某偏远山区规模化集中供水工程设计分析

徐荣昌

（广西壮族自治区柳州市柳江区水利局，广西 柳州 545100）

1 供水现状及存在困难分析

1.1 供水现状

三加村地处喀斯特地貌偏远山区，下辖10个自然屯，住地高程分布328.00～479 m，整体地势与三都镇街区和相邻成团镇其他村屯相比，高差达到200 m以上。三加村主要依靠山上表层渗水或者山泉水饮用，部分有浅层地表渗水集水引用。每年10月中旬至次年3月会出现季节性缺水。

1.2 存在困难

一是工程设计标准不高。二是单村供水规模小。

2 供水方案设计分析

2.1 供水任务

一期任务是在低海拔的水源村寻找稳定水源，向海拔最高的三加村供水，确保饮水安全保证率90%以上，同时覆盖沿途的土博镇水源委、四案等2个村委的10个自然村屯，以及三都镇三加村委14个自然屯总共5 314人；二期任务是通过一期在佳偶路口预留节点，继续覆盖包含土博社区土博街1、2、3队和龙朝屯，以及甘贡村甘贡屯等自然屯共6 282人。

取集中式供水工程综合用水定额120 L/人·d。设计基准年为2019年，设计水平年为2034年。项目区现有人口P0=11 596人，人口增长率R取12‰，设计供水人口P为13 868 人。居民生活用水Q1为1 664.17 m3；生产用水Q2暂不考虑，其它用水Q3包括管网损失及未预见水量等按Q3的15%为249.63 m3；算得Q为1 914 m3/d。综合分析，项目区设计供水能力为1 914 m3/d。

2.2 水源确定

土博镇木贯屯有一处水源，名为狼口泉，水深超过70 m，水位常年稳定。根据《柳江县岩溶大泉初步调查一览表-2001.4》，狼口泉丰水期出水量696.24 t/h，枯水期出水量558.18 t/h，出水量十分稳定，历年来从未出现断水现象，供水保证率在97%以上。据柳江区农村饮水安全水质检测中心出具的检验报告，狼口泉水符合《地下水质量标准》的要求，水质需经通过消毒设备消毒后，水质可达到《生活饮用水卫生标准》的相关标准。综合分析，狼口泉可作为稳定大水源。

2.3 供水方案选择

①方案一：单个村屯分散供水。对29 个自然屯的水源和饮水设施进行排查，将现有的蓄水池、供水管网等年久失修的设施进行维修或重建，不稳定的水源必须重新打井找水。投资按单个自然屯投入50万估算，预计总投入1 450万元。供水工艺流程：山涧积水（井水）→抽水泵→高位蓄水池→用户。②方案二：规模化集中供水。以狼口泉作为稳定水源，在水源村新建规模化水处理厂。按照从远到近，自低向高的原则，从水源所在地起，向最远最高处的三加村委敷设供水主管道，沿途建设3 座加压泵站，分级自动加压进行供水。同时，采取树枝状敷设支管，接入沿途周边村屯原有供水设施。通过在水源地周边建设1 座规模化水处理厂，地下水经一体化设备消毒处理后，自动注入各村庄原有调节蓄水池，各屯水池水重力自流供水入户，实现24 h不间断集中供水。项目概算总投资1 645.74万元。供水工艺流程：泉水→取水泵→一体化净水器→一级加压站蓄水池→一级加压泵房→原有150 m3蓄水池（二级）→二级加压泵房→三级加压站蓄水池→三级加压泵房→各村屯高位水池。③综合分析结果，宜采用规模化集中供水方案。

2.4 工程设计

2.4.1 工程总体布置

在水源村新建1座规模化水处理厂，即一级加压站。从一级加压站加压供水至三加山场（原有150 m3蓄水池），在山场新建二级加压站，从二级加压站加压供水至巴下屯路口，位于巴下屯路口新建三级加压站，分级自动供水至各个村屯。设计主要建设内容包括：新建取水机井1 处、管理房1 间，50 m3调节水池一座，加压泵站1间，100 T/h净化器1台，供水机组5套，总装机容量109.50 kW。二级加压站：新建加压泵站1 间。三级加压站：新建24 m3调节水池一座，加压泵站1间。工程建成后管网总长34 000 m，架设10 kV 高压线路230 m，0.40 kV 低压线路100 m，120 kVA杆式变压器1台，低压配电系统1套。

