屯留区四个村饮水安全巩固提升工程建设方案

焦志丽

（长治市农村供水工程管理中心）

1 自然地理与社会经济概况

1.1 自然地理概况

长治市屯留区地处山西省东南部的上党盆地西侧，距长治市主城区20 km。地势西高东低，由西向东分别为山区、丘陵区和平川，从面积上看，大体各占1/3。北部与西部边缘为丘陵山地，地表冲沟发育，地形较复杂，沟底有零星基岩露出；中部有绛河贯穿，由西向东注入漳泽水库，以河谷阶地为主；南部地形平缓，主要地类为耕地。

屯留区属典型的大陆性季风气候区，四季分明，干燥多风。据区气象观测资料，年均气温9.2℃，极端最高气温37.2℃，极端最低气温-26.2℃。年均降水量519.0mm，最大年降水量917.0mm，最小年降水量414.0mm，6-9月降水集中，约占年降水量的72%，日最大降水量150.6mm（1989年8月16日）。年均蒸发量1 553.3mm，约为年降水量的3倍。年主导风向为西北风，平均风速1.2m/s，瞬时最大风速17m/s。无霜期180 d左右，最大冻土深度0.83m。

屯留区主要河流有5条，绛河最大，其余为谷河、岚河、交川河和鸡鸣河。绛河是海河水系漳河支流浊漳南源的一条最大支流，全长84.9 km，流域面积876.1 km2，其中屯留819.4 km2，主河槽纵坡2.1‰。

区域主要为第四系黄土所覆盖，仅在北部与西部的沟谷中有二叠系上统上石盒子组、石千峰组以及三叠系下统刘家沟组地层出露。主要含水层组为松散岩类含水层组和碎屑岩夹碳酸岩类含水层组。松散岩类含水层组由第四系沉积物组成，厚度变化较大，最大可达150余m，主要补给来源为大气降水，局部通过断裂破碎带直接补给，径流区和排泄区不明显，富水性差异较大，受地形控制明显，水位较浅，一般高于河水位，单位涌水量0.007 5-19.00 L/s·m，渗透系数0.01-24.00m/d。碎屑岩夹碳酸岩类含水层组，主要由砂岩、岩质泥岩夹煤层等组成，富水性较差，单位涌水量0.000 3-0.82 L/s·m，渗透系数0.04-1.74m/d。区域主要隔水层由第四系下更统隔水层、第三系上新统隔水层和碎屑岩层间隔水层组成。地下水补给方式主要是大气降水垂直补给、地表水渗漏补给，排泄方式主要为人工开采和垂直蒸发。区域浅层地下水流向由西向东排泄于浊漳河南源漳泽水库，深层岩溶水由西向东在辛安泉一带排泄，屯留区处于径流地段。

1.2 社会经济概况

屯留区国土面积1 142 km2，辖7镇4乡3个开发区和1个工业园区。总人口27.3万，以农业人口为主。耕地面积4万hm2，人均耕地0.147 hm2。2018年地区生产总值128亿元。

2 项目区供水现状与工程建设的必要性

2.1 项目区供水现状

屯留区2019年农村饮水安全提升工程，主要涉及3个乡镇的4个村，总户数799户，总人口2 227人，其中贫困户30户，贫困人口68人（详见表1）。各村目前供水现状如下：

罗庄村：水源为村内的2口人工浅井，深约10m，村内没有铺设管网，自来水未入户。村民在浅井抽水到储水器，然后运回家中使用，饮水极为不便，且现有水源出水量不足，无法满足村民用水需求。

表1 屯留区2019年农村饮水安全巩固提升工程区基本情况表

黑麻池村：水源为村边人工浅井，经提水至高位蓄水池，出蓄水池后经村内管线入户。现有水源出水量不足，无法满足村民用水需求，村内现有的30m3高位蓄水池及输水管线，年久失修，损毁严重，现已无法正常使用。

古城村：水源为村内自建的人工浅井，铺设有管网，现有水源出水量不足，无法满足村民用水需求。

赵家岭村：水源为与醋柳脚村共用一眼机井，经提水至高位蓄水池后铺设管线至村内管网供水。现有水源出水量不足，无法满足村民用水需求。

2.2 工程建设的必要性

2.2.1 全面建成小康社会的需要

历史已经进入了高质量发展的新时代。随着我国综合国力的显著增强，人们对美好生活的向往日益强烈，对生活质量已经从低层次的“有没有”转向了高层次的“好不好”。十八大以来，党中央把贫困人口的全面脱贫，作为2020年全面建成小康社会的底线任务和标志性指标。为了全面建成小康社会，屯留区委、区政府根据当地实际，将农村饮水安全作为水利扶贫攻坚的头号工程，科学规划，加快实施。由此可见，解决罗庄村等4个村的饮水安全十分必要。

