洮南市饮水安全工程设计分析

车秀杰

( 洮南市水利勘测设计队，吉林 洮南137100)

1 基本情况

1.1 自然情况

洮南市位于吉林省西北部，白城地区西部，地理位置介于E121°38' ～E123°20'，N45°02' ～N46°01，全市南北长约125 km，宽约100 km，呈东南西北方向狭长带状分布，总幅员面积5 103 km2。全市地势西北高，东南低。西北部为低山丘陵，中部为沿河平原区，南部为沙丘起伏，东南部为洮儿河下游，地势低洼。土质多为黑钙土，草甸土、冲积土、沙壤土等。

1.2 水文地质及水资源概况

该项目区地下水按埋藏条件的类型为基岩裂隙含水层。地下水主要赋存于各种基岩的风化裂隙带和构造破碎带中，分布不均，富水性相差悬殊。孔隙水一般分布在河谷地带，含水层厚度小，单位涌水量随季节变化。风化裂隙水单位涌水量5 ～15 m3/h，基岩裂隙水单位涌水量15 ～50 m3/h以上，埋藏深度一般在60 ～100 m。经化验分析，该区内水质能够满足生活用水的要求。

2 农村饮水安全工程项目建设方案

2.1 工程建设任务

按照《村镇供水工程技术规范》［1］( SL310—2004) 中确定的饮水安全标准，确定2012年农村饮水安全项目建设的总目标为解决我市瓦房镇、野马乡、万宝镇、东升乡及福顺镇5 乡镇的23个自然屯( 包括其中的9 所学校) ，共9 989口人，529 名师生，8 562头牲畜的饮水不安全问题。

2.2 工程措施和规模

工程建设坚持以各村屯独立供水工程为主，因地制宜，分类指导，有利于可持续发展的原则，针对本项目区造成饮水不安全的原因，根据项目区不同的水源条件和经济条件，确定本项目解决农村人口饮水不安全的工程措施为: 新打90 m深岩石井取基岩裂隙水，通过水泵、输水管道，每处安装一套消毒设备，各个学校采用管网延伸方式，将安全卫生水送至各家各户，并在各水源工程处建管理房。解决9 989人，529 名师生，8 562 头牲畜的饮水不安全问题。需建管理房23 座，每座管理房为20 m2。

2.3 饮水工程设计方案

2.3.1 设计依据

主要依据为:

1) 水利部水农［2003］503 号《关于加强村镇供水工程管理的意见》［2］。

2) 水利部、卫生部水农［2004］547 号《关于印发农村饮用水安全卫生评价指标体系的通知》［3］。

3) 《关于进一步加强农村饮水安全工程水质保障工作的通知》( 水农水农［2010］439 号) 。

4) 《关于申报洮南市2012年农村饮水安全工程投资计划的请示》( 洮发改联字［2011］184 号) 。

5) 《供水管井技术规范》( GB50296—99)［4］。

6) 《中国农村给水工程规划设计手册》［5］。

7) 《村镇供水工程技术规范》( SL310—2004) 。8) 2002年修订本《农村给水设计规范》［6］( CECS82—96) 。

9) 省发改委下达投资计划文件，吉发改投资字［2010］666 号。

10) 《洮南市农村饮水安全工程“十二五”规划》。

2.3.2 设计任务及规模

本项目解决农村饮水为瓦房镇、野马乡、万宝镇、东升乡及福顺镇5 乡镇的23个自然屯( 包括其中的9 所学校) ，建设饮水工程23 处( 包括9 所学校) ，受益人口9 989人、529 名师生、农户2 854户、牲畜8 562头。

根据项目区实际情况，选择90 m深岩石井为水源井，输水管道总长度为182 779m。

2.3.3 水源工程设计

根据当地的水文地质条件，参照《供水管井技术规范》( GB50296—99) 及《中国农村给水工程给水设计手册》进行水源工程设计。

2.3.4 供水管网工程设计

供水管网布置按干、支、入户三级布置，水源井布设在村屯地势较高处，配水主干管单向布设，配水支管枝状布设，入户管由支管分向各户，供水管埋深。供水管网布置图( 略) 。

2.3.4.1 确定设计流量

以洪家窑屯(86 户、306 人、174 头牲畜) 为例计算过程如下:

1) 农村人口生活用水量计算。

计算公式为:

