凤泉区分将池村饮水安全巩固提升工程设计

赵海栋

(新乡市天然文岩渠管理处，河南 新乡 453000)

1 基本情况

凤泉区位于河南省新乡市北部10km，太行山余脉凤凰山南麓，地处E113°5″-113°57″，N35°21″-35°26″，东与卫辉市毗邻，西与新乡县、北与辉县市接壤，汲詹公路、济东高速、京广铁路横穿全区，辖2街道2乡1镇38个行政村8个社区，总面积115.64km2,人口14.6万人。分将池村位于凤泉区潞王坟乡北，辉县市、卫辉市、凤泉区三个县市交界处，全村总面积6.007km2,5个村民小组。

2 工程规划

饮水安全工程规划供水范围为分将池村，涉及分将池村2200人。分将池村深层含水层(200m以下)作为供水水源，村西新建供水站1处，新打水源井1眼，由水泵送至气压水罐，通过供水管网将水输送至各用户。供水管网充分利用分将池村自然地形条件，尽量沿道路两侧布置，缩短供水路线，节约工程投资，便于工程管理及检修。包括取水工程、净水工程、输水工程及配水工程4部分。

3 工程设计

3.1 需水量设计

3.1.1居民生活用水量

分将池村2200居民最高日生活用水量标准作为计算依据，则最高日用水量为：

W=P×q/1000
P=P0(1+γ)n

(1)

式中：W为最高日用水量，m3/d；P为设计用水人口；P0为管网覆盖范围内的现状常住人口数；γ为设计年限内人口的自然增长率，取0.7%；n为工程设计年限，取15a；q为最高日居民生活用水标准，根据凤泉区实际情况确定为60L/(人·d)；

W=2200×(1+0.7%)15×60×(1+15%)/1000=168.54m3/d。

3.1.2 最高日最高时用水量Wh

Wh=Kh×Wd/T

(2)

式中：Wh为最高日最高时用水量，m3/h；Kh为时变化系数，全日供水工程取2.3-3.0，取为2.4；T为每日供水时间，为24h。

Wh=Kh×Wd/T=2.4×168.54/24=16.85m3/h。

3.2 配水工程设计

3.2.1 配水管网布置原则及要求

配水管网主要布置计算主干管。根据用水要求，管网覆盖分将池村用水区，保证2200用户日常用水，凤泉区分将池村居民每人每天平均用水量60L，最高自由水头确定为12m。供水主干管走向，沿分将池村现有道路敷设。主干管布置时应预留一定空间，保证施工便捷及管道安全，主干管沟最小宽度0.5m，最小沟深0.8m；混凝土路面修复最好使用混凝土预制块，以便于维修。

3.2.2 管网水力计算

3.2.2.1 流量计算

配水管网设计流量q根据最高日最高时用水量确定。

3.2.2.2 管网水力计算

采用长度比流量法进行给水管网水力计算，最高日最高时量16.85m3/h，配水管网设计流量5.38L/s，管段长度8389m，比流量qs0.000641L/s.m。

3.2.2.3 沿线流量

ql=qsL

(3)

式中：qL为沿线流量，L/s；qs为比流量，L/s·m；L为管段长度，m。具体流量计算见表1。

表1 流量计算表

3.2.2.4 管径确定

d=[4q/(πv)]0.5

(4)

式中：d为管道直径，mm；q为管段计算流量，m3/s；v为管道内水的经济流速，取1.0m/s。

3.2.2.5 水头损失计算

根据地形和用水量情况，确定项目区最小服务水头，局部水头损失按沿程水头损失的10%计算。

h=0.000915q1.774/d4.774L

(5)

式中：h为沿程水头损失，m；L为管道长度，m；q为管段计算流量，m3/s；d为计算管道内径，m。

具体水头损失计算见表2。

表2 水头损失计算表

续表2 水头损失计算表

3.2.2.6 控制节点水力计算

根据地形和用水量情况，最不利控制点选最远节点，要求最小服务水头12m，局部水头损失按沿程水头损失的10%计算。

h=0.000915q1.774/d4.774L

(6)

式中：h为沿程水头损失，m；L为管道长度，m；i为单位管长水头损失(水力坡度)；q为管段计算流量，m3/s；d为计算管道内径，m。

经计算，管道干线水头损失0.6512m。

3.3 取水工程设计

3.3.1 取水构筑物型式和位置

供水站采用打深井抽取地下水作为水源，水源井位于供水站内，建井堡1个，高出地面50cm，井堡上面设有预留孔，以便于对抽水设备的维修与养护。

3.3.2 水源井设计

供水站按人口总体考虑，参考附近机井资料，拟定分将池供水站设计成井深度500m，开口直径500mm，动水位140m，静水位103m，设计单井出水量40m3/h，单井日生产能力960m3/d。机井为基岩孔0-10m采用φ273×7mm井管，以下不布置井管。根据《机井技术规范》GB/T50625—2010相关要求，经校核，过滤器外径及井孔直径满足要求。滤料采用石英砂，沉淀管长10m，滤料顶部至井口段，全部采用黏土封闭。

3.2.3 压力罐的选择

气压水罐内水调节容积及总容积按照《村镇供水工程技术规范》SL310-2004要求计算，压力罐容积选取适当大一点，减少水泵电机启动次数，降低运行成本，压力罐运行压力应≥1.5P2，工程选取20m3的气压水罐。

压力罐设置在供水站院内，地形平坦，压力罐设3个支墩，支墩坐落于天然地基之上，地基承载力≥100kPa，压力罐设遮雨棚。

3.2.3.4 水泵型号选择

根据水泵流量和沿程，本工程选择型号为200QJ40-169/13的潜水电泵。

3.4 供水站设计

供水站位于分将池村西侧，包括水源井、压力罐、管理房、消毒设施等。管理房为1层3间砖混结构，建筑面积62.7m2，基础坐落于天然地基之上，地基承载力≥100kPa。

3.5 入户工程设计

各用户水管就近从支管接入，主要包括入户自来水池、入户三通、管道、闸阀、水表及水龙头等，管道采用De25mm的PE管，平均每户长度20m。

4 工程预算

工程主要建设内容：新打水源井1眼，配套潜水泵2台(1用1备)；新建供水站1处，配套20t压力罐1套，配套电解盐消毒设备1套；铺设输配水、入户管网16184m(含入户DE25)，入户配套工程480套等。工程总投资120万元，其中建筑工程95.98万元，机电设备及安装工程15.09万元，独立费用8.93万元。