某偏遠山區規模化集中供水工程設計分析

徐榮昌

（廣西壯族自治區柳州市柳江區水利局，廣西 柳州 545100）

1 供水現狀及存在困難分析

1.1 供水現狀

三加村地處喀斯特地貌偏遠山區，下轄10個自然屯，住地高程分布328.00～479 m，整體地勢與三都鎮街區和相鄰成團鎮其他村屯相比，高差達到200 m以上。三加村主要依靠山上表層滲水或者山泉水飲用，部分有淺層地表滲水集水引用。每年10月中旬至次年3月會出現季節性缺水。

1.2 存在困難

一是工程設計標準不高。二是單村供水規模小。

2 供水方案設計分析

2.1 供水任務

一期任務是在低海拔的水源村尋找穩定水源，向海拔最高的三加村供水，確保飲水安全保證率90%以上，同時覆蓋沿途的土博鎮水源委、四案等2個村委的10個自然村屯，以及三都鎮三加村委14個自然屯總共5 314人；二期任務是通過一期在佳偶路口預留節點，繼續覆蓋包含土博社區土博街1、2、3隊和龍朝屯，以及甘貢村甘貢屯等自然屯共6 282人。

取集中式供水工程綜合用水定額120 L/人·d。設計基準年為2019年，設計水平年為2034年。項目區現有人口P0=11 596人，人口增長率R取12‰，設計供水人口P為13 868 人。居民生活用水Q1為1 664.17 m3；生產用水Q2暫不考慮，其它用水Q3包括管網損失及未預見水量等按Q3的15%為249.63 m3；算得Q為1 914 m3/d。綜合分析，項目區設計供水能力為1 914 m3/d。

2.2 水源確定

土博鎮木貫屯有一處水源，名為狼口泉，水深超過70 m，水位常年穩定。根據《柳江縣巖溶大泉初步調查一覽表-2001.4》，狼口泉豐水期出水量696.24 t/h，枯水期出水量558.18 t/h，出水量十分穩定，歷年來從未出現斷水現象，供水保證率在97%以上。據柳江區農村飲水安全水質檢測中心出具的檢驗報告，狼口泉水符合《地下水質量標準》的要求，水質需經通過消毒設備消毒后，水質可達到《生活飲用水衛生標準》的相關標準。綜合分析，狼口泉可作為穩定大水源。

2.3 供水方案選擇

①方案一：單個村屯分散供水。對29 個自然屯的水源和飲水設施進行排查，將現有的蓄水池、供水管網等年久失修的設施進行維修或重建，不穩定的水源必須重新打井找水。投資按單個自然屯投入50萬估算，預計總投入1 450萬元。供水工藝流程：山澗積水（井水）→抽水泵→高位蓄水池→用戶。②方案二：規模化集中供水。以狼口泉作為穩定水源，在水源村新建規模化水處理廠。按照從遠到近，自低向高的原則，從水源所在地起，向最遠最高處的三加村委敷設供水主管道，沿途建設3 座加壓泵站，分級自動加壓進行供水。同時，采取樹枝狀敷設支管，接入沿途周邊村屯原有供水設施。通過在水源地周邊建設1 座規模化水處理廠，地下水經一體化設備消毒處理后，自動注入各村莊原有調節蓄水池，各屯水池水重力自流供水入戶，實現24 h不間斷集中供水。項目概算總投資1 645.74萬元。供水工藝流程：泉水→取水泵→一體化凈水器→一級加壓站蓄水池→一級加壓泵房→原有150 m3蓄水池（二級）→二級加壓泵房→三級加壓站蓄水池→三級加壓泵房→各村屯高位水池。③綜合分析結果，宜采用規模化集中供水方案。

2.4 工程設計

2.4.1 工程總體布置

在水源村新建1座規模化水處理廠，即一級加壓站。從一級加壓站加壓供水至三加山場（原有150 m3蓄水池），在山場新建二級加壓站，從二級加壓站加壓供水至巴下屯路口，位于巴下屯路口新建三級加壓站，分級自動供水至各個村屯。設計主要建設內容包括：新建取水機井1 處、管理房1 間，50 m3調節水池一座，加壓泵站1間，100 T/h凈化器1臺，供水機組5套，總裝機容量109.50 kW。二級加壓站：新建加壓泵站1 間。三級加壓站：新建24 m3調節水池一座，加壓泵站1間。工程建成后管網總長34 000 m，架設10 kV 高壓線路230 m，0.40 kV 低壓線路100 m，120 kVA桿式變壓器1臺，低壓配電系統1套。

