王文常
(黑龙江省牡丹江市阳明区磨刀石镇水利站,黑龙江 牡丹江 157037)
磨刀石镇团山子村位于磨刀石镇东部,距磨刀石镇镇政府10 km,总面积34 km2。团山子村现有耕地面积6364 亩,161户,人口714 人,2018 年人均收入11251 元。该区座落于301国道南侧,人口相对集中。本项目的供水对象是全村714 的人,在村学校上游打井,拟解决居民161 户,总供水数714 人的饮水安全问题。镇区饮水由六里地引泉提供自来水,团山子村引泉地与项目区有山相隔,水源不能得到保障,饮水条件极差,是单井单屯饮水工程,不安全类型是水量不足。由于团山子地处半山区,原来大部分的群众皆在自家的住房边打井取水,随着打井数量的增多和用水量的逐渐增大,地下水位下降,很多的自备井干涸,很多人家只有采取人工挑水解决吃水的问题,给人民群众带来极大不便。本文根据团山子村饮用水现状,对其供水工程建设进行探讨。
该项目地形、地貌并十分复杂,地势落差大,80%居民饮用水的水源卫生条件差,90%以上的居民用水户不能充分得到保障,部分饮用水含氟超标。据调查,团山子村自来水工程由于建设较早,管路的管材是钢管,管路的管径设计不尽合理,有的是管埋设太浅,局部地区冻害严重。主管道多年沉积水垢,管径变小,水流量减少,当初设计标准低,满足不了日益增长的人畜饮水需求,原始施工技术不过关,日益老化的管件四处漏水、跑水,基础设施不够完善,各项设施条件差,且水质超标,主要体现在矿物超标,工程无净化设备。项目完成以后,可解决该地区的安全用水条件差的问题,有效地改善居民饮用水的卫生安全问题,最大限度地保证居民生活用水的正常供应,积极促进团山子村的经济发展和保障社会稳定。
农村饮水安全工程建设的关键是水源选择。首先在水源选择上应考虑水量充沛、水质良好、用水方便、便于水源地保护等原则。其次水源位置要靠近主要用水区域,配水主干线水量分配均匀,整个供水系统布局合理,保证用水区水量充足。还要输水管路选择时应综合考虑地形、地质、地貌等条件将线路布置成最短的直线,并考虑供水安全、降低工程投资、便于施工及管理。
团山子村以深井为水源地,该村属平原地区,供水方式采用水塔的供水,水塔地面高程62.00 m,配水管道总长度为1768 m,全村共有 161 户,714 人,猪 600 头,牛 28 头,马 40匹,生产集中用水量为0.14 L/s,管道材料采用PVC 塑料管。为满足供水压力需求,计算各节点的自由水压和水压线标高,判断塔高是否满足设计要求。
2.2.1 计算方法
1)根据用户的用水量计算出最高日、最高时用水量。
2)确定端点或者最高点的自由水压。
3)在平面上定出干、支、分管线位置,对交叉的管线交点(也称为节点)进行编号,并测量各节点的地面高程。
4)量出各节点间点的长度。
5)计算出各管段的沿线流量,其公式如下:
式中:Qm为沿线流量,L/s;q 为流量比;L 为任一管段长度,m;Qg为最高时流量,L/s;Qz为集中流量,L/s;LZ为供水管线总长度,m。
6)计算各节点流量:Qπ=1/2x,其中x 是管段流量。连接于该点上各管段沿线流量∑Q沿。
7)计算任一管段的流量。其公式如下:
式中:Qr为任一管段的流,L/s;Qc为传输流量,L/s。
8)根据流量和经济流速选择管径。
9)根据各管段的水头损失和地面高程,确定水泵扬程和调节构造物的高度或者压力罐的工作压力。如水塔水箱底高度计算公式如下:
式中:H塔为水塔水箱底高程,m;H 为控制点自由水压,m;∑h为控制点到水塔沿程水头损失,m;Z 为控制点的地面高程,m;Z塔为水塔地面高程,m。
2.2.2 计算结果
1)用水量计算,计算结果见表1[1]。
表1 用水量计算成果表
2)高日用水量及最高时用水
高日用水量:
最高时用水:65.3/24×4=10.9 m3/h=3.03 L/s。
3)流量比
设计端点或供水最高点自由水压为10 m,管网布置为枝状。
4)沿线流量
以2-3 管段为例,沿线流量:
其他各管段沿线流量计算结果见表2。
表2 沿线流量计算结果表
5)管线的计算流量
管线的计算流量推算应从最末端向水塔或者水源方向推算,推算出总的管线计算流量应等于总输水量。
6)节点流量
节点流量计算结果见表3。
表3 节点流量计算表
7)计算各段直径
各段流量已经算出,则用各管段的计算流量来计算各段管径。计算水塔高度值和各输水管线的管径。水源地的地面高程为 62 m,H塔=H+∑h+Z-Z塔=10.00+2.34+0.47+0.51+0.57+0.55+58.00-62.00=10.44 m,所以水塔的高度值为62.00 m+10.44 m=72..44 m。各段直径计算结果见表4。
表4 沿线管径计算结果表
经济流速查表5 的塑料管水头损失表,如1-7 段计算流量为0.15 L/s,管径 Dg 为 25 mm,查表得1000 i 为 12.33 m,因管径小于规定范围,故无需对流量和流速进行校正。估算188 m 的水头损失为:h=188×12.38/1000=2.32 m,其他各管段的水头损失依次类推,求各节点的水压线标高和自由水压,计算出的各节点自由水压都符合要求,则计算完成,如果有个别节点自由水压达不到要求,说明选择控制点位置不对,为了满足用户的压力要求,必须重新计算或者直接提高塔的高度。
表5 塑料管水头损失表
以离水源较远的节点10 为控制点。该地面高程58.00 m,自由水压为10 m。水塔底高程采用下式计算:
以此压力为准,逐点计算各节点的自由水压和水压线标高,设计方法是用0 点的水压线标高减去沿任一管线的水头损失,就等于该点水压线标高,再减去该点的地面高程。以节点8为例,其自由水压为:72.44-0.55-0.57-2.34-52.90=16.08 m。该地面的高程是58.0 m,要求自由水压为10 m,所以10 点的水压标高线是58.00+10.00=68.00 m。各节点的自由水压和水压线标高计算结果见表6。说明设计参数可以满足供水要求。
表6 各节点的自由水压和水压线标高计算结果表
磨刀石镇团山子村地处半山区,饮水条件极差。为改善饮水的现状,使居民能够及时、方便地获得足量、洁净负担得起的生活饮用水,有必要建设安全饮水供水工程,根据现状提出具体的工程建设方案。工程的建设后,可解决714 人的生活和生产用水安全问题,减少了各类疾病的发生,提高了广大居民健康水平。许多农户因为有了饮用水,办起了“农家乐”等旅游项目,增加了农民收入,随着农村饮水安全问题的解决,促速了农村生活环境的改善,许多农村家庭配用了卫生洁具、洗衣机,太阳能热水器,一些农户利用供水工程在村街道周国、房前屋后植树种花,美化环境,家家户户的院子里种上了新鲜蔬菜,有的还在院落里种上了花,农村的生活环境发生显著的改观,农村生活方式也发生了变化,增强了农民自豪感,缩小了城乡差距。