三原縣小道口水庫供水提升改造設計方案初探

張曉曼

（陜西省涇惠渠灌溉中心,陜西 三原 713800）

1 工程概況

項目區位于三原縣城東部,地下水礦化度高、硫酸鹽、硝酸鹽、硬度等超標嚴重,2010年以前,利用當地地下水源,完成了一批供水工程建設,但因水質問題,當地居民生活和生產發展嚴重受限,重新返困,飲水不安全問題長期制約當地經濟社會的發展。2012年三原縣組織實施了《三原縣小道口水庫供水工程》,該工程以小道口水庫庫水作為水源,通過庫區泵站加壓至新建水廠,經水廠和配干、支管的輸配水,解決三原縣西陽鎮23146 人、大程鎮25945 人及城關街辦部分村莊的7310 人,共計56401 人的安全飲水問題。該工程的建設取得了顯著的成效,極大地改善了西陽鎮、大程鎮水質較為嚴重區域的飲水安全,為當地居民健康提供者了保障。但隨著城鄉一體化的快速發展,小道口水庫供水工程出現了新的飲水安全問題：

（1）供水工程受益范圍擴大

由于俆木中心現狀供水水質差,不符合生活飲用水標準,2018年三原縣水利局將俆木供水范圍納入小道口水庫供水工程受益區,項目區供水受益人口由56401 人增至72961 人。

（2）居民實際用水定額提高

隨著供水工程受益區居民生活水平的逐步提高,區內洗滌設施和衛生設施全面提升,原設計最高日居民生活用水定額50 L/（人·d）,根據項目近年發展和供水實際運行資料可知,項目區實際最高日用水定額為70 L/d～90 L/d,原設計用水定額與當前實際用水量差距太大。

（3）區內工企業規模增大、用水量增加

項目區鎮區優勢明顯,交通便利,工企業發展迅猛,生產、生活用水量不斷增加。

由上可知項目區供水范圍的擴大、居民用水標準的提高、工企業規模增大、用水量增加,致使現有的供水能力已無法滿足供水范圍居民的用水需求,嚴重制約了當地居民生活水平的提高和城鎮化的快速發展。

針對項目區供水水源存在的資源型、水質型、設施型缺水的問題,三原縣委托南京市市政設計研究院有限責任公司編制《三原縣城供水新增調蓄輸水工程初步設計》（2020年12 月）,該工程在魯橋鎮鎮政府北200 m 新建6000 m3調蓄池1 座,99.3 m2加氯間1 座,自新建調蓄池至城關街辦土官村鋪設DN800 球墨鑄鐵輸水管道1 條,水源為馮村水庫和水庫周邊地下水聯合供水,主要為促進城鄉一體化建設,緩解近期發展用水緊張的局面,提高供水范圍供水保障率,解決三原縣城區與縣城東部農村供水的矛盾問題。

隨著《三原縣供水新增調蓄輸水工程》的批復實施,項目區水源不足的問題得以解決,但項目區現有輸配水管線管徑為DN400～200 UPVC,輸配水能力無法滿足項目區的用水需求。因此,只有對小道口水庫供水系統進行提升改造,才能從根本上解決現有輸配水管道供水能力不足、供水保障率低等存在的問題。

2 供水規劃

2.1 需水量預測

按照《室外給水工程設計標準》（GB 50013-2018）、《村鎮供水工程技術規范》（SL 310-2019）等規范標準和區域發展總體規劃的要求,參照現狀年實際用水水平,根據當地水資源狀況合理確定用水定額,對規劃水平年總需水量進行預測。

（1）設計水平年

基準年：2021年,設計水平年為：2031年。

（2）供水范圍及對象

供水范圍：城關街辦、大程鎮、西陽鎮2 鎮1 辦30 個行政村72961 人的安全用水問題。

供水對象：供水范圍內的居民生活用水以及企業生產用水。

（3）用水定額

①居民最高日綜合生活用水定額

根據《村鎮供水工程技術規范》（SL 310-2019）,經分析計算,確定的居民生活最高日用水定額為80 L/（人·d）,本工程用水人口以受益村現狀年72961 人為基數,根據三原縣2020年統計年鑒,人口自然增長率為3‰,設計水平年2031年的供水人口為75180 人,居民生活用水量為6014 m3/d。

②公共建筑用水量

項目區共有走讀師生幼兒園、中小學17 所師生6960 人,最高日生活用水定額為15 L/（人·d）,設計水平年用水量105 m3/d；寄宿師生西陽職業技術教育中心1 所師生1500 人,最高日生活用水定額為30 L/（人·d）,設計水平年用水量45 m3/d；其他公共建筑用水量按居民生活用水量的15%估算,設計水平年2031年的公共建筑用水量為902 m3/d；設計水平年公共建筑總用水量為1052 m3/d。

③家畜用水量

本工程區飼養家畜量較小,對散養家畜用水以人的生活棄水解決,設計不計用量。

④企業用水量

根據對項目區企業近五年用水量的實地調查后,并結合當地的發展需求確定企業用水指標為111 m3/d。

⑤其他用水量

管網其他用水量是指澆灑道路及綠地用水量和未預見用水量及管網漏失水量等。其中未預見水量系指在給水系統設計中對難以預見的因素而保留的水量,未預見水量和管網漏失水量按最高日需水量的10%～25%計算；澆灑道路和綠地用水量,應根據路面、綠地、氣候和土壤等條件確定。本工程其他用水量采用居民用水量、公共建筑、家畜、企業用水量之和的15%,設計水平年2031年用水量為1077 m3/d。

