桐柏縣新集鄉王寨村集中供水工程設計

□張耀武 □李 霞 □張 強（桐柏縣水利局）

1 社會經濟狀況

新集鄉位于河南省桐柏縣城西28km處，緊臨312國道，寧西鐵路橫穿全境。新集鄉地處半山區，東與淮源鎮接壤，西與埠江鎮毗鄰，南與程灣鄉隔河相望，北與安棚鄉山水相依，地形南高北低；總面積62000hm2，其中耕地面積1546hm2，轄11個行政村，107個村民小組，194個自然村，5195戶，19565人。新集鄉氣候溫和，年降水量>1000mm；無霜期長達226d，對于禾苗、森林、牧草的生長十分有利。

2 農村飲水不安全現狀

項目區現有供水方式多以手拉井和自備井為主，工業廢水、生活污水、農業污水、生活等各種污水滲入后，可將有毒物質、細菌、病毒、病原蟲及各種寄生蟲等滲入，引起傳染病的流行，可導致細菌性痢疾，表現為發熱、腹瀉、膿血樣大便、休克等癥狀，有時出現腦水腫和呼吸衰竭。農村飲水安全問題已嚴重地影響著當地人民群眾的生產、生活水平的提高和社會的穩定。

3 工程設計

3.1 工程形式

桐柏縣新集鄉王寨村集中供水工程形式為深機井供水工程。工程包括取水工程、輸水工程及配水工程三部分。

3.2 供水工程設計

3.2.1 設計范圍、供水對象及設計水平年

設計范圍涉及新集鄉王寨村750戶，2300人的飲水安全問題。設計年限為15a。設計水平年為2030年。

3.2.2 需水量分析

3.2.2.1 居民生活用水量：W1=Pq/1000；P=P0(1+r)N+P1。

式中：W1—居民生活用水量，m3/d；P—設計居民人數，人；P0—供水范圍內現狀常駐人口，人；r—設計年限內人口自然增長率，取5.50‰；n—工程設計年限，取15；P1—設計年限內人口的機械增長總數，根據各村鎮人口規劃和戶籍遷移人口的變化情況，按平均增長法確定，人，取0；Q—最高日居民生活用水定額，L/(人·d)，取 50。

3.2.2.2 公共建筑用水量

沒有學校的村莊，可不計此項。有學校的按以下方法計算：①村莊供水，有學校的村莊按居民生活用水量的5%～10%計列；②鄉鎮供水，一般按居民生活用水量的10%～25%計列。工程有學校，公共建筑用水量按居民生活用水量的10%計，L/d

3.2.2.3 管網漏失水量和未預見用水量

宜按上述用水量之和的10%～25%取值，工程取15%，L/d。

3.2.2.4 消防用水量

供水工程為農村居民生活用水，允許短時間間斷供水，且上述用水量之和高于消防用水量，因此確定供水規模時不再單列消防用水量。

3.2.2.5 農村用水變化系數及供水時間

工程采用每日供水時間為24h，根據《村鎮供水工程設計規范》工程時變化系數Kh取2.50，日變化系數Kd取1.30。設計人口的確定，見表1。

表1 設計人口數量計算表

根據用水標準《村鎮供水工程設計規范》按2030年的人口數量（2497人）用水定額為50L/人·d計算其給水量見表2。

3.2.3 供水規模的確定工程供水規模（即供水站最高日的供水能力）按最高日用水量計算，新集鄉王寨村集中供水工程供水規模為157.94m3/d。

表2 需水量計算表

3.2.4 取水工程設計

3.2.4.1 井深設計

根據水源論證結論，確定本供水水源采用地下水，取水構筑物采用管井。參考供水區鄰近實驗井資料與各井位物探分析結果，結合實際地形、地貌、地質、和水資源特征，確定設計井深142m。水源地點選擇在該村西部。

