铜川市黄堡镇集中供水工程设计

韩国燕

（铜川市耀州区水务局，陕西 铜川 727100）

1 问题的提出

黄堡镇位于陕西省铜川市区境南部，面积84.5 km2，常驻人口2.3413 万人，漆水河、咸铜铁路和西铜高速等穿境而过，黄堡镇下辖李家沟、孟家塬、杜家塬、王家塬等15 个村委会和新市街、三道桥等4 个居委会。目前，铜川市黄堡镇现有供水管道多为上世纪七十年代铺设，管道老化、腐蚀、漏水现象十分严重，为解决黄堡镇居民生活饮水问题，安村供水工程于2005 年修建深井一眼，且受资金局限，供水工程仅修建了管理房和深井，并未完善管道，随着黄堡镇城镇化发展速度的加快和居住人口的增加，单井出水量已经无法满足居民生活用水所需，必须尽快新建集中供水工程，加强水资源统一集约化管理，彻底解决黄堡镇供水问题。

2 集中供水工程设计

2.1 水源的选择

水源选择是集中供水工程措施确定的前提，工程建设方案也会因水源类型的不同而不同。根据地形地貌，黄堡镇包括三大区域：一是渭河冲积、洪积平原区，面积为304.5 km2，海拔1256 m～1578 m，年降水量450 mm～550 mm，是由渭河及其支流龙王沟河所形成的河谷区，渭河支流漆水河河谷区地表水资源丰富，与黄堡镇直线距离0.74 km，可以作为黄堡镇集中供水的主要水源考虑。孟家塬到梁家塬一级阶地地下水水质较好，简单处理便能达到饮用标准，所以渭河冲积、洪积平原地区漆水河和地下水均可以作为主要水源；二是与关中北部土石山区相邻的黄土台塬区，面积为998.3 km2，海拔1545 m～2155 m，年降水量400 mm～470 mm，区域内沟壑发育、干旱少雨、植被稀少、水资源较为短缺，由于区内降水稀少，水资源十分匮乏，没有达到饮用水标准的水源可供使用，所以只能通过机泵方案从渭河冲积、洪积平原地区提水；三是中部川道地区，面积为645.5 km2，区内地表水和泉水资源丰富，但该区域地表水浊度、微生物指标及藻类指标超标。但泉水水质良好，可以简单处理后作为饮用水水源，而且泉水均能达到重力流供水要求，可以考虑选择水量适中的泉水向单个或几个村供水，但难以满足全区供水所需，故应从渭河支流漆水河引水作为主要水源。海拔2400 m～3200 m，降水丰富，主要为三条峪河、乍峪河过境产流区。由于不同区域水资源供给差异悬殊，所以不同区域内集中供水水源选择也应具体分析，择优确定[1]。

2.1.1 方案一：以渭河支流漆水河为主要水源

渭河支流漆水河位于陕西省中西北部，源于麟游县庙湾，后经麟游、永寿、乾县、扶风等县，在武功县境内白石滩与渭河交汇，漆水河全长148.7 km，比降均值3.98‰，流域面积39.17 km2，水资源总量可达1701 万m3，多年平均流量0.39 m3/s，漆水河是黄堡镇附近唯一的流域，水量丰富，且河谷区与黄堡镇直线距离0.74 km。漆水河上游群峰叠嶂，植被茂盛，年降雨量最高可达845 mm。水质检验结果表明，漆水河流域水资源除细菌指标超标外，其余指标均在《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)所规定范围内[2]，经水质处理后，能完全达到饮用标准，故应作为黄堡镇集中供水水源地之首选。

黄堡镇常驻人口2.3413 万人，居民最高日用水定额按55 L/(人·d)核算，人口增长率设定为1.2%，供水工程设计使用年限20 a，则居民生活用水量W1=60×2.3413×（1+0.012）20=1783 m3/d；公共工程用水按生活用水的10%核算，则W2=1783×10%=178.3 m3/d。供水管道漏失量及其他未预见水量所需按照10%核算[3]，则黄堡镇日需水总量为（1783+178.3）×（1+10%）=2157.43 m3/d。

根据漆水河流域安头水文站20 a 平均最小流量为统计样本及《渭南地区暨铜川市实用水文手册》的规定，通过皮尔逊三型曲线绘制不同保证率下最小平均流量关系图，见图1。横坐标90 所对应频率- 流量曲线上的流量就是P=90%保证率下漆水河流域最小平均流量。

图1 漆水河流域频率- 流量曲线

由图1 可以看出，漆水河流域安头水文站保证率P=20%的平均流量为1.58 m3/s，P=50%保证率下平均流量1.37 m3/s，P=75%保证率下平均流量1.11 m3/s，P=95%保证率下平均流量0.943 m3/s，比现有供水工程水量充裕，完全能满足黄堡镇当前常住居民生活用水、公共工程用水等水量需求。