⑥最高日用水量

設計水平年2031年最高日用水量為以上合計,6014+1052+111+1077=8254 m3/d。

⑦用水變化系數及供水時間

根據《村鎮供水工程技術規范》（SL 310-2019）要求,結合本工程特點和供水規模,日變化系數Kd規范建議在1.3～1.6 范圍內取值,本次設計取日變化系數Kd=1.5,時變化系數 Kh取2.0。

（4）設計水平年需水量預測（表2）

表2 設計水平年需水量計算表

2.2 工程措施

現狀供水工程主要通過小道口水庫供水, 小道口水庫原設計供水規模為3784 m3/d, 工程實施運行供水規模為3323 m3/d,《三原縣“十四五”農村供水保障規劃》（2021年12 月）規劃在小道口庫區新建2 眼850 m 深巖溶井作為小道口水庫供水工程的補充水源,新增供水量934 m3/d,由此可知設計水平年2031年小道口水庫供水工程可供水量為4257 m3/d。

根據供水范圍及工程現狀,本工程引入的《三原縣城供水新增調蓄輸水工程》建設6000 m3調蓄池水源,水源為馮村水庫和水源井,根據供水水源的不同,現有配水干管與新增設配水干管采取分區供水方式,項目區配水支線及村級管網供水系統不變。根據分區計算,設計水平年2031年現有輸配水干管需水量為3973 m3/d,新增設配水干管需水量為4281 m3/d。

3 工程設計

3.1 工程總體布置

小道口水庫供水提升改造工程新引入縣城水源,在原有供水設施的基礎上新增設配水干管一條,以分解小道口水庫供水工程現狀輸配水干管供水能力不足的問題。

新增設配水干管從三原縣供水新增調蓄池向縣城輸水的DN800 輸水管線樁號4+287 處引水, 配水干管在0+038～0+116 處穿越延西高速,基本上一路向東,在樁號2+705 處設青楊支線,在樁號4+490 處穿越安陵路,設西陽支線,在樁號5+120 處穿越老北灘支溝,在樁號6+046 處穿越城南莊排硝渠,在6+064 處穿S208 省道,在樁號6+500 處穿越涇惠一支渠,在樁號7+820 處經過康馬村并設康馬支線,在樁號9+178 處設西張支線,在杜家村東樁號9+763 處穿越G210 國道,在小戶王村西與現狀供水東劉支線相接,干管全長11.8 km。

3.2 配水干管管材及管道壓力等級的確定

（1）管材：由于項目區西陽鎮地下水位高、管線穿越農田段鹽堿化嚴重,PE100 管材具有重量輕、搬運便捷、耐腐蝕性高、管道連接一體性好,管道運行后基本不需要特別維護、維護費用低等優勢本工程管材均選用PE100。

（2）管道壓力等級：根據勘測資料,6000 m3調蓄池與項目區配水干、支管最低點地形高差62.32 m,項目區計算節點水壓均小于60 m,依據《村鎮供水工程技術規范》PE 管設計工作壓力不小于1.5 倍的管網最大工作壓力,配水干、支管管材及管件壓力等級選擇1.0 MPa。

3.3 管道縱、橫斷面設計

（1）縱斷面設計

管道縱斷面設計的原則是管頂放置于凍土層以下,設計埋深管頂覆土不小于1.0 m,在管道凸起的位置設置排氣閥,管道凹下的位置設置排泥閥。管道縱斷面既能適應較為復雜的地形條件,同時要達到安全輸水的效果。

（2）管溝橫斷面

干、支管管溝底寬為管徑dn+0.6 m,開挖按1∶0.5 放坡,管道基礎采用180°砂墊層,基礎下鋪設10 cm 厚砂墊層,管頂覆土不小于1.0 m。

3.4 管路交叉建筑物

（1）管道交叉防護措施

供水管道與污水管交叉時,供水管道應布置在上面,且不應有接口重疊；供水管道與建筑物基礎的水平凈距應大于3.0 m,與電力電纜、通信及照明線桿的水平凈距應大于1.0 m,與高壓電桿支座的水平凈距應大于3.0 m,與污水管、天然氣管的水平凈距應大于1.5 m。

（2）管道穿溝渠

新增設配水干管分別在樁號0+238 處穿排水渠、4+470處穿老北灘分溝、5+118 處穿老北灘支溝、6+046 處穿城南莊排消渠、6+517 處穿涇惠一支渠,共計6 處溝渠采用架空鋪設、配套套管,其余跨淺溝、小渠時采用管溝開挖敷設。

（3）管道穿路

新增設配水干管分別在樁號0+038-0+100 處穿延西高速、4+490 處穿安陵路、6+064 處穿S208 省道、9+763 處穿G210 國道,共計4 處等級公路采用定向鉆孔拉管施工,其余穿路均采用開砼路槽的形式進行施工。

3.5 管路附屬設施

為確保管線正常運行、日常維修和事故搶修及供水系統的調度管理,沿管線設有閥門等附件和閥門井等附屬構筑物,閥門井均采用圖集05S502 圓形磚砌閥井。

3.6 管線指示樁

為了便于對管道的養護和檢修,本工程在新增設配水干管沿線布設指示樁,設置間距200 m,并在管線轉角處各增設1 個,共計80 處。指示樁采用C20 預制砼,規格為長×寬×深=15 cm×15 cm×80 cm,樁頂黃色噴墨標示,標注管道走向。

4 結論

通過對工程現狀調查、項目區概況及區域規劃情況的分析,在不改變原有配水支線及村級管網供水系統的前提下,引入新的水源新增設配水干管,并與現有配水干管采取分區供水的方式,從根本上解決了小道口水庫供水工程現有供水能力不足、供水保障率低等存在的問題,該項目的建設實施的符合國家提升農村供水保障的政策,符合城鎮基礎設施建設的規劃要求,更符合廣大居民的根本利益。