對當(dāng)?shù)厝嗣竦纳眢w健康和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，供水無法保證群眾飲水需求。集鎮(zhèn)現(xiàn)狀供水普及率低，鄉(xiāng)區(qū)配水管網(wǎng)大部分為90年代初期修建，配水管網(wǎng)老化并漏失嚴(yán)重，無法正常供水，以前管網(wǎng)已不能使用，需鋪設(shè)新管網(wǎng)［2］。

3 施秉縣馬號鄉(xiāng)供水工程水源選擇

3.1 巴團(tuán)龍井水源

巴團(tuán)龍井水源位于馬號鄉(xiāng)巴團(tuán)水庫上方，距馬號鄉(xiāng)集鎮(zhèn)區(qū)約5 km。該水源取水點高程約690 m，可進(jìn)行重力輸水。巴團(tuán)龍井水源為地表水源類型，水質(zhì)優(yōu)良，流量穩(wěn)定，可滿足馬號鄉(xiāng)集鎮(zhèn)供水需要。2010年8月10日，委托貴州省水環(huán)境監(jiān)測中心對水質(zhì)采樣檢測(依據(jù)黔水質(zhì)檢黔東南［2010081］號檢測報告:除總大腸菌和細(xì)菌總數(shù)超標(biāo)外，其余指標(biāo)均符合《生活飲用水水源水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(附水質(zhì)化驗報告)。該水源的功能劃分為農(nóng)田灌溉水源和飲用水源，飲用供水水量不足，實測估計平均流量為0.05 m3/s(采用桶測)，同時滿足農(nóng)田灌溉和飲用水量;另外該水源落差大，水頭損失小，水壓力能控制整個供水區(qū)。本項目考慮選用巴團(tuán)龍井水源，先將水引至馬號鄉(xiāng)中學(xué)后面的山坡上，高程595 m，在此進(jìn)行凈水處理后配水到戶。

3.2 水源選擇

馬號鄉(xiāng)城鎮(zhèn)供水工程設(shè)計規(guī)模為1 650 m3/d，通過提水凈化，水源能滿足本供水工程的取水量需求，水質(zhì)優(yōu)良，同時水量和水壓力都能得到充分保證。

4 施秉縣馬號鄉(xiāng)供水工程廠址選擇

4.1 廠址選擇原則

給水系統(tǒng)布局合理、不受洪水威脅、有較好和廢水排放條件、有良好的工程地質(zhì)條件、有便于遠(yuǎn)期發(fā)展控制用地的條件、有良好的衛(wèi)生環(huán)境，并便于設(shè)立防護(hù)地帶、少拆遷，不占或少占農(nóng)田、施工、運(yùn)行和維護(hù)管理方便［3］。

4.2 廠址比選

遵循上述選址原則，經(jīng)實地踏勘和馬號鄉(xiāng)有關(guān)部門提供的資料，本工程擬建處理廠廠址位于:馬號鄉(xiāng)中學(xué)后面的山坡上595 m高程處，地勢平緩，便于平整場地。該廠址在馬號鄉(xiāng)集鎮(zhèn)西北面，屬于集鎮(zhèn)規(guī)劃區(qū)外，緊鄰集鎮(zhèn)規(guī)劃區(qū)域。廠址地面高程約595 m，地勢平緩開闊，可用面積約0.17 hm2，地質(zhì)條件良好，不占良田，只占土，補(bǔ)償?shù)汀８浇潆娫O(shè)施齊全，施工方便，但需要新建進(jìn)廠行車道路。該水廠廠址高程較高，對所規(guī)劃供水服務(wù)區(qū)域可實現(xiàn)重力供水，節(jié)約制水成本。