2.2.2 统筹城乡发展的需要

以城镇带动农村是统筹城乡发展的突破口。为使“工业反哺农业、城市支持农村”战略方针得到真正落实，需要改变城乡二元结构，缩小城乡发展差距，实现农村经济社会全面发展。“十三五”期间，水利部门实施的“农村饮水安全巩固提升工程”，就是统筹城乡发展的重要环节。针对屯留区罗庄村等4个村水源没有保证、难以实现饮水安全的情况，尽快解决水源不足的用水矛盾，也是统筹城乡发展的具体落实。

2.2.3 实施脱贫攻坚的需要

中共中央在“十三五”规划中提出，要实施脱贫攻坚工程，通过精准扶贫，因人因地施策，提高扶贫实效；扩大贫困地区基础设施覆盖面，因地制宜地解决通路、通水、通电等问题。项目区共有贫困户30户，贫困人口68人，虽然占比不大，但也不能拉下。从脱贫攻坚角度看，解决贫困人口的饮水安全也很必要。

3 饮水安全巩固提升工程建设方案

经过多次实地勘察、测量和收集相关资料，对项目区进行调查分析判断，提出了更新水源，对相关设施、管道进行新建和维修，提高供水保证率实施方案。工程实施后，可以有效改善项目区的水源水量不足和保证率不达标等问题。

3.1 工程标准与具体要求

根据《山西省农村供水工程设计要点（试行）》和《村镇供水工程设计规范》的规定，村镇供水工程近期设计年限宜为5-10 a，远期设计年限宜为15-20 a。结合当地发展情况实际，本工程设计年限15 a，设计水平年为2033年。具体要求如下：

（1）水质。供水水质力争符合国家《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）的要求。在水源奇缺的地区，应符合《农村实施<生活饮用水卫生标准>准则》的要求。

（2）水量。根据我国农村生活用水量标准，结合屯留区项目区的实际，参照《村镇供水工程技术规范》（SL687-2014），最高日用水量采用每人每天60 L计算，大牲畜每头每天的用水量不低于60 L。

（3）水压标准。配水管网中用户接管点的最小服务水头，单层建筑取10m，双层建筑取12m，二层以上每增高一层增加4m。用水户水龙头处的最大静水压力不超过40m，超过时采取减压措施。

（4）方便程度。集中供水工程尽可能到户，无法做到供水到户时，人力取水时间不超过10min，特殊地区不超过20min。

（5）供水规模。该供水工程属于小型集中供水工程V型。工程建设可改善2 385口人（设计水平年人口预测数，人口自然增长率按4.56‰考虑）及部分牲畜的饮水安全，设计总提水流量41.49m3/h，最高日给水总量为15.67-156.04m3/d，年平均供水总量为10.09万m3。

（6）供水保证率。达到90%以上。

3.2 工程总体布置

3.2.1 侯家山提水工程

包括上莲开发区罗庄村和黑麻池村。罗庄村水源为新凿机井，安装井泵，配备管理房、控制设备及输电线路等。铺设PE加筋管D63（4.0MPa）输水管线至新建50m3高位调蓄水池，从高位水池铺设Φ50PE（1.6MPa）配水干管至村内。根据村内实际情况，在管道布置排水阀门井、排气阀门井、分水阀门井、减压井、集控水表井，建设入户管网。

黑麻池村水源为新凿机井，安装井泵，配备管理房、控制设备及输电线路等。铺设Φ50PE（1.6MPa）输水管线至新建50m3高位调蓄水池，从高位水池铺设Φ32PE（1.6 MPa）配水干管至村内，管道布置排水、排气、分水、减压、水表等设施，建设入户管网。

3.2.2 古城提水工程

李高乡古城村水源为新凿机井，安装井泵，配备管理房、控制设备及输电线路等。铺设Φ90PE（1.6MPa）输水管线至村内管网，支管采用Φ63PE管，根据村内实际情况，在管道布置排水、排气、分水、减压、水表等设施，建设入户管网。