2.1.2 方案二：以地下水为主要水源。

由《铜川市保康县水资源调查及规划报告》可知，黄堡镇地下水资源呈如下分布：孟家塬到梁家塬一级阶地是富含承压水，平均水位埋深31.5 m，最大埋深34.5 m，含水层厚度平均35.7 m。供水位置高，存在一定的开采难度，对于集中供水模式而言，无疑增大了工程布置难度和利用成本，所以就目前的技术水平和资金规模而言，难以作为黄堡镇集中供水水源。

2.2 取水头部及构筑物设计

根据漆水河拟建供水工程处地形地质条件，供水工程取水头部设在漆水河河谷区1013 m 高程处，并选用渗渠引水，经由提水管道先将河水引入855 m 高程处进水厂房吸水井，再由吸水井实现供水，见图2。在渗水管内安装市政工程所用铸铁雨水篦子，以提高孔眼率，增加孔眼渗水面积，降低造价。渗水渠设计长度7.8 m，取水口位置设计河面宽8.4 m，与河水垂直布设的集水渠设计尺寸长×宽×深为8.0 m×0.60 m×0.60 m，在集水渠上加设铸铁雨水篦子，再在雨水篦子上铺设一层孔径0.8 m×0.8 m 筛网。为保证供水效率，还应对渗水渠上游50 m 以内河道进行整治，确保河道顺直，水流与渗水渠全面接触，堤堰设置在渗水渠下游2 m 处，发挥抬高水位，保证引水量的作用。

图2 取水头部构筑物设计简图

2.3 输水管道设计

2.3.1 管道设计

根据《集中式供水工程设计基本要求》，本次集中供水工程提水泵站内采用4″钢管，提水泵站以外提水管道河口片采用Φ225 mmPE 管，河口片至高位水池段主管道采用长度385 m的Φ250PE 管以及长度1 km 的Φ150PE 管，所有管线均焊接连接，埋设于地下1.5 m 深。从铜川市黄堡镇集中供水工程现有供水条件来看，全部供水管道从漆水河河谷区开始向受水区供水，并经二级加压后到达黄堡镇新市街高位蓄水池，经重力式自流流至黄堡水厂，全部供水管道不设分支管道，不考虑流量支出。管道水力计算通过以下公式：

式中：d 为输水管道内径，mm；qv为体积流量，m3/s；v 为介质流速，m/s，管道内介质主要为氧气时，管道内压力等级≤0.1 MPa，介质流速v≤20 m/s；压力等级∈(0.1 MPa,1.6 MPa]，介质流速v≤10 m/s；压力等级∈(1.6 MPa,3.0 MPa]，介质流速 v≤7 m/s；压力等级＞10 MPa，介质流速v≤4 m/s。

已知管径和流速的基础上，用下式计算管道内输水流量：

式中：A 为供水管道过流断面面积，m2；ρ 为管道内介质密度，g/m3，本工程取 ρ=1.429 g/m3。

管段沿程损失按下式计算：

式中：l 为管道长度，m；d 为管道内径，mm；λ 为沿程阻力损失系数，本工程取 λ=0.020；γ 为介质重度，N/m3，取 γ=0.012 N/m3；g 为重力加速度，m/s2。

计算结果见表1。

表1 管道系统水力设计计算成果

2.3.2 水泵选型

根据以上对供水工程管道水力计算结果的分析，铜川市黄堡镇集中供水工程选用山西天海泵业公司所生产的400SS8O型水泵2 台并联运行，单机额定流量0.295 m3/s，额定扬程150 m，额定功率30 kW，泵站总流量可达0.590 m3/s。

根据黄堡镇集中供水工程设计要求，蓄水池构筑物调节有效库容应按日供水量最大值的30%～40%设计，则河口低压片区蓄水池有效库容300 m3，其他区域蓄水池有效库容100 m3～200 m3。在蓄水池出入口均设置阀门并布置对应的调节控制闸阀，在取水井内布置与引水管管径匹配的闸阀。

3 结论

在铜川市黄堡镇农村集中供水工程设计中，水源地的合理选择是工程设计的重点所在，黄堡镇之所以一直以来都未修建农村供引水工程，主要原因就在于区域内水源缺乏，现有的供水工程仅为安村2005 年所修建深井一眼，很难满足当前黄堡镇居民基本的生产生活用水所需。为此本文重点进行了水源方案的选择与论证，最终选定从渭河支流漆水河供水。漆水河是黄堡镇区域范围内唯一的地表水源，其与黄堡镇直线距离0.74 km，与地下水相比，开发成本低，水量充足稳定。黄堡镇农村集中供水工程实际运行效果良好，该取水方案可以作为类似农村供水工程水源选择的参考。