5 施秉縣馬號鄉(xiāng)供水工程設(shè)計

5.1 取水工程

取水點選擇在地形開闊，地勢平坦而穩(wěn)固地段，取水點高程為690.00 m。取水點需要過濾池，便于取水。過濾池長×寬×高=3 m×2 m×1.5 m，側(cè)墻設(shè)計厚度為0.3 m，底板設(shè)計厚度為0.2 m，蓋板設(shè)計厚度為0.1 m，均為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，在水池底部安裝排砂、清淤管。取水頭部布置在水池中間，采用長×寬×高=2 m×1 m×1 m的喇叭口，端面焊接第一層Φ6.5 間距5 cm的豎向鋼筋網(wǎng)，以攔截石塊及大型漂浮物，間隔0.5 m再焊接間距10 mm和5 mm的雙層鋼格網(wǎng)，以攔截小型漂浮物。喇叭口取水頭部有蓋板密封，設(shè)可移動蓋板作為檢查孔。并對水源進(jìn)行整治維護(hù)。

5.2 輸水工程

輸水管的設(shè)計流量，按最高日工作時用水量計算，則設(shè)計流量為Q =0.019 m3/s。水源取水口(取水高程690 m)至水處理廠(設(shè)計地面高程為595 m)的高差H =95 m，長度l =5 000 m，由公式可推導(dǎo)出給水管測量模數(shù)k 值如下式:

由流量模數(shù)k =138 L/s查表得正常給水管管徑d =150 mm。本項目輸水管采用承壓性高的(d =150 mm)的HDPE 管，v =0.27 m/s ＜1.2 m/s，輸水管輸水處于正常工作狀態(tài)，總水頭損失h =39.2 m。

5.3 凈水廠設(shè)計

5.3.1 廠區(qū)土地平整

廠址選擇在馬號鄉(xiāng)集鎮(zhèn)西北面中學(xué)背坡上，屬于集鎮(zhèn)規(guī)劃區(qū)外，緊鄰集鎮(zhèn)規(guī)劃區(qū)域。廠址地面高程約595 m，地勢平緩開闊，用地面積0.17 hm2，地質(zhì)條件良好，不占良田，只占土，補(bǔ)償?shù)汀８浇潆娫O(shè)施齊全，施工方便，但需要新建進(jìn)廠行車道路。廠區(qū)布置投藥消毒化驗室樓、綜合樓、凈水裝置和清水池，另外進(jìn)行空地綠化。廠區(qū)道路為混凝土道路，道路寬4.0 m，道路采用單坡排水，雨水沿地面自然排放至廠區(qū)大門外，廠內(nèi)廢水由地下排水溝排出，排水溝土槽開挖斷面為寬×高=1.2 m ×0.5 m，總長度60 m，廠內(nèi)自用水管及投藥加氯管均用PE 管。廠區(qū)占地面積1 666.75 m2，構(gòu)、建筑物占地面積300 m2，道路占地面積224 m2。

5.3.2 一體化鋼結(jié)構(gòu)凈水裝置

該凈水裝置集反應(yīng)、沉淀、過濾于一體，反應(yīng)區(qū)裝填B =100 mm的UPVC 人字柵條，沉淀區(qū)內(nèi)裝填Ф30PVC 衛(wèi)生級透明無毒塑料斜管，采用石英砂、無煙煤雙層濾料過濾，水力自動反沖洗。主要工藝參數(shù)見表1。

表1 主要工藝參數(shù)

5.3.3 清水池

清水池有效容積按最高日用水量的30%計算，則有效容積V =1650m3×30% =495m3≈500m3。廠區(qū)設(shè)清水池也是前置蓄水池，池容V =500 m3，清水池采用半徑R =6 m，高為H =4.5 m的圓形蓄水池1 口，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，有蓋板。清水池占地面積153.86 m2，土方開挖207.2 m3，石方開挖696.93 m3，側(cè)墻混凝土154.34 m3，底板墻混凝土33.91m3，頂蓋板混凝土18.46m3，鋼筋混凝土梁、柱7.51，鋼筋制安5.71 t，預(yù)埋管件6 根，M10 砂漿抹面305.21 m2。

