定边县学庄乡集中供水方案探析

宋小平

(定边县水土保持工作站，陕西 榆林 718600 )



定边县学庄乡集中供水方案探析

宋小平

(定边县水土保持工作站，陕西 榆林 718600 )

摘要：地处白于山区的定边县，水资源贫乏，当地群众吃水困难。本文以学庄乡为例，分析了当地自然概况和群众饮水情况，对农村饮水中普遍存在的水质不达标、水量稀少、取水不方便等问题进行了探讨，从水源选择、供水工艺、供水系统、取水井设计、调节构筑物，及配水工程等方面，因地制宜地提出农村集中供水工程建设方案，以满足当地群众需求，推动社会经济发展。

关键词：学庄乡；农村供水；集中建设；工程；工艺；设计

陕西省西北角的定边县，总面积6863.7 km2，人口33万人，属温带半干旱大陆性气候，特殊的地理条件及气候环境造成定边县水资源贫乏，分布极不均匀，人畜饮水极为困难[1]。学庄乡位于定边县白于山区中段，是陕西省严重缺水地区之一，也是高氟苦咸水分布区。多年来，省、市各级政府一直把解决当地人畜饮水问题作为民生工程来抓，充分重视。通过“探采结合井工程”“甘露工程”等多种措施，在一定程度上缓解了当地的人畜饮水困难。但是由于自然条件限制，当地群众基本是靠天吃水，且水量水质得不到保证，遇到干旱季节，还须到几十公里外的村镇买水，人畜饮水十分困难，严重影响了当地群众的正常生活和身体健康，同时也极大地制约了地方经济的可持续发展。

1供水现状及存在的主要问题

1.1供水现状

学庄乡位于定边县城东南约74 km处，总面积400 km2，全乡人口密度平均31人/km2。境内地域辽阔，地形地貌复杂，丘陵沟壑纵横，梁峁涧台等山区地类齐全，生态环境脆弱，水土流失严重，海拔在1300～1600 m之间，全乡辖15个行政村，140个村民小组，5个机关单位，人口13 262人。多年平均降水量317 mm，年平均蒸发量为2491 mm，为年平均降水量的7倍以上。目前，当地群众生活用水主要靠两眼约100 m深的山间涧地高氟、苦咸水井供水。

1.2存在的问题

(1)水质不合格。学庄乡一眼水井是乡政府院内机井，溶解性总固体高达3.28 g/L，总硬度为1076 mg/L，碳酸盐1.5 mg/L，硝酸盐55 mg/L；另一眼是学庄村黄庄组机井，溶解性总固体高达0.91 g/L，总硬度为1076 mg/L，碳酸盐2.5 mg/L，硝酸盐75 mg/L[2]。两眼水井水质均不能满足《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)，既影响了群众的身体健康，也阻碍了当地农村经济的发展。

(2)不能满足当地社会经济发展需求。两眼水井均是人工拉水，从水量、用水方便程度等方面均不能满足社会经济发展要求[3]。

(3)群众用起来极为不便。由于群众居住区离水源地较远，拉水不仅浪费人力，也浪费时间，用水极为不方便。

2供水方案

2.1供水任务

规划供水范围为学庄乡所辖的学庄集镇、黄掌、张河湾、南湾和徐兴庄5个村组，现状年人口4630人，到设计水平年2020年，供水范围内总人数将达到4867人，供水规模为300 m3/d，属于Ⅳ型村镇供水工程。

2.2水源确定

学庄乡位于白于山北坡黄土覆盖的中低山丘陵区，由于现有地表水资源距离较远，无引水条件[2]。因此，取水水源只能选择水量较大的深井。按照项目区地下水资源的储量情况，该地区地下水水量充沛，储量大，水质良好，宜作为供水工程水源。根据已成水井抽水试验，单井出水量300～500 m3/d，水量满足供水要求。已成取水水源井位于定边县学庄乡学庄村，井口地面高程为1557 m，井深约为1000 m，以揭穿白垩系洛河组含水层为终孔层位。拟成井口径：①第四系覆盖层钻孔口径500 mm，下入φ377 mm×7 mm钢制螺旋井壁套管，管外水泥灌注。②上中部基岩段钻孔口径345 mm，下入φ273 mm×7 mm钢制螺旋井壁管，管外水泥灌注。③最终成井段钻孔口径为245 mm，裸眼成井。对水源水样所进行的化验结果表明，水源水质符合《生活饮用水水源水质标准》(CJ 3020-93)的要求。该水源33项检验指标，除部分(浊度，硫酸盐、氯化物)超标外其余各项指标均达到合格标准。因此为了提高该水源井供水水质，需对该水源水质进行消毒处理。并需增加必要的水过滤净化处理设施。

综合上述分析结果，该水源是项目区解决人饮用水矛盾的最优水源工程。

2.3供水系统选择

根据水源选择，结合供水对象、分布范围，该供水区地形变化大，供水对象较为分散，且高程变化较大，按照工程布置原则及要求，为满足经济合理、可靠性高等要求，拟定该供水工程可供选择的供水方案主要有两种。

方案一：集中供水。即从水源井取水，由输水管道送入配水厂进行集中处理，再由提水泵通过配水管网输水至各个供水点。根据供水区的地形地貌条件，采用该方案，泵站的设计需要满足供水区内最不利点的水压要求，致使部分村供水扬程高，损失大，管道压力加大。但采用该方案利于建筑物布置，布置紧凑，工程易于修建，运行单一、维护管理方便，供水水质有保证。

