磨刀石鎮(zhèn)團山子村農(nóng)村飲水工程建設必要性及方案探討

王文常

（黑龍江省牡丹江市陽明區(qū)磨刀石鎮(zhèn)水利站，黑龍江 牡丹江 157037）

0 前言

磨刀石鎮(zhèn)團山子村位于磨刀石鎮(zhèn)東部，距磨刀石鎮(zhèn)鎮(zhèn)政府10 km，總面積34 km2。團山子村現(xiàn)有耕地面積6364 畝，161戶，人口714 人，2018 年人均收入11251 元。該區(qū)座落于301國道南側(cè)，人口相對集中。本項目的供水對象是全村714 的人，在村學校上游打井，擬解決居民161 戶，總供水數(shù)714 人的飲水安全問題。鎮(zhèn)區(qū)飲水由六里地引泉提供自來水，團山子村引泉地與項目區(qū)有山相隔，水源不能得到保障，飲水條件極差，是單井單屯飲水工程，不安全類型是水量不足。由于團山子地處半山區(qū)，原來大部分的群眾皆在自家的住房邊打井取水，隨著打井數(shù)量的增多和用水量的逐漸增大，地下水位下降，很多的自備井干涸，很多人家只有采取人工挑水解決吃水的問題，給人民群眾帶來極大不便。本文根據(jù)團山子村飲用水現(xiàn)狀，對其供水工程建設進行探討。

1 團山子村安全飲水工程建設必要性

該項目地形、地貌并十分復雜，地勢落差大，80%居民飲用水的水源衛(wèi)生條件差，90%以上的居民用水戶不能充分得到保障，部分飲用水含氟超標。據(jù)調(diào)查，團山子村自來水工程由于建設較早，管路的管材是鋼管，管路的管徑設計不盡合理，有的是管埋設太淺，局部地區(qū)凍害嚴重。主管道多年沉積水垢，管徑變小，水流量減少，當初設計標準低，滿足不了日益增長的人畜飲水需求，原始施工技術(shù)不過關(guān)，日益老化的管件四處漏水、跑水，基礎設施不夠完善，各項設施條件差，且水質(zhì)超標，主要體現(xiàn)在礦物超標，工程無凈化設備。項目完成以后，可解決該地區(qū)的安全用水條件差的問題，有效地改善居民飲用水的衛(wèi)生安全問題，最大限度地保證居民生活用水的正常供應，積極促進團山子村的經(jīng)濟發(fā)展和保障社會穩(wěn)定。

2 工程方案設計

2.1 設計原則

農(nóng)村飲水安全工程建設的關(guān)鍵是水源選擇。首先在水源選擇上應考慮水量充沛、水質(zhì)良好、用水方便、便于水源地保護等原則。其次水源位置要靠近主要用水區(qū)域，配水主干線水量分配均勻，整個供水系統(tǒng)布局合理，保證用水區(qū)水量充足。還要輸水管路選擇時應綜合考慮地形、地質(zhì)、地貌等條件將線路布置成最短的直線，并考慮供水安全、降低工程投資、便于施工及管理。

2.2 供水方案

團山子村以深井為水源地，該村屬平原地區(qū)，供水方式采用水塔的供水，水塔地面高程62.00 m，配水管道總長度為1768 m，全村共有 161 戶，714 人，豬 600 頭，牛 28 頭，馬 40匹，生產(chǎn)集中用水量為0.14 L/s，管道材料采用PVC 塑料管。為滿足供水壓力需求，計算各節(jié)點的自由水壓和水壓線標高，判斷塔高是否滿足設計要求。