3.2.4.2 井孔設計

含水層的滲透系數根據《機井設計規范》取K=15m/d=0.00017m/s。

由Vj=K1/2/15計算知，允許井壁進水流速Vj=0.00087m/s。

井孔直徑應滿足式：Dk≥Q/πlgvj。

式中：Dk—井孔直徑，m；Q—設計取水量，m3/s；lg—過濾器長度，m；vj—允許井壁進水流速，m/s。

計算知Dk≥119.75mm，取φ300鋼筋混凝土管。

按《村鎮供水工程設計規范》（SL687-2014），井孔直徑應大于井管內徑200mm，則井孔直徑為500mm。根據參考井資料及本地實際情況，井孔直徑600mm。

3.2.4.3 井管設計

依據周圍已成井資料及經驗，該項目區供水水源井采用管井，水源井不透水層全部采用實管。由于項目區60m以上地下水氯化物含量較高，在60m以內含水層不設過濾器，只設井壁管，管外用粘土球封實，粘土球采用優質粘土制成，直徑為2.50～3.00mm，以半干為宜，投入前應取井孔內的泥漿做浸泡試驗。在含水層埋設過濾管18m，沉淀管接在過濾器的下面，用以沉淀井水中的細小砂粒和地下水中析出的沉淀物，沉砂管的長度與井深和水中含砂量有關，根據《機井技術規范》，沉淀管長度2～10m為宜，考慮到項目區開采層主要為含砂層，因此沉淀管長度取為5m。

3.3 輸配水工程設計

3.3.1 輸配水管總體設計

輸配水管采用樹枝狀布置，按照供水區域的分布情況，以及安裝維修方便，管線走向沿橋、公路、溝渠、機耕路等，以最短的管線提供最大供水范圍。輸配水管配水量按最高日最高時用水量計算，K時＝2.50，干管管徑按設計流量和經濟流速1m/s確定；用戶接管點的自由水頭確定為12m，干支管按設計流量和水頭損失確定管徑。供水到每一用戶，每戶設置一個水表，以便計量。飲用水PE管材及管件，DE90及以上管，公稱壓力為1.00MPa，DE75～DE63管，公稱壓力為1.25MPa，DE50及以下管，公稱壓力為1.60MPa。

據實際情況，干支管道管材選用PE管。供水規模為157.94m3/d，最高日最高時供水量為16.45m3/h。

3.3.2 管網水力計算

Q配：設計流量=最高日設計給水量×時變化系數/24 h=157.94×2.5/24=16.45m3/h；Q0：人均配水當量=Q配/設計人口=16.45/2300=0.0071514m3/h=0.001981L/s；Q節：節點出流量=人均配水當量×節點設計人口+大用戶用水量；Q管：管段計算流量=可按其沿線出流量的50%加上其下游各管段沿線出流量計算下游出流量之和；管徑（V為經濟流速，取1.00m/s；Q為管道設計流量）；I：單位管長水頭損失 =0.000915Q1.774/d4.774；H：管道水頭損失=沿程損失+局部水頭損失=（1+0.1）×i×管段長度，其中0.10為局部水頭損失率。

3.4 管理房設計

根據規范要求，結合供水站的總體位置，新建管理房3間，建筑面積62.72m2。水源地硬化過門通道（具體尺寸見圖），通道兩邊為混凝土預制路沿，所有硬化厚度≥18cm。供水站周圍圍墻采用磚砌體，圍墻為240mm厚磚墻，高2.60m。基礎為C10混凝土墊層厚10cm。磚圍墻頂部里外設斜坡。院墻立面距地面1m以水利藍為主色調，1m以上以白色為主色調，面向道路墻壁噴涂河南水利標識“”。大門為PM平開大門，寬3m，大門為兩扇，單扇寬1.50m。

結合供水站的總體布置，根據規范要求，管理房房屋為磚砌體，屋頂層為C25鋼筋混凝土現澆結構，外墻采用白色及藍色乳膠漆粉刷,內墻采用仿瓷涂料，地坪采用地板磚鋪設，門窗采用鋁合金窗和防盜門。

3.5 入戶設計

配水管網中用戶接管點的最小服務水頭12.00m，各用戶水管從支管就近接入，入戶管道采用DN20的PE100管，立桿采用DN20PPR管（每戶按1.50m），立桿外包防凍套，并對立桿進行固定。每戶設1個閥門井[60cm（長）×50cm（寬）×60cm（高）]，內裝1個PPR閘閥，1個入戶水表，水表選用LXS-20型。入戶閥門井設在各入戶戶外。每戶設洗刷池1座。王寨村供水工程安裝入戶自來水575戶。戶內安裝必須閥、表齊全，采用PPR管連接水表、閘閥和放水龍頭。接水池底部和側部，應有排水措施，較干凈的水有側部排出，便于澆花和牲畜飲水；污水可通過底部暗管排出。

4 結論

新集鄉王寨村集供水中工程所在地地勢開闊，交通便利，距電力線路較近，附近無污染源，地下水補給有保障，可滿足用水量的開采，水質符合國家飲用水標準。項目實施后可徹底解決該行政村2300人、575戶的飲水安全問題。項目建設應建管并重，強化用水戶參與管理，確保工程良性運行。