2.4.2 加压泵选择

2.4.2.1 流量的确定工程最高日供水量1 914 m3/d，每天水泵工作时间按24 h计，最大每小时用水量79.75 m3/h。

2.4.2.2 扬程的确定

根据供水区域管网水力计算，设计加压泵房加压供水至各个村屯高位水池的自由水头5 m以上满足要求。按照流量和加压泵房出水口水头，以及该工程的实际情况，选择变频加压泵。一级加压站加压泵型号选用BG3-80-75 共3 台（两用一备），每台泵流量40 m3/h，扬程75 m，配套电机15 kW；变频调速（巡检）供水机组型号选用BG2-20-90共2台（一用一备），出水流量20 t/h，扬程0～90 m，电机功率7.50 kW（巡检泵作用：用来巡检管网压力，判断各调节水池是否处于满水状态，来控制一级泵站水泵启停）。二级加压站加压泵型号选用BG2-16-70共2台（一用一备），每台泵流量16 m3/h，扬程70 m，配套电机5.50 kW。三级加压站加压泵型号选用BG2-6-105 共2 台（一用一备），每台泵流量6 m3/h，扬程105 m，配套电机4.00 kW。

2.4.2.3 反冲洗泵流量及扬程

工程反冲洗泵选用ZG1-460-21一套，出水流量460 m3/h，扬程21 m，电机功率37 kW，配套水泵：KPS25-200（单级双吸泵）。

2.4.3 净水装置设计

2.4.3.1 净水设备选择

净水设备采用KG-L2400型重力式一体化净水器，该净水器装置集絮凝、沉淀、排污、反冲洗、集水过滤等工艺，本设计拟建1 座净水器装置于厂区内。净水构筑物或净水装置的生产能力应按最高日供水量加水厂自用水量、日工作时间确定。

式中：Qah—水处理构筑物设计流量（m3/h）；Qd—最高日用水量（m3/h）；T—水处理构筑物每天工作时间（h）。

设计日最高用水量为1 914 m3/h，净水器每天工作时间按24 小时计，每小时需净化水量79.75 m3，设计采用重力式净化器1 台，容积为100 t/h，净化器型号为KG-L2400 型，外形尺寸（长×宽×高）8 700 mm×2 700 mm×3 000 mm。该净水器反冲洗所需流量450 m3/h，扬程大于15 m，由于加压泵出水量无法达到反冲洗流量要求，需新增一台反冲洗泵：KPS25-200（单级双吸泵），流量为460 m3/h，扬程为21 m，电机功率为37 kW。

2.4.3.2 自动控制设计

以下6个自动控制设备也都包含了手动控制功能，都可以支持设备自动远程报警、预警。①取水泵控制。②排水泵控制。③絮凝剂投加设备和二氧化氯消毒设备控制。可以实现絮凝加药系统运行状态实时在线监测、二氧化氯消毒设备运行状态实时在线监测。④净水器反冲洗机组控制。⑤变频调速（巡检）供水机组控制。⑥各村屯水箱液位控制。

2.4.4 调节水池设计

本工程一级加压站选取蓄水池的有效容积为50 m3位置建在木贯屯南面，地面相对标高328.80 m，二级加压站选取原有蓄水池的有效容积为150 m3位置在三加山场，地面相对标高346.80 m，三级加压站选取蓄水池的有效容积为24 m3位置建在岜下屯路口，地面相对标高396.20 m，新建村屯节点（B、G、H、N）50 m3蓄水池。加压站蓄水池为方形，结构为不锈钢装配式结构，各个村屯设计套用《圆形钢筋混凝土蓄水池》图集，水池为圆形，采用钢筋混凝土结构。

2.4.5 管网设计

供水工程水压按二层楼设计，输水管网采用树枝状管网，自由水压12 m，设计供水至高位水池，最小水头6.15 m，满足供水要求。管网总长34 000 m，包括PE100 塑料管（1.00 MPa）、球墨铸铁钢管及镀锌钢管（国标）两种。

2.4.6 供配电设计

一级加压站包括3台加压泵，功率各15 kW；1台反冲洗设备，功率37 kW；1台水源提升泵，功率5.50 kW；1台排水泵，功率1.50 kW，1台巡检泵，功率7.50 kW；还包括泵房其他用电约5 kW；总功率为105 kW。需在一级加压站新增变压器1台，其容量经计算可取106 kVA。

考虑加压泵房其他用电5 kW，可选择变压器容量及型号为S11-M-120/10-0.4。另外，取水泵房、二级站、三级站附近的原有变压器能满足用户的用电要求。

3 结语

土博镇水源村至三都镇三加村集中供水工程，获评广西壮族自治区文明示范工地。分析项目区供水现状及存在困难，从水源确定、供水方案和供水工程设计等方面提出思路。