式中: Q1为农村人口每日生活用水量，m3/d; R 为村屯平均人口数( 人) 取306 人; N 为水源井运行年限，取15 a; Br为农村人口用水标准，取50 L/d。经计算，Q1= 16.49 m3/d

2) 牲畜用水量计算。

计算公式为:

式中: Q2为牲畜每日用水量，m3/d; S 为各村屯大牲畜头数，取174 头; N 为水源井运行年限，15 a; Bs 为每头大牲畜每日用水标准，m3/d，取60 L/d。经计算: Q=14.05 m3/d。

3) 农村人口生活用水量、牲畜用水量及管网漏水公共用水等总的用水量计算。

计算公式为:

4) 设计流量计算。

计算公式为:

式中: K时为时间变化系数，K时=4。经计算: Q设=6.26 m3/h

2.3.4.2 确定每个节点对水压的要求

每个节点用水龙头要求的水压( 自由水头)4 m。

2.3.4.3 单位管长的比流量

计算公式为:

式中: qs为单位管长的比流量，L/s·m; Q设为设计流量; ∑L 为供水管道总长度，3 530m( 不包括入户线) 。经计算qS=0.004 926 L/s·m

2.3.4.4 计算各管段的配水( 沿线) 流量

计算公式为:

式中: qL为各管段的配水( 沿线) 流量，L/s; Li为各管段的长度，m。

2.3.4.5 计算各节点流量

各节点流量计算公式为:

式中: qj为各节点流量，L/s; ∑qL为各管段配水( 沿线) 流量之和( L/S) 。

2.3.4.6 计算每一管段的流量计算公式为:

式中: Qi为每一管段的流量，L/s; ∑qj为各节点流量之和( L/s) 。

2.3.4.7 根据各段计算流量

参照经济流速范围，查塑料管水力计算表，确定各管段的设计管径，单位管长的水头损失，并计算各管段的沿程水头损失与全部水头损失。局部水头损失按沿程水头损失的10%计算。

2.3.4.8 管径及管长

配水管道均采用PE 聚乙烯塑料管，干管选用Φ90、Φ63，支管选用Φ32，入户选用Φ25。通过水利计算确定各管网管径及管长( 管长包括入户线) 。

2.3.4.9 总扬程

计算公式为:

式中: H总为总扬程; H1为井动水位，30 m; H2为最不利配水点所需水头4 m; H3为最不利点与水源点地面高差; ∑h 为供水管网全部水头损失。

经计算洪家窑屯总扬程为53.47 m。其余22 处供水工程水利计算过程同上。

2.3.5 变频器的选配

根据各处工程所需配套电机型号和功率，选择适合各处供水工程的变频器，以给设备提供过流、过压、过载等保护功能，共23个，变频器的型号见表1。

表1 变频器型号表

2.3.6 总工程量

根据工程布局，项目实施需打90 m 岩石井23眼。建管理房23 座，配套机电设备23 套，安装供水管网23 处( 包括9 所学校) ，安装消毒设备23 套，型号为KCF—UV/A 连体式。土方工程18.28 万m3，砖砌体391 m3，PE 聚乙烯塑料管182 779 m。

3 施工组织设计

3.1 主体工程施工

根据施工要求，确定施工工序为: 备料—钻井—管理房建设—配套机电设备—管网铺设—试运行。

3.1.1 水源井施工

1) 水源井施工由具备相应技术资质等级的专业井队施工。所需管材、滤料等按设计要求在开钻前准备好，并及时运到现场。根据设计井孔位置，安装钻机时，井孔中心距电线≥10 m; 距地埋电力线路、通信电缆、管道及其他地下设施边线的距离≥5 m，并应遵守有关行业施工现场的规定。

2) 在钻进过程中，钻孔倾斜角应＜1°，及时采样并做好地层编录工作。

3) 下井管前应校正孔径、孔深和测斜。井孔直径≥设计孔径20 mm，孔深偏差≤设计孔深的±2/1 000。

4) 井管安装前必须按钻孔的实际地层资料校正井管设计，然后进行组合、排列、测量长度，并按井管编号排列顺序编号。

5) 洗井完毕后，进行抽水试验，水泵出水后30 min提取水样。试验抽水应达到设计出水量。

水源井井深90 m，采用施工机械为SPJ—300 型钻机，井上部风化段安装Φ200 mm铸铁井壁管，长度为40 m，下部为完整岩石，采用机械托吊下管，利用管箍接管。