3.2.3 赵家岭提水工程

吾元镇赵家岭村水源为新凿机井，安装井泵，维修管理房、配备控制设备及输电线路等。铺设Φ63PE（1.6MPa）输水管线至新建50m3高位调蓄水池，从高位水池铺设Φ50PE（1.6MPa）配水干管至村内。管道布置排水、排气、分水、减压、水表等设施，

3.2.4 供水模式与工艺

该项目区供水系统采取无塔供水，由变频柜对水泵进行变频调速，根据用水量变化来调节水泵的转速，通过改变水泵转速来保持供水系统压力的稳定。其供水工艺流程为：水源井→水泵→输水压力干管→分水阀门井→供水入户。

3.3 取水工程设计

3.3.1 水源井深与出水量

水源井深根据当地地质条件确定，出水量根据各项最高日需水量，计算水源井满足饮水需求的最小出水量。罗庄村和黑麻池村，井深均为220m，设计流量均为5 m3/h；古城村，井深220 m，设计流量20m3/h；赵家岭村，井深100m，设计流量5m3/h。

3.3.2 井深结构

（1）凿井井径。设计的4眼水源井，出露的地层为亚黏土、轻亚黏土、粉砂层及砂卵（砾）石覆盖层，覆盖层以下为砂岩与紫红色泥岩互层分布。根据以上地质情况，确定水源井0-80m时开口孔径311mm，80-180m时开口孔径273mm，进入180m后变径为244mm至终止。

（2）封闭位置及材料。为防止松散层地表及浅层地下水不良水体渗入井内，0-200m松散层采用黏土封闭，松散层与砂岩层交接变径处水泥砂浆封闭。

3.3.3 井管选用及安装

成井井径根据设计出水量、地层岩性等确定，依据《管井技术规范》（GB50296-2017）规定，设计井管采用钢管。由于水源井地层不稳定，井管安装从井口以下1.2m开始安装。井深220m时，安装井壁管均为219m。井深100m时，安装井壁管99m。

3.3.4 下卧式井台井罩

机井井台井罩为下卧式，采用M7.5水泥砂浆砌砖结构，直径2 000mm，壁厚0.24m，井台内外墙均用1∶2水泥砂浆抹面。基础采用C20混凝土，盖板为C20钢筋混凝土预制板，对接缝采用水泥砂浆勾缝。

3.3.5 井房及前池管理房

新打井后修建井房；在新建前池后修建前池管理房；井房及前池管理房采用砖混结构，基础为条形基础，屋顶为坡屋顶。井房A：长6.5m，宽4m，建筑面积26m，加院围墙；井房B：长3.5m，宽4m，建筑面积14m2。

3.4 输水工程设计

3.4.1 输水线路

罗庄村从新凿机井，铺设PE加筋管D63长1 260m输水管线至新建50m3高位调蓄水池；黑麻池村从新凿机井，铺设Φ50PE长300m输水管线至新建50m3高位调蓄水池；古城村从新凿机井，铺设Φ90PE长2 500m输水管线至村内管网；赵家岭村从新凿机井，铺设Φ63PE长1 000m输水管线至新建50 m3高位调蓄水池。

3.4.2 管材选择

供水管材选择根据设计内径、设计内水压力、铺设方式以及地形、地质、外部荷载、施工和材料供应等条件，经技术经济比较后确定：管道埋设方式采用地埋，地埋管材采用PE管、钢管等。

钢管具有耐高压、韧性好的特点，一般管壁相对较薄，管段较长，具有重量轻、运输方便、接头少等优点，适宜于地形复杂地段和穿越各种障碍物。但钢管价格较高，耐腐性性能较差，使用寿命相对较短，需对管道的内外壁进行防腐处理。

PE管材无毒、质量轻、韧性好、可盘烧、耐腐蚀，在常温下不溶于任何溶剂，低温性能、抗冲击性和耐久性均比聚氯乙烯好，宜用于饮用水管。但PE管强度较低，适用于压力较低的工作环境，且耐热性能不好，管壁易受尖锐物体损坏，不宜明管铺设。

根据工程所在区域的地形特点和气候条件，综合考虑管材管件的性能特点、价格、施工费用、使用年限和维修费用等因素，确定罗庄、西岭采用钢管，其他采用PE管。

3.4.3 输水流速

采用经济流速，参照《山西省农村供水工程初步设计要点（试行）》及有关规范要求中经验数值，输配水管网中经济流速为0.6-1.2m/s，本项目工程设计取1.0m/s左右。

