農(nóng)場安全飲水工程改造方案設(shè)計探討

周 雯（額敏縣水利局 新疆 額敏 834600）

1 加爾布拉克農(nóng)場供水現(xiàn)狀

額敏縣加爾布拉克農(nóng)場共有農(nóng)村人口0.2850萬人，當(dāng)前項目區(qū)群眾主要飲用水源為地下水，供水主要存在的問題是用水量不足和用水不方便。加爾布拉克農(nóng)場與1995年實施了飲水安全工程，由于受當(dāng)時設(shè)計、施工及管理條件的影響，經(jīng)過多年運行，管網(wǎng)老化嚴(yán)重，已不能滿足供水要求。2005年加爾布拉克農(nóng)場曾通過農(nóng)民自籌，對首部進(jìn)行了改造，新打機(jī)井一眼，新建蓄水池一座，購置變頻設(shè)備一套，通過改造基本可滿足供水要求，但依然存在管網(wǎng)老化的問題，每年需維修數(shù)次。這不但給項目區(qū)農(nóng)牧民的生活帶來不便，還嚴(yán)重制約著當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會的穩(wěn)定。

為從根本上解決當(dāng)?shù)厝罕姷挠盟畣栴}，本次將對項目區(qū)的取用水管道進(jìn)行重新規(guī)劃和設(shè)計。本次加爾布拉克農(nóng)場飲水安全工程采用打井加壓供水方式，工程供水能力為242.25m3/d。工程規(guī)模包括：新建管理房1座，輸配水管道25.73km，檢查井21座。輸水管道總長20m，設(shè)計輸水流量5.608L/s。配水管道總長25.73km，設(shè)計配水流量6.1681L/s，其中主管道3.95km，支管長21.78km。水源采用地下水，地下水水質(zhì)較好，符合國家規(guī)定的農(nóng)村生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。該工程主要設(shè)計內(nèi)容由取水建筑物（機(jī)電井）、調(diào)節(jié)建筑物（蓄水池）、加壓設(shè)備（變頻器）、配水管網(wǎng)、管線建筑物、用戶等組成，具體供水系統(tǒng)如圖1所示。

本次設(shè)計采用地下水為供水水源，管井作為取水構(gòu)筑物，管井的主體由井壁管、過濾器、沉砂管組成。其中現(xiàn)有管井目前運行正常，故不再做具體設(shè)計，仍使用原井。另外，調(diào)節(jié)建筑物為蓄水池，由于蓄水池于2006年新建，蓄水池容積65.45m3，故本次也不對蓄水池進(jìn)行設(shè)計，只對蓄水池有效容積進(jìn)行復(fù)核。下文將從取水方案、管材選擇、管道布置、管線設(shè)計等方面進(jìn)行了具體分析。

2 飲水工程取水方案比選

2.1 水源方案比選

項目區(qū)無可用地表水資源，因此本工程考慮采用抽取深層地下水作為飲水水源。

2.2 供水方案比選

加爾布拉克農(nóng)場于2005年對首部進(jìn)行了改造，新打機(jī)井一眼，新建蓄水池一座，購置變頻設(shè)備一套，基本可滿足供水要求，主要存在管網(wǎng)老化的問題，本次工程將對現(xiàn)有管網(wǎng)進(jìn)行更換，不改變原有供水方案，故仍然采用抽取地下水變頻供水的供水方式。

圖1 供水系統(tǒng)示意圖

表1 管材比選表

3 管道布置及管材選擇

3.1 布置原則

保證供水安全，施工方便，管線短，土方小，造價經(jīng)濟(jì)，便于維修。

3.2 布置要求

（1）選擇最短線路；（2）要符合鄉(xiāng)村現(xiàn)狀；（3）力求少占農(nóng)田，減少交叉建筑物；（4）避開塌方、巖石、河流淹沒與沖刷等不利區(qū)域地段；（5）利用有利地形，挖填方平衡，減少投資；（6）長距離輸水，在隆起點與低凹處設(shè)排氣閥和排水閥；（7）配水干管應(yīng)沿村中主要街道邊布置，防止壓在路面之下；（8）配水管網(wǎng)根據(jù)用水要求，遍布整個給水區(qū)，集中供水，保證用戶有足夠的水量與水壓；（9）將消火栓與干管相接，消火栓優(yōu)先考慮糧庫、學(xué)校、飼養(yǎng)場等公共場所集中用水戶；（10）管道埋深在最大凍深以下。

該飲水工程配水管網(wǎng)布置形式為樹枝狀管網(wǎng)形式，樹枝狀管網(wǎng)管道總長度短，修建費用省，總造價低，建設(shè)期短。隨著社會的發(fā)展和工程運行后經(jīng)濟(jì)效益的發(fā)揮，樹枝狀管網(wǎng)通過增設(shè)部分管道可連接成環(huán)狀管網(wǎng)，提高供水安全可靠程度。

管道定線時，選擇最短線路并考慮供水安全。為便于今后運行管理，保證供水的安全性和可靠性，在配水管道分水處均設(shè)置檢查井，壓力較大處均設(shè)置減壓閥井，以確保供水安全。為便于施工和維護(hù)檢修，定線時盡可能沿現(xiàn)狀或規(guī)劃道路鋪設(shè)。管道鋪設(shè)盡量減少逆坡，繞開溝坑等低洼處。