3.1.2 管网沟开挖回填

管网沟土方开挖采用人工开挖沟槽方法开挖，开挖的土方放在沟的两侧，开挖深度应≥设计深度，开挖沟槽的底宽应为0.50 m，开挖沟槽底部应平整，便于管网安装。管沟开挖时，沟上要设专人监护，防止塌方伤人。

当管网安装完成后，采用人工配合推土机回填管道沟，头一层采用人工回填，且土料中不应含有砾石及尖锐物，剩余部分采用推土机回填，回填土应分层回填，每层厚度≤50 cm。

3.1.3 管道铺设及安装

应由专业管道安装人员安装，管道铺设应平稳、顺直。管道各接口达到技术要求，管路安装完毕后，应进行加压试水，发现漏水等问题及时处理，确认整个管路封闭完好后方可进行回填。

3.1.4 水泵安装

根据设计和当地动水位较深的情况，农村供水采用深井潜水泵。

1) 安装时，在泵的出口接上一根短的泵管，用管夹板卡住短泵管的上端，用起吊设备将电机、泵体吊起放入井中，下落过程宜缓慢，确保电机及泵体不受碰撞。

2) 电缆用铰线捆牢在泵管上，且电缆应嵌在法兰盘的凹槽内。

3) 用另一个管夹板卡在另一泵管的一端，将泵管吊起来与下到井内的泵管相接，凹槽处应对准，然后稍稍吊起泵管，卸掉井口处的管夹板，把电缆嵌在凹槽内并捆好放入井中，用同样的方法，依次将所需的泵管全部下完为止。

4) 泵座与泵管连接，放在水泵基础上，上紧地脚螺栓，安装工作结束。

4 效益分析

4.1 社会效益分析

解决农村饮水安全工程项目建设是一项关系到农村人口的防疾病、保健康、谋福利、促进农村经济发展和造福子孙后代的伟大事业，是关系到社会进步的伟大事业，已深深得到广大农民的拥护和支持，是一项民心工程，解决农村人口饮水安全项目工程给广大农村带来了极大的社会效益，经济效益和环境效益。主要表现为: ①改善水质，减少疾病，提高了广大农民的健康水平，保护了农村劳动力; ②解决了多年来遗留下来的“吃水难”的问题，促进了农业生产的发展; ③促进农村经济发展。为改善农村生产、发展多种经营、提高经济效益，创造了有利条件;④密切了党群关系，历年来国家投入大量资金、物资进行农村饮水工程建设，体现了党和国家对广大农民的无比关怀和社会主义制度的无比优越; ⑤有利于农村物质文明建设和精神文明建设，对建立和谐社会起到了巨大作用。同时，农村人饮安全工程建设，需要施工队伍和大量的设备、材料等，对扩大内需、拉动经济有很大的促进作用。

4.2 环境影响评价

解决农村人口饮水安全项目建设，改善了农村饮水条件，控制了广大农村疾病的传播，提高了广大农民的健康水平，保护了农村劳力，促进了农业生产的发展。农村饮水条件的改善，提高了农村人民生活质量，有利于农村物质文明和精神文明的建设，对进一步改变农村面貌有着深远的意义。项目区地下水储量丰富，井点布设合理，井点取水对地下水位影响不大。

［1］中国水利水电科学研究院，中国水利水电科学研究院SL310—2004 村镇供水工程技术规范［S］.北京:中国水利水电出版社，2004.

［2］中华人民共和国水利部. 关于加强村镇供水工程管理的意见［S］. 北京: 中华人民共和国水利部，2003.

［3］中华人民共和国水利部. 中华人民共和国卫生部. 关于印发农村饮用水安全卫生评价指标体系的通知［S］. 北京:中华人民共和国水利部，中华人民共和国卫生部，2004.

［4］冶金工业部武汉勘察研究院. GB50296—99 供水管井技术规范［S］. 北京: 中国计划出版社，1999.

［5］全国爱国卫生运动委员会办公室. 中国农村给水工程规划设计手册［S］. 北京: 化学工业出版社，1998.

［6］北京市市政设计研究院研究所. CECS82—96.农村给水设计规范［S］. 北京: 中国水利水电出版社，1996.