2.4.2 加壓泵選擇

2.4.2.1 流量的確定工程最高日供水量1 914 m3/d，每天水泵工作時間按24 h計，最大每小時用水量79.75 m3/h。

2.4.2.2 揚程的確定

根據供水區域管網水力計算，設計加壓泵房加壓供水至各個村屯高位水池的自由水頭5 m以上滿足要求。按照流量和加壓泵房出水口水頭，以及該工程的實際情況，選擇變頻加壓泵。一級加壓站加壓泵型號選用BG3-80-75 共3 臺（兩用一備），每臺泵流量40 m3/h，揚程75 m，配套電機15 kW；變頻調速（巡檢）供水機組型號選用BG2-20-90共2臺（一用一備），出水流量20 t/h，揚程0～90 m，電機功率7.50 kW（巡檢泵作用：用來巡檢管網壓力，判斷各調節水池是否處于滿水狀態，來控制一級泵站水泵啟停）。二級加壓站加壓泵型號選用BG2-16-70共2臺（一用一備），每臺泵流量16 m3/h，揚程70 m，配套電機5.50 kW。三級加壓站加壓泵型號選用BG2-6-105 共2 臺（一用一備），每臺泵流量6 m3/h，揚程105 m，配套電機4.00 kW。

2.4.2.3 反沖洗泵流量及揚程

工程反沖洗泵選用ZG1-460-21一套，出水流量460 m3/h，揚程21 m，電機功率37 kW，配套水泵：KPS25-200（單級雙吸泵）。

2.4.3 凈水裝置設計

2.4.3.1 凈水設備選擇

凈水設備采用KG-L2400型重力式一體化凈水器，該凈水器裝置集絮凝、沉淀、排污、反沖洗、集水過濾等工藝，本設計擬建1 座凈水器裝置于廠區內。凈水構筑物或凈水裝置的生產能力應按最高日供水量加水廠自用水量、日工作時間確定。

式中：Qah—水處理構筑物設計流量（m3/h）；Qd—最高日用水量（m3/h）；T—水處理構筑物每天工作時間（h）。

設計日最高用水量為1 914 m3/h，凈水器每天工作時間按24 小時計，每小時需凈化水量79.75 m3，設計采用重力式凈化器1 臺，容積為100 t/h，凈化器型號為KG-L2400 型，外形尺寸（長×寬×高）8 700 mm×2 700 mm×3 000 mm。該凈水器反沖洗所需流量450 m3/h，揚程大于15 m，由于加壓泵出水量無法達到反沖洗流量要求，需新增一臺反沖洗泵：KPS25-200（單級雙吸泵），流量為460 m3/h，揚程為21 m，電機功率為37 kW。

2.4.3.2 自動控制設計

以下6個自動控制設備也都包含了手動控制功能，都可以支持設備自動遠程報警、預警。①取水泵控制。②排水泵控制。③絮凝劑投加設備和二氧化氯消毒設備控制。可以實現絮凝加藥系統運行狀態實時在線監測、二氧化氯消毒設備運行狀態實時在線監測。④凈水器反沖洗機組控制。⑤變頻調速（巡檢）供水機組控制。⑥各村屯水箱液位控制。

2.4.4 調節水池設計

本工程一級加壓站選取蓄水池的有效容積為50 m3位置建在木貫屯南面，地面相對標高328.80 m，二級加壓站選取原有蓄水池的有效容積為150 m3位置在三加山場，地面相對標高346.80 m，三級加壓站選取蓄水池的有效容積為24 m3位置建在岜下屯路口，地面相對標高396.20 m，新建村屯節點（B、G、H、N）50 m3蓄水池。加壓站蓄水池為方形，結構為不銹鋼裝配式結構，各個村屯設計套用《圓形鋼筋混凝土蓄水池》圖集，水池為圓形，采用鋼筋混凝土結構。

2.4.5 管網設計

供水工程水壓按二層樓設計，輸水管網采用樹枝狀管網，自由水壓12 m，設計供水至高位水池，最小水頭6.15 m，滿足供水要求。管網總長34 000 m，包括PE100 塑料管（1.00 MPa）、球墨鑄鐵鋼管及鍍鋅鋼管（國標）兩種。

2.4.6 供配電設計

一級加壓站包括3臺加壓泵，功率各15 kW；1臺反沖洗設備，功率37 kW；1臺水源提升泵，功率5.50 kW；1臺排水泵，功率1.50 kW，1臺巡檢泵，功率7.50 kW；還包括泵房其他用電約5 kW；總功率為105 kW。需在一級加壓站新增變壓器1臺，其容量經計算可取106 kVA。

考慮加壓泵房其他用電5 kW，可選擇變壓器容量及型號為S11-M-120/10-0.4。另外，取水泵房、二級站、三級站附近的原有變壓器能滿足用戶的用電要求。

3 結語

土博鎮水源村至三都鎮三加村集中供水工程，獲評廣西壯族自治區文明示范工地。分析項目區供水現狀及存在困難，從水源確定、供水方案和供水工程設計等方面提出思路。