3.3 管材種類規(guī)格及選用

供水工程對管材的基本要求：

（1）工作可靠，要保證達(dá)到所需要的工作壓力；對水質(zhì)不致產(chǎn)生毒害污染；（2）價格低廉；（3）使用年限長；（4）內(nèi)壁光滑，以減少水頭損失，節(jié)約能源；（5）安裝施工容易。

農(nóng)村供水中，最常用的管材有塑料管、球墨鑄鐵管、鋼管、玻璃鋼管（含玻璃鋼夾砂管）等。本工程供水管道較長，供水水壓變化大，選用管材應(yīng)滿足供水壓力，性能良好，以保證供水正常運行，現(xiàn)對兩種管材，即UPVC塑料管、玻璃鋼夾砂管進(jìn)行比選，詳見表1。

經(jīng)分析認(rèn)為：玻璃鋼夾砂管的水力技術(shù)特點與UPVC管基本相同（如糙率，為0.0084，沿程水頭損失計算公式中流量指數(shù)為 1.77，管徑指數(shù) 4.77，摩阻系數(shù)為0.000915），并且其力學(xué)特性，耐久性更優(yōu)于UPVC管，對玻璃鋼夾砂管和UPVC管進(jìn)行不同管徑單位造價對比。經(jīng)比較，玻璃鋼夾砂管在管徑為300mm以下時，其價格均高于UPVC管。經(jīng)計算，本工程最大管徑為125mm，因此，本飲水工程的供水管道均采用UPVC管（ф63以下用PE管），最大管徑125mm，最小管徑25mm（入戶）。

4 配水管網(wǎng)設(shè)計

配水管道總長25.73km，由主管道和支管組成，其中主管道長3.95km，支管長21.78km。水源采用地下水，主管道設(shè)計配水流量6.168L/s，支管設(shè)計配水流量0.706L/s ～2.440L/s。

管網(wǎng)配水管道全部為壓力管道，各管段的管徑和水力計算同輸水管道。

4.1 管網(wǎng)水力計算

配水管網(wǎng)布置形式為樹枝式管網(wǎng)，管段內(nèi)的流速方向只有一個，按節(jié)點流量平衡條件，計算出各管段的流量，選定管徑。根據(jù)流量、管徑、管長計算管段的水頭損失，再由控制點要求的自由水壓和地面標(biāo)高，推求各節(jié)點的水壓。

4.2 節(jié)點處自由水頭

該工程配水管網(wǎng)只到村集中供水點或村口，在水壓力計算時，要考慮到全部管道各節(jié)點壓力水頭的要求，保證到戶壓力。按照《新疆農(nóng)村人畜飲水工程初步設(shè)計編制綱要》6.6.4管網(wǎng)設(shè)計計算方法步驟中規(guī)定，各控制點自由水頭確定為不小于7m。

5 輸、配水管道縱橫斷面設(shè)計

管線縱斷面設(shè)計要求：①要求管道盡量不出現(xiàn)大挖方；②盡量不出現(xiàn)倒坡；③保證管溝開挖深度滿足防凍填土要求。

本次管道橫斷面為梯形，邊坡1∶0.25，管底寬0.6m，管道挖深為1.6m，管道埋深大于當(dāng)?shù)刈畲髢鐾辽?.4m。

6 管線建筑物設(shè)計

6.1 檢查井

檢查井結(jié)構(gòu)為復(fù)合結(jié)構(gòu)，檢查井底部120cm采用磚砌,上部用復(fù)合材料的檢查井，高110cm，復(fù)合井蓋和復(fù)合井壁均是3cm厚，井上部入口直徑120cm，底部鋪設(shè)20cm砂礫石墊層。井內(nèi)設(shè)支墩，以便安放閘閥。

6.2 交叉建筑物

主管道在0+865處需橫穿額-加公路（四級路面），經(jīng)與交通部門協(xié)商，交叉建筑物可直接開挖，由交通部門恢復(fù)。為保證交叉建筑物（管道）后期正常運行，在管道外套一鋼管保護(hù)（鋼管管徑由所套UPVC管決定）。

7 結(jié)語

本次工程的建設(shè)和當(dāng)前新農(nóng)村建設(shè)相適應(yīng)，使水廠達(dá)到一定規(guī)模，形成全區(qū)域統(tǒng)一給水系統(tǒng)，有條件設(shè)立專門的經(jīng)營管理機(jī)構(gòu)，使操作運行人員專業(yè)化，并相對穩(wěn)定，維修工作也可統(tǒng)一安排，及時進(jìn)行，更好地保證了給水系統(tǒng)的供水的可靠性及安全性。工程建成后可解決項目區(qū)0.1952萬人及0.5912萬頭（只）牲畜的飲水不安全問題。

通過農(nóng)村飲水安全工程建設(shè)，可有效提高居民的生活水平，并終將促使額敏縣加爾布拉克農(nóng)場的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，對飲用水進(jìn)行科學(xué)管理對于人民安居樂業(yè)、民族團(tuán)結(jié)、維護(hù)社會穩(wěn)定，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展均具有重要的意義。陜西水利