5.3.4 投藥、消毒間及化驗室

投藥、消毒間及化驗樓1 座，要與工作人員的生活起居室相隔一定距離。投藥、消毒間及化驗室綜合使用，結(jié)構(gòu)尺寸為L × B × H =10.8 m×8.78 m×6.4 m，磚混結(jié)構(gòu)。

投藥部分，經(jīng)計算比較，采用計算泵投加方式，選用GM0050 的機(jī)械隔膜計量泵，溶解池、溶藥池選用標(biāo)準(zhǔn)圖集S346 的3#(高架式)。混凝劑采用聚合氯化鋁，水射器投加，配制濃度5%，混凝劑最大投加量15 mg/L。消毒部分，二氧化氯(CLO2)消毒，配置二氧化氯發(fā)生器HLT—150 一臺，有效產(chǎn)氯量為150 g/h。水射器投加，最大加氯量為2.0 mg/L。水射器所需壓力水電廠區(qū)加壓泵加壓后供給。土石方開挖169.45 m3，混凝土澆筑68.94 m3，漿砌磚墻41.38m3，M10 砂 漿 室 內(nèi) 抹 面529.34m2，鋼 筋 制安0.874 t。

5.3.5 計量井

廠區(qū)內(nèi)設(shè)置出水計量井一座，磚混結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)尺寸為L × B × H =2.9 m×2.0 m×1.5 m。井內(nèi)設(shè)置DN150 的電磁流量計一個。

5.3.6 綜合樓

綜合樓建立在廠區(qū)大門左側(cè)，內(nèi)設(shè)值勤門衛(wèi)室、生活起居室，磚混結(jié)構(gòu)，L × B × H = 16.18 m ×9.18 m×3.6 m。

5.4 配水工程管網(wǎng)平差計算為保證供水的安全、可靠性

同時考慮馬號鄉(xiāng)規(guī)劃及用水區(qū)域分布狀況，集鎮(zhèn)區(qū)、住戶密集區(qū)管網(wǎng)采用枝狀布置方式。管網(wǎng)平差采用比流量計算集鎮(zhèn)區(qū)用水節(jié)點流量。集鎮(zhèn)區(qū)用水節(jié)點共有 7個，24 條管段，用水管段總長58 000 m。

按照日用水量為1 650 m3/d計算，K 時=1.8，則最大時用水量為19.17 L/s，由流量q =最大時流量/用水管段總長=L/s·m。經(jīng)平差計算，最高時用水時，節(jié)點水壓≥16 m消防校核時各節(jié)點水壓≥16 m，完全能夠滿足鎮(zhèn)區(qū)用戶對水壓的要求。

6 結(jié) 語

綜上所述，城鎮(zhèn)供水工程設(shè)計時城鎮(zhèn)總體規(guī)劃中的重要內(nèi)容之一，但是，很多城鎮(zhèn)總體規(guī)劃落后，導(dǎo)致供水工程建設(shè)困難重重并且難以發(fā)揮長遠(yuǎn)效益。根據(jù)現(xiàn)代規(guī)劃理論，結(jié)合湘南某城鎮(zhèn)供水工程規(guī)劃的實例，對供水工程規(guī)劃中存在的一些問題進(jìn)行了分析，重點探討了用水量計算、水源選擇、水廠廠址選擇和管網(wǎng)的布置。對類似小城鎮(zhèn)的供水工程規(guī)劃具有參考作用。

［1］劉圳. 關(guān)于我國城市化進(jìn)程中水資源環(huán)境問題的探討［J］. 黑龍江科學(xué)，2013(09):164.

［2］柏蓮. 市政給排水規(guī)劃深度的分析［J］. 科技創(chuàng)業(yè)家，2013(17):22.

［3］由長江. 談關(guān)于城市市政給排水規(guī)劃設(shè)計的幾點思考［J］. 科技創(chuàng)業(yè)家，2013(17):236.