淺析甘泉縣“豆腐小鎮”供水工程設計

鄧騰飛

（陜西水環境工程勘測設計研究院，陜西 西安 710018）

0 引言

甘泉縣正在加快城鎮化建設和大力發展旅游業，按照甘泉縣總體規劃要求，在西部大開發政策下，甘泉縣將以基礎設施和生態環境建設為重點，帶動區域資源開發和城鎮發展。工程建設很大程度上改善了豆腐小鎮的基礎設施狀況，也是民生工程，同時促進城鄉一體化，是構成和諧社會的重要組成部分。隨著人民生活水平的提高和閑暇時間的增多，休閑度假旅游已成為消費者的熱點。豆腐小鎮將要打造成以豆腐為主題旅游開發項目，豆腐文化多樣化的體驗型式。甘泉縣豆腐小鎮結合地形地貌特點和濱臨洛河的優勢，挖掘豆腐文化及其產業鏈發展，延續村落傳統歷史風貌，植入餐飲娛樂、休閑觀光等特色項目，建設特色豆腐文化旅游小鎮，將該文化旅游街區打造成為甘泉縣的西北門戶。

1 項目概況

供水工程供水對象為甘泉縣“豆腐小鎮”景區的生產生活用水。供水水源為雨岔水庫，本次新建凈水廠1座，水廠規模為2000 m3/d、新建2座200 m3清水池及1座2000 m3預沉池；供水管線總長2829 m，其中供水干管線路總長1211 m，配水干管長478 m，配水支管長1140 m；跨河倒虹1座，穿路3處，檢修閥井4座，排氣閥井2座，泄水閥井3座，鎮墩33個。

2 需水量計算及供水規模

根據供水范圍用水標準及人口預測情況，分析計算遠期規劃年總需水量為48.66萬m3。需水量計算見表1。

表1 遠期規劃年需水量計算表

3 水源選擇

甘泉縣豆腐小鎮供水工程的水源采用原設計水源雨岔水庫。原水同過重力輸水管道至擬建凈水廠，設計含輸水管線。系統的供水能力為2100 m3/d。

用水源地雨岔水庫，位于甘泉縣城西北方的下寺灣鎮鹼灘窯村、洛河的一級支流雨岔溝下游，流域面積175.5 km2，距縣城42 km，該水庫于2010年9月建成，總庫容722.86萬m3，調節庫容262.6萬m3，死庫容300萬m3，控制流域面積143.6 km2，庫區植被覆蓋較好。雨岔水庫飲用水源主要供給甘泉縣縣城（包括城關鎮）、下寺灣鎮、石門鄉和高哨鄉的人畜飲水和工業用水以及3415畝大棚菜的灌溉用水，服務人口共5.2萬人。

水庫樞紐工程主要由壩體、溢洪道、放水洞及附屬管理設施四部分組成。大壩設計為均質土壩，壩高28.96 m，壩頂寬5 m，壩頂高程1136.5 m，正常蓄水位高程1133.0 m，總庫容722.86萬m3。雨岔水庫每年可向供水區提供用水160.4萬m3。設防標準為50年一遇洪水設計，500年一遇洪水校核。

雨岔水源保護區及其周邊無工礦企業，無違章建筑，環境良好。區域內有少量的生產油井，對水庫淹沒及坍塌范圍內的油井進行了關閉，并進行了防污處理，對流域內的油井在采取防污處理的基礎上，進行分期分批關閉。現水源地管護單位甘泉縣渠庫管理處已建立了24小時值班制度，防控水源地人為污染。水質定期化驗，并制定了污染應急預案。

4 工藝方案

4.1 預處理方式

在凈水廠前方設置一座2000 m3預沉池，應對夏季汛期原水泥沙超標的處理方式。

預沉池布置于水廠上游位置處，設計1座容積為2000 m3，預沉池頂高程1057.00 m，預沉位1056.50 m。預沉池開挖邊坡為1∶1.5，采用30 cm厚C25鋼筋混凝土襯砌，下鋪設防滲土工膜。預沉池底高程1057.00 m，采用20 cm厚C25鋼筋混凝土底板，下鋪設防滲土工膜，下設10 cm厚C15混凝土墊層。護坡底部設置50 cm×50 cm砼基礎。在預沉池進水口設置40 cm×32 cm消能池，池壁及底板采用C25鋼筋砼，厚度均為50 cm。在預沉池一端設置26 cm×16 cm排泥池，C25鋼筋砼，厚度均為30 cm。

4.2 常規處理工藝

原水經輸水管線進入水廠管道（當在夏季汛期時應先經過預沉池），然后流經管道混合器時，與混凝劑混合，混凝劑（PAC）在加藥裝置內按比例配制完成后，由計量泵送至管道式混合器內，與提升后的原水相混合，混合器通過自身結構的剪切、攪拌作用，使兩者混合均勻，然后進入凈水設備內部。

