神池县板井供水工程设计施工方案分析

白美华

（神池县水利水保站，山西 神池 036100）

1 工程概况

1.1 项目区概况

板井村位于神池县西南6 km 处，属太平庄乡。全村249户，户籍人口553 人，其中建档立卡贫困户116户，贫困人口256 人，全村现已脱贫。随着奔小康步伐的加快，村民用水量越来越大，村民迫切要求改造现有供水工程。

工程所在地属于温带半干旱大陆性气候，受季风影响和地形影响较为明显，干旱、寒冷、温差大，降雨量小，蒸发量大，降雨多集中在汛期，汛期雨量占全年降雨量的80%。年平均气温4.6℃，一月最冷，平均气温-13℃，七月最热，平均气温19℃，年平均降水量为481.3 mm，年平均日照时数为2 816.7 h，无霜期平均110 d。境内常年多刮偏西风，年平均风速4.1 m/s。

1.2 工程现状

板井村现状供水水源，是位于村北青山嘴的360 m深井，通过深井泵提水到村东南100 m3的水池，设两个集中供水点。因水池所处位置与靠自流供水的供水点高差较小，不能保持必要的水头，当水池处于高水位时，供水点出水量还可以，但随着水池水位的下降，供水点的流量也随之减少，不能满足村民要求。另一个供水点则靠水池内的加压泵抽水，因加压泵设计流量较小，另一个供水点出水量也不能满足村民要求。

项目总体布置：在村西较高地势新建100 m3高位水池，在青山嘴新建加压泵站，由泵站重新铺设提水管道，提水到高位水池，对输水管道进行改造，由高位水池自流到供水点，并扩建一处供水点。

工程需要新建100 m3钢筋混凝土水池一座，铺设DN 90 的PE 提水干管3 000 m，DN 50 输水支管200 m，泵站机坑一座10.5 m2，控制闸阀井5 座，工程概算投资59 万元。

2 工程需水量计算

2.1 用水量定额

根据当地人口增长情况，按照现有户籍人口553 人计算需水量，工程保持原来的集中供水点供水，全日供水。生活用水量标准（包括农家散养的猪、羊、禽类的饮用水量）根据《山西省农村供水工程设计要点（试行）》和《村镇供水工程技术规范》（SL 310—2004），以及水利部用水定额确定用水定额60（/P·d）。

2.2 设计水平年

设计水平年为2020—2025 年，设计年限5 年，人口增长率0%，供水普及率100%，供水保证率为97%。

2.3 供水范围

工程供水范围为板井村1 个行政村，设计受益人口553 人，居民生活用水量33 180 m3/d。大畜89 头，大牲畜最高日用水定额60 L/头·d；小牲畜1 000 头，小牲畜最高日用水定额15 L/头·d；牲畜用水总量20 340 m3/d。

2.4 用水量计算

供水工程的设计供水量，包括居民生活用水量、牲畜用水量、公共及建筑用水量、管网漏水量和未预见用水量。

公共用水量，取居民生活用水量的10%，公共及建筑用水量为5 352 m3/d。

管网漏失水量和其它未预见水量，按居民生活用水量、牲畜用水量10%～15%取值，本次设计取10%。管网漏失水量及其他未预见水量为5 352 m3/d。

用水总量计算结果为64 224 m3/d。

3 工程布置及设计

依据《村镇供水工程技术规范》（SL 310-2004）、《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL 252-2000），工程等级为Ⅴ级。

工程布置不改变原来的布置形式：从青山嘴水源井通过深井泵提水到新建的100 m3提水前池，在提水前池旁新建10.5 m2机坑1 座，在机坑内安装加压泵，通过提水管道将水提至村西高位水池。由高位水池通过输水管道自流到供水点供水。

提水工程由提水泵站、提水管道组成。

3.1 提水泵站设计

（1）机坑：机坑建在前池旁，其底部高程与前池等高，几何尺寸为3.5 m×3 m×4 m（长×宽×高），底部原土夯实，侧墙采用M 7.5 砂浆砌37 砖墙，现浇C25 钢筋混凝土15 cm 盖顶，预留65 cm×65 cm 进人孔，钢制孔盖。预埋DN 100 钢管2 根，DN 90 PE 管2 根。

（2）设备安装：在保证板井供水的同时，考虑邵家洼、冷饭坡的供水需求，在机坑内安装2 套加压设备，一套供板井，一套供邵家洼和冷饭坡，加压设备由控制闸阀、伸缩节、水泵、水表、压力表组成。