2.2.1 計算方法

1)根據(jù)用戶的用水量計算出最高日、最高時用水量。

2)確定端點或者最高點的自由水壓。

3)在平面上定出干、支、分管線位置，對交叉的管線交點(也稱為節(jié)點)進行編號，并測量各節(jié)點的地面高程。

4)量出各節(jié)點間點的長度。

5)計算出各管段的沿線流量，其公式如下：

式中：Qm為沿線流量，L/s；q 為流量比；L 為任一管段長度，m；Qg為最高時流量，L/s；Qz為集中流量，L/s；LZ為供水管線總長度，m。

6）計算各節(jié)點流量：Qπ=1/2x，其中x 是管段流量。連接于該點上各管段沿線流量∑Q沿。

7)計算任一管段的流量。其公式如下：

式中：Qr為任一管段的流，L/s；Qc為傳輸流量，L/s。

8)根據(jù)流量和經(jīng)濟流速選擇管徑。

9)根據(jù)各管段的水頭損失和地面高程，確定水泵揚程和調(diào)節(jié)構(gòu)造物的高度或者壓力罐的工作壓力。如水塔水箱底高度計算公式如下：

式中：H塔為水塔水箱底高程，m；H 為控制點自由水壓，m；∑h為控制點到水塔沿程水頭損失，m；Z 為控制點的地面高程，m；Z塔為水塔地面高程，m。

2.2.2 計算結(jié)果

1）用水量計算，計算結(jié)果見表1[1]。

表1 用水量計算成果表

2）高日用水量及最高時用水

高日用水量：

最高時用水：65.3/24×4=10.9 m3/h=3.03 L/s。

3）流量比

設計端點或供水最高點自由水壓為10 m，管網(wǎng)布置為枝狀。

4）沿線流量

以2-3 管段為例，沿線流量：

其他各管段沿線流量計算結(jié)果見表2。

表2 沿線流量計算結(jié)果表

5）管線的計算流量

管線的計算流量推算應從最末端向水塔或者水源方向推算，推算出總的管線計算流量應等于總輸水量。

6）節(jié)點流量

節(jié)點流量計算結(jié)果見表3。

表3 節(jié)點流量計算表

7）計算各段直徑

各段流量已經(jīng)算出，則用各管段的計算流量來計算各段管徑。計算水塔高度值和各輸水管線的管徑。水源地的地面高程為 62 m，H塔=H+∑h+Z-Z塔=10.00+2.34+0.47+0.51+0.57+0.55+58.00-62.00=10.44 m，所以水塔的高度值為62.00 m+10.44 m=72..44 m。各段直徑計算結(jié)果見表4。

表4 沿線管徑計算結(jié)果表

經(jīng)濟流速查表5 的塑料管水頭損失表，如1-7 段計算流量為0.15 L/s，管徑 Dg 為 25 mm，查表得1000 i 為 12.33 m，因管徑小于規(guī)定范圍，故無需對流量和流速進行校正。估算188 m 的水頭損失為：h=188×12.38/1000=2.32 m，其他各管段的水頭損失依次類推，求各節(jié)點的水壓線標高和自由水壓，計算出的各節(jié)點自由水壓都符合要求，則計算完成，如果有個別節(jié)點自由水壓達不到要求，說明選擇控制點位置不對，為了滿足用戶的壓力要求，必須重新計算或者直接提高塔的高度。

表5 塑料管水頭損失表

以離水源較遠的節(jié)點10 為控制點。該地面高程58.00 m，自由水壓為10 m。水塔底高程采用下式計算：

以此壓力為準，逐點計算各節(jié)點的自由水壓和水壓線標高，設計方法是用0 點的水壓線標高減去沿任一管線的水頭損失，就等于該點水壓線標高，再減去該點的地面高程。以節(jié)點8為例，其自由水壓為：72.44-0.55-0.57-2.34-52.90=16.08 m。該地面的高程是58.0 m，要求自由水壓為10 m，所以10 點的水壓標高線是58.00+10.00=68.00 m。各節(jié)點的自由水壓和水壓線標高計算結(jié)果見表6。說明設計參數(shù)可以滿足供水要求。

表6 各節(jié)點的自由水壓和水壓線標高計算結(jié)果表

3 結(jié)語

磨刀石鎮(zhèn)團山子村地處半山區(qū)，飲水條件極差。為改善飲水的現(xiàn)狀，使居民能夠及時、方便地獲得足量、潔凈負擔得起的生活飲用水，有必要建設安全飲水供水工程，根據(jù)現(xiàn)狀提出具體的工程建設方案。工程的建設后，可解決714 人的生活和生產(chǎn)用水安全問題，減少了各類疾病的發(fā)生，提高了廣大居民健康水平。許多農(nóng)戶因為有了飲用水，辦起了“農(nóng)家樂”等旅游項目,增加了農(nóng)民收入，隨著農(nóng)村飲水安全問題的解決，促速了農(nóng)村生活環(huán)境的改善，許多農(nóng)村家庭配用了衛(wèi)生潔具、洗衣機，太陽能熱水器，一些農(nóng)戶利用供水工程在村街道周國、房前屋后植樹種花，美化環(huán)境，家家戶戶的院子里種上了新鮮蔬菜，有的還在院落里種上了花，農(nóng)村的生活環(huán)境發(fā)生顯著的改觀，農(nóng)村生活方式也發(fā)生了變化，增強了農(nóng)民自豪感，縮小了城鄉(xiāng)差距。