與混凝劑混合后的原水進入集成式一體化凈水設備，首先進入設備底部的配水區，均勻布水；然后緩慢進入高濃度絮凝區，進行徹底的混凝反應；隨后進入斜管沉淀區，在斜管的作用下，水中的顆粒快速沉降；上層清水從分離區流入集水槽，并通過出水管進入過濾區，下層的沉泥在設備底部濃縮，定時排放；水流經過石英砂過濾層，通過與濾料的充分接觸過濾，進一步去除沉淀區中未能沉淀的小顆粒雜質，完成凈化。

經凈化后的清水自流進入清水池，在清水池內投加次氯酸鈉消毒劑，即可達到生活飲用水的水質標準。

4.3 排泥水及生活污廢水處理工藝

由于該項目處理規模小，廠區運行人員少，產生的污水量小，故廠區生活污水經化糞池、隔油池處理后由污水管網統一收集外排。

排泥水由污水管網統一收集，由于現有廠區用地緊張，同時該水廠處理規模小，暫定統一收集外排。待業主在廠區周邊重新征地后新建污泥處理設施，進行脫水處理后外排。

5 工程建設總體方案

5.1 工程等級、類型和設計標準

本供水工程等別為Ⅴ等小（2）型工程，主要建筑物級別為5級，次要建筑物級別為5級。本工程供水規模5000 m3/d＞W≥1000 m3/d，屬于Ⅲ型工程。

5.2 工程主體布置

該工程為新建工程，由于豆腐小鎮位于石門鎮石門村，現場經過查勘及與當地政府協調后，最終確定了凈水廠廠址位置。供水管線總長2829 m，其中輸水管線長1211 m，配水干管長478 m，配水支管長1140 m。管網線路基本按照道路鋪設。

5.3 輸配水管道工程設計

5.3.1 管材選擇

表2 輸水管材性能比較表

綜合以上分析比較，結合現狀，由于本輸配水管網工程水壓較小、管徑小且供水范圍位于石門鎮鎮區，地勢相對平坦，從供水工程的重要性、施工、運行管理、投資等方面綜合分析比較設計采用PE管。

5.3.2 水力計算

根據計算公式為：

式中：i為管道單位長度的水頭損失（水力坡降），m；l為輸水管道長度，m；hy為管（渠）道沿程水頭損失；hj為管（渠）道局部水頭損失；q為設計流量，m3/s；dj為管道計算內徑，m；Ch為海曾 -威廉系數。

管徑選擇與經濟流速、水頭損失、水錘壓力等有關。在管道流量確定的條件下，管道的流速大小決定著管徑的大小，關于流速的大小，應從技術和經濟兩方面考慮，從技術角度說，為防止配水管道因水錘而出現管道爆管事故，管道最大設計流速不應超過2.5 m/s～3.0 m/s，從經濟角度說，對于重力流配水，配水管道的管徑按充分利用地形高差來確定，即按配水管道通過設計流量時的水頭損失總和略小于可以利用的高差確定。由于本工程為重力配水，因此，管徑的選取主要與取水口富裕水頭和地形高程決定，以保證管道壓力的經濟性和受水區末端水頭滿足供水要求。工程管徑確定計算表見表3及表4。

表3 輸水管線水力計算

經計算，輸水管線設計總水頭損失為3m，配水管線總水頭損失為25 m。

5.3.3 管道埋設

本次供水管線總長2829 m，其中輸水管線長1211 m，配水干管長478 m，配水支管長1140 m。管道基本沿鎮區道路鋪設。本次設計管頂最小覆土厚度不小于1.2 m。

5.3.4 過河倒虹設計

本工程需跨洛河一次，該倒虹管道全長182 m，采用1.0 MPa、DN250鋼管，該倒虹管道河床水平段為巖基管溝，管溝底寬2.25 m，開挖坡比為1∶0.5。穿河河底段采用C20素混凝土包裹管材，管材周圍包裹油氈墊層，上層及左右兩側混凝土厚度為0.5 m、下層為0.3 m厚。上下游兩側砌護范圍延伸至現狀岸坎頂，即現狀岸坎按實際情況恢復。

上游斜坡段下部采用30 cm厚C20素砼護坡，下設15 cm厚砂礫石墊層，坡比為1∶4.6；下游斜坡段采用30 cm厚C20素砼護坡，下設15 cm厚砂礫石墊層，坡比為1∶21.4；護坡基礎采用0.5 m×1.0 m的矩形C20混凝土基礎，置于設計鎮墩之上。下游斜坡段以上部位采用10 cm厚連鎖式護坡，下設土工布一層（300 g/m2）。

5.4 廠區給排水設計

廠區給水由二泵房引出，包括生活用水和生產用水，生活用水主要是設備及管理用房內化驗室及工作人員生活用水；生產用水主要用于各藥劑配藥用水等。設計日供水量約為10.0 m3/d。

生活、化驗等生活污水，經廠區排水管網收集，化糞池處理后外排。生產溢流管道、廠區雨水經雨水管道收集，排入廠區附近的洛河。

6 結語

水源利用服從全縣水資源統一規劃，利用現有的水利設施，考慮城區供水事業的發展，根據本工程水源水質的特點，本著運行安全可靠、維修方便、造價經濟的原則，設計中采用成熟的凈水處理新工藝、新技術，提高工程的技術水平，確定了“豆腐小鎮”供水工程的優化設計。