方案二：分区供水。根据该供水区地形条件，采用分压分区供水。即不同的供水对象采用不同方式的供水，满足自流压力的对象采用自流重力输水，村庄分散压力较大的村庄采用局部加压输水；采用该方案，合理地利用供水区地形条件。但采用该方案，不利于构筑物布置，工程不易实施，且工程存在重力供水、加压供水两种形式，运行相对复杂，维护管理不方便，供水水质难以保证。另外，该方案运行费用及投资较高。

经综合比较，从长远考虑，本次设计采用集中供水方案。即在水源井处通过潜水泵将水送入净水厂，在净水厂内经过综合处理后加压通过配水管网，送至各用水户。

2.4供水工艺

水源井井位在学庄乡附近的塬面上，为已成工程；塬面高程1557 m。为方便管理，节约土地，设计净水厂与水源井紧邻布置，水厂占地2.4 hm2。水处理流程为：井水→压力管道→全自动钠滤供水系统→清水池→加压泵站→管网。

净水厂位于从学庄乡向塬面通行的道路旁，主要构筑物包括净化车间一座，内设全自动钠滤净水系统(300 m3/d)，100 m3蓄水池一座，100 m3清水池一座。主要建筑物包括仓库18 m2、办公楼77.14 m2(其中化验间18 m2)。为了方便运行管理，将消毒设备和钠滤供水设备布置在同一车间内。净水车间采用单层砖混结构，室内地面高程为1557.2 m，净水车间建筑面积为16.24 m×4.74 m=77 m2。厂内各建筑物之间的道路采用混凝土路面，主路宽为4.0 m，其余路宽2.0 m。其余空地用树、花、草进行绿化。

本工程最高日用水量为300 m3/d，设置清水池2个，总容积为200 m3，约为最高日用水量的67%，调蓄容积较大的原因是本工程采用隔膜压力罐加压，水泵只在压力不够时启动，为节约能耗，各加压泵需要有一定的调蓄容积满足水泵的稳定运行。

配水管网均沿村间的道旁布设，管道埋深不小于1.5 m，一则尽量少占用农户耕地，避免农业耕作或挖土平地可能对管线的危害；二则方便施工、维护和管理，有利于工程安全运行。管网全线均为黄土地基，线路可靠稳定，在施工上不存在困难。管线穿越乡间和村间道路时采用埋设套管的方式，以便于今后的维修或更换。管道材料除水泵进、出水管和与设备连接的管段采用钢管外，其余均采用硬聚氯乙烯(PE)给水管，管材公称压力为1.0 MPa。

2.5供水系统设计流量

水泵工作时间24 h，通过清水池及隔膜压力罐的调节，向用户全天供水。供水系统各部分设计流量及其计算依据见表1。

表1　供水系统设计流量表

2.6取水井工程设计

根据项目区水文地质资料，结合已成井情况，设计井型为机井，井径0.4 m，管径0.377 m，井深1000 m，单井出水量为300～500 m3/s。进出水管均按固定形式安装，采用无缝钢管，配长21 m出水管。水泵选择200QJ20-450/34型水泵1台。井输水系统由井泵、输配电、压水管、蓄水池等组成。由水泵输水，经蓄水池与输水管道连接，将水源送入净水车间。

2.7调节构筑物

根据配水和逐级增压需要，共设两个清水池，清水池容积参考其所控制的供水范围的用水量适当确定，两个池的总容积为200 m3。两个清水池均采用圆形钢筋混凝土封闭结构，水池底部采用3∶7灰土基础，池壁外侧砌筑M7.5浆砌石，以兼做池壁的外模和水池保温体，池顶覆土厚0.5 m。

2.8配水工程

配水管网除学庄集镇外，均采用树枝状布置，所有管线均沿乡间或村间的道旁埋设，埋深在地面以下1.5 m。配水管网中有前置调节构筑物时，在管道凸起点设自动进(排)气阀。在主管与支管的节点处设置阀门井，以便在支管检修时不影响主管供水，使主管能分段检修，分段运行。管道在进村处设置阀门井及水表井，以便计量和管理。

2.9供配电设计

本工程电气设计包括水源井、净水车间设备、加压泵站和管理站所有用电负荷的配电设计。在净水厂设置管理站、净水车间、加压泵站和低压配电室，用电负荷主要为水源井、净水车间设备、加压泵站和管理站用电。在净水厂内已架设一台100 kVA油式变压器，10 kV线路已由1.8 km外高空架设接入，直接引入变压器，再由此变压器给净水厂内所有用电负荷供电。10 kV电源点定为由1.8 km外高空架设接入的10 kV线路T接供电，紧邻净水厂，导线型号LGJ-35。此电源给净水厂内全部用电负荷供电。

3结论

长期以来，定边县农村群众生活用水极其困难，严重影响着群众生产生活和社会经济的发展。因此，解决该区农村饮水安全问题具有重要的社会意义和经济价值，是解决民生问题的重要举措。学庄乡集中供水工程在定边县农村集中饮水工程建设中具有代表性。文章从饮水水源确定、供水系统选择、供水工艺及建设工程等方面，提出科学的建设方案，为其他农村供水工程建设提供借鉴，可有效解决当地群众饮水困难。

参考文献：

[1]候喜杰.定边县城供水现状分析及水务市场化管理研究[J].低碳世界，2015(22)：88-89.

[2]李贵娟.定边县周台子地区地下水水化学演化规律研究[D].西安：西北大学，2010.

[3]陈江红,李怀志.浅谈引黄供水工程是改善定边县氟病区人畜饮水问题的根本途径[J].科技资讯，2011(34)：398-399.

中图分类号：U664.5+92

文献标志码：A

文章编号：2096-0506(2016)01-0071-03

作者简介：宋小平(1978-)，男，工程师，主要从事水土保持工作。E-mail：2109383317@qq.com