福建莆田山區片城鄉供水一體化工程設計分析

郭加躍

（福建省莆田市水利局水利建設站，福建 莆田 351100）

保障人民群眾的飲水安全，是全面建設小康社會的一項重要內容，是建設社會主義和諧社會的一項重要任務。目前莆田市城鄉居民基本實現有水喝，但廣大山區的飲水工程規模小、凈水設施弱，水質水量水壓等均難以保證。且山區眾多的小微型農村飲水安全工程多以群管為主，管理水平低，使得區域內群眾生活用水難以得到保障，阻礙著當地經濟社會的發展。所以推進建設城鄉供水一體化項目，整合優化小型供水企業，解決人民切實的安全飲用水需求迫在眉睫。

1 項目背景

莆田市位于福建省沿海福廈黃金海岸線中部、海峽西岸經濟區閩南經濟圈和閩江口經濟圈的中間地帶，根據《莆田市水資源合理配置規劃》，降水的空間分布自西北山區向東南沿海遞減，多年平均降水量等值線走向基本上與地形高低相對應。受氣候、水汽來源和地形綜合影響，年平均降水量在2000 mm以上的區域均分布在仙游縣西北部山區，1600 mm～2000 mm之間的區域主要分布在仙游縣中部及東北部、城廂區西部以及涵江區西北部，1300 mm～1600 mm 之間的區域主要分布在仙游縣南部、城廂區中東部、涵江區中東部、荔城區西部以及秀嶼區西北部，小于1300 mm 的區域主要分布在涵江區東南部、荔城區東部以及秀嶼區大部分地區。

2 山區片供水工程設計

本次規劃的山區片供水工程主要為莆田市涵江區山區片供水工程、莆田市城廂區常太鎮供水工程、莆田市仙游縣北部山區片供水工程，根據工程布置情況，擬選擇莆田市城廂區常太鎮山區片供水工程作為典型設計。

2.1 規劃水平年供水區人口計算

本項目主要解決項目區內的農村人口的安全用水問題。項目區人口自然增長率按8.1‰計（依據莆田市2014—2017年統計年鑒匯總統計），設計水平年（2030年）的受益人口計算公式如下：

式中：P為項目區設計水平年受益人口；P0為項目區現狀年受益人口；a為人口自然增長率；n為設計年限。

根據常太鎮各個行政村人口分布情況，結合各村莊所處高程，本工程擬供水范圍涉及25 個行政村，另外汀洋村（高程430 m）、內東坪村（高程542 m）、外東坪村（高程540 m）由于村莊高程遠遠超出常太鎮村莊平均高程，故三個村莊不列入本次供水范圍，村莊供水保持現狀山澗水為主，地下水為輔的基本狀態。經計算，到規劃水平年（2030年）供水區用水人口為4.39 萬人，見表1。

表1 城廂區常太鎮人口匯總統計表

2.2 需水量預測

（1）居民的生活用水量

居民生活用水標準按《村鎮供水工程設計規范》（SL 687-2014）規定，及工程所處地理位置和經濟發展情況，本工程取生活用水定額近期取100 L/（人·d），遠期隨著經濟發展人民生活水平的提高，居民生活用水定額取200 L/（人·d）。

（2）公共建筑用水量

公共建筑用水量集鎮按10%計算。

（3）消防用水量

根據《建筑設計防火規范》（GB 50016-2014）規定，消防用水標準按同一時間內火災次數為2 次，滅火流量取35 L/s，火災歷時按2 h 計。

（4）管網漏失水量和未預見用水量

管網漏失水量和未預見用水量按（1）到（3）總和的15%計算。

工程為全日供水工程，時變化系數根據供水規模按《村鎮供水工程設計規范》（SL 687-2014）取1.6（實際管網水力計算時，考慮鄉鎮常住人口與在冊人口比例，實際管網時變化系數取1.0）。具體需水量見表2。

表2 供水規模預測表

經過以上計算，并考慮留有適當余地，本工程近期設計供水量取6000 m3/d；遠期供水量取8500 m3/d。

3.3 供水方案

福建省莆田市城廂區常太鎮地處莆田市東圳水庫之畔，東臨荔城區西天尾鎮，西毗仙游縣九鯉湖風景區，南通華亭鎮，北接涵江區白沙、莊邊鎮，地形上系一山間盆地，四周為低山、丘陵所環繞，中央地勢較低。