3.4.4 配套水泵

项目区水泵的设计扬程分两部分计算：一是从井口至调节蓄水池的总杨程；二是井泵将水提至井口的总扬程。根据计算结果：罗庄村选用175QJ5—310型水泵，功率18 kW；黑麻池村选用175QJ5—200型水泵，功率12 kW；古城村选用175QJ20—200型水泵，功率30 kW；赵家岭村选用150QJ5—150型水泵，功率10 kW。

3.4.5 调节构筑物

罗庄村、黑麻池村和赵家岭村，须新建调节蓄水池；古城村蓄水池基本完好，但有渗漏现象，需对其进行维修。蓄水池外侧，设置防护网进行保护。新建蓄水池结构尺寸、配筋，参照国标圆形钢筋混凝土蓄水池标准。

3.4.6 管道纵横断面

大部分设计管线敷设在山坡、田间和林地等，外部荷载不大，敷设深度只考虑冻土深度，适当考虑雨水冲剧，管顶覆土不小于1.2m。

管道单管铺设管槽开挖断面底宽取0.5m，双管铺设管槽开挖断面底宽取0.6m，三管铺设管槽开挖断面底宽取0.8m。土质段开挖边坡取1∶0.2，砂砾石段开挖边坡铅直。

管道应埋设在未经扰动的原状土层上，管底回填采用细粒土分层回填，每层厚度100-200mm，土中不得含有大于50mm的砖、石等硬块，压实度≥95%；管顶回填土料、厚度同管底，一般压实度＞90%，管顶正上方部位压实度85%±2%。如遇软弱不良地基埋设管道时，应进行铺设砂层处理，砂垫层厚度不应小于0.1m。

在管道纵向变坡、横向转弯处及水平段，间隔每100m设置镇墩，采用C20混凝土结构，尺寸为0.5m×0.5m×0.5m。

3.5 配水管网

罗庄村配水干管采用PEФ50，长度4 000m；黑麻池村配水干管采用PEФ32，长度800m；古城村配水干管采用PEФ90，长度2 500m；赵家岭村配水干管采用PEФ50，长度200m。

3.6 管道附属建筑物

3.6.1 控制阀井

圆形砖砌井，井深1.2-1.5m，壁砖砌体采用M7.5水泥砂浆砌筑，井盖采用直径700mm球墨铸铁。底板碎石垫层，阀门支墩采用C15混凝土现浇，井内壁采用1∶2水泥砂浆抹面。阀门井井口高出地面5-10 cm，控制阀门采用手动法兰式伸缩蝶阀。

3.6.2 排气阀井

在管道凸起处设置排气阀门井，内设复合排气阀，在供水时可以排气，在退水时可以补气。

3.6.3 排水阀井

在管道最低处或末端设置排水阀门井，内设闸阀、排水管等，在工程检修时可以排空管道内存水。

3.6.4 分水阀井

在管路分岔处或连接处设置阀门井，作为分水、配水、检修等用途。井内按照不同功能设置三通、闸阀等设备管件。

3.6.5 减压井

其作用是自动降低管路工作压力，可将阀前管路较高的液体压力减少至阀后管路所需的水平。

3.6.6 水表集控井

水表井净深1.25m，配件包括水表、锁闭阀、闸阀及分水器等，需调试合格后才能进行安装。

排气、排水、分水、减压等阀井构造同控制阀井。

3.7 工程量与资金筹措

3.7.1 主要工程量与材料用量

土方工程28 046.61m3，石方工程372m3，混凝土191.84m3，钢筋制安9.53 t，模板制安651.62m2，砌砖288.05m3，安装PE管道40 350m。主要材料用量：水泥84.79 t，钢筋9.53 t，汽油2.64 t，柴油4.68 t，砂子64.46m3，碎石180.91m3。

3.7.2 工程预算

预算总投资542.78万元，其中建筑工程费357.27万元，机电设备及安装工程费30.22万元，管道设备及安装工程费97.52万元，临时工程费12.13万元，独立费用29.83万元。

3.7.3 资金筹措方案

工程建设资金，50%为山西省2019年农村饮水安全巩固提升工程第三批债券资金，50%为区（县）级财政投资。