（3）水泵选型

①板井提水管道水头损失计算：

a.输水管道沿程水头损失

按照《村镇供水工程技术规范》（SL 310-2004），沿程水头损失计算公式如下：

i=0.000 915Q1.774/d4.774×L式中：i——管道沿程水头损失，m；

L——管长，3 000 m；

Q——流量，18 m3/s；

d——管内径，80 mm；

经计算，沿程水头损失为39 m。

b.板井提水管道局部水头损失计算

局部水头损失，按总沿程水头损失的10%计，为3.9 m。

综上，板井总水头损失：H=39+3.9=42.9 m。

②板井加压泵选型

经实测地面高差为110 m，水泵设计扬程H=110+42.9=152.9 m。

设计流量Q=18 m3/h。

所以，选择水泵型号为：50 CDL 18-15×10。

3.2 管道设计

管道系统包括：提水管道干管、输水管道及管道附属建筑物等。

（1）控制阀门井。管道的控制阀门井，可控制管道放水支口的开启及兼为检修阀门井，间距根据放水点及事故抢修允许的排水时间确定，具体位置应结合现状地形起伏，穿越障碍及连通管位置等综合考虑设置。

（2）提水管道管材选用PE 管，提水管道管径，按经济流速法计算，计算公式：

式中：D——管道直径，mm；

Q——管道设计流量，选用机井出水量18 m3/h；

vc——管道经济流速，对于水泵压水管道其经济流速，取1.5 m/s。

经计算，提水管道的管道直径为90 mm。

（3）提水管道管材选用DN 90 mm，1.6 MPad 的PE 管,输水管管材选用DN 50 mm，1.6 MPa 的PE 管，全部埋设于本区冻土深度以下。

3.3 管线纵横断面设计

管道埋深。本工程提、输水管线所处地区，历史最大冻土深度为2.3 m。为保证提输水管线的安全，满足正常工作的要求，将输水管线埋置于冻土深度以下，确定管线的管顶覆土厚度为2.3 m。

管道敷设与地基处理。本工程提水管道为了不占用耕地，沿河道岸边的小道布设，管槽开挖边坡度，初设为1∶0.33；要求管顶以上覆土厚度不小于2.3 m，管道四周要求回填细料土，管顶以上细料土厚度不小于0.5 m，开挖料含土多的，之上可直接采用开挖土料回填，开挖料含卵砾多的，回填时应将粒径较大的卵砾料挑拣后回填，要求土的压实度不小于0.95。

管线穿越道路设计。管道沿线2 次穿越道路，穿越邵家洼到虎鼻的道路，采用大开挖的方式通过，穿越板井回村的硬化路采用顶管方式通过。

3.4 管道附属建筑物设计

根据管线布置情况，提水管道末端设置控制阀门井1 座。

控制阀门井为半径1.2 m 的圆形结构，直径2.0 m，壁厚0.2 m，为M10 水泥砂浆砌砖结构，井壁外侧面用1:2 水泥砂浆抹面2 cm，井内壁侧设脚踏槽，井深随地面高程不同而变化，距地面0.5 m 处开始逐渐收口为内径0.8 m 的井口，井口设预制C20 混凝土井座和D 800 预制井盖，高于地面0.2 m。控制阀门井的地基要求夯实处理。

3.5 高位水池设计

高位水池设计根据需水量计算成果，考虑常住人口情况，设计高位水池为100 m3，水池采用钢筋混凝土矩形结构，几何尺寸随地形设计为9 m×3.7 m×3 m（长×深×宽）。

底部原土夯实后，回填10 cm 三七灰土，20 cm 素混凝土垫层，20 cm 钢筋混凝土。侧壁和顶部为20 cm钢筋混凝土。内部采用1∶1 沙浆抹面。开挖边坡系数采用1∶0.5，回填土要逐层夯实。顶部做50 cm 高女儿墙，侧壁预埋80 mm 的钢管三根，分别做为进水管、出水管和溢流管安装之用。进水预埋管距顶部距离不小于2 m，出水管距底部距离在10～20 cm 之间。顶部预埋DN 100 mm 钢管一根。预埋管长度视实际情况合理决定。

3.6 基坑设计

基坑几何尺寸为3.5 m×3.7 m×3 m（长×深×宽），底部原土夯实，做1 个直径60 cm，深1 m 集水坑，侧墙M 7.5 砂浆砌37 砖墙1.5 m，24 砖墙2.2 m。顶部现浇C 25 混凝土15 cm，预留65 m×65 m 进人孔，钢制孔盖。做50 cm 女儿墙与水池成一整体。