根據常太鎮所處地理位置及現有的水源和供水條件，常太鎮供水工程建設采用跨區域供水方案- 莆田市自來水公司管網延伸方案：

在荔城大道行政服務中心附近DN800 供水主管道開口，利用龍橋溪暗涵橫穿荔城大道后，沿市政府辦公區道路邊的人行道鋪設DN400 配水主管至東圳渠道邊。

3.4 配水線路水力計算

（1）基本情況

莆田市自來水公司第二水廠出廠水壓50 m（靜水壓）；荔城大道行政服務中心段配水主管為DN800 球墨管；新建一級加壓泵站（市政府加壓泵站）地面標高25 m；新建二級加壓泵站（東圳電站加壓泵站）地面標高100 m。

本工程新建配水主管道83.9 km，管徑DN63-400，管材采用PE 管，公稱壓力1.0 MPa。鋪設村莊入戶配水支管長度1120 km，管徑DN50 和DN25，管道公稱壓力1.6 MPa。

（2）計算公式

根據《室外給水工程設計規范》（GB 50013-2006）和《村鎮供水工程設計規范》（SL 687-2014），PE 管水頭損失計算采用公式［1]：

式中：h 為管道沿程水頭損失；i 為水力坡度；C 為海曾威廉系數；Q 為流量，m3/s；d 為管道內徑，m；L 為管道長度，m。

根據《村鎮供水工程設計規范》（SL 687-2014）中的規定，本工程村鎮配水支管網時變化系數取1.6，各加壓泵站及高位水池之間的連接配水主管時變化系數取1.0。村莊配水管網最不利點用水水壓按三層計算，即最不利點供水水壓不小于16 m 的要求。

（3）計算成果

根據以上公式，近、遠期水力計算成果見表3。

表3 配水主管管道水力計算成果匯總表

根據上表計算結果，本工程新建配水主管道能夠滿足城廂區常太片各個村莊居民用水要求。

4 主體工程施工

（1）土石方開挖

本工程水泵間基坑土石方開挖工程量不大，擬采用0.6 m3的小型挖掘機進行溝槽開挖，基坑底部按設計高程采用人工配合進行平整、修底，基坑的開挖斷面須滿足設計要求斷面。

開挖的土石方可堆放在基坑遠離延壽溪河道的一側，由5 t 自重汽車運至統一規劃的棄碴場。基坑開挖時應按設計支護方案進行基坑開挖支護。

（2）球墨鑄鐵管安裝施工

①管道安裝施工

首先在溝槽底部鋪設枕木安裝軌道，然后在軌道上組裝龍門吊，龍門吊組裝完成后，移至待裝管道處；管道經安裝橡校密封圈后中心調整、高程調整就位，采用手拉葫蘆拉近待安裝管道與已安裝好管道對接，再采用墊層料對該管道的進行穩固。管道安裝經驗收合格后即可進行溝槽回填。

②溝槽回填：首先進行清除溝槽內雜物，并排除積水，使溝底應保持干燥，管道試壓前只能在管體局部，回填土方，待壓水試驗合格后再全面回填。管道兩側應對稱下料，分層夯實，均勻上升。

③壓水試驗：壓水試驗可分段進行，分段長度在1 km 以內。試驗所用的管端堵頭為特制的鋼板堵頭或試壓后背。最后要進行全段的試通水試驗。

（3）現澆混凝土

澆筑前，先進行扎筋、立模、搭設倉面腳手架和清倉。砼由0.8 m3拌機供料，砼基礎由人工推雙膠輪車水平運輸或通過滑槽入倉，砼閘、橋墩等用腳手架由人工推雙膠輪車提升入倉，砼采用平倉澆筑法，鋪料厚度控制在30 cm～50 cm，普遍以40 cm厚控制。為保證上、下層砼完整結構，振搗器需插入下層砼5 cm～10 cm，振搗器布點應避開預埋件、止水帶等結構，以免對其損壞或移位。

5 結語

莆田市城鄉供水一體化項目規劃將新建（擴建、遷建）水廠12 座，遠期總設計供水能力170 萬m3/d；配套建設水廠配水管網工程共計約20 處，并配套建設莆田市城鄉供水一體化信息化系統。本項目的建設，可將莆田市城鄉自來水普及率由81%提高到98%，大大提高城鄉居民的生活水平，促進社會基礎設施的完善，具有明顯的社會經濟效益，工程建設技術上可行，經濟上合理。