北票市扶贫解困农村饮水工程设计

杨 光

（北票市防汛抗旱指挥部办公室，辽宁 北票 122100）

北票市有相当一部分农村地区日常供水水源为自备小土井，供水不足问题呈上升趋势，群众饮水困难比例逐渐加大。缺水问题已经严重影响当地居民生产生活、经济发展及脱贫解困的步伐，这与当前国家实施的乡村振兴战略严重不符。在这一背景下，北票市根据辽宁省水利厅、辽宁省扶贫办关于进一步做好农村饮水安全扶贫工作的通知，积极实施农村饮水安全扶贫解困项目建设。

1 工程概况

北票市农村饮水安全扶贫解困项目工程共35处，涉及14 个乡镇25 个行政村，共解决7 345 人（其中贫困人口549 人）饮水不安全问题，详见表1。该项目包括供水、取水和输水、配水工程。

表1 项目区基本情况

2 供水方案设计分析

2.1 设计规模

按照《村镇供水工程设计规范》（SL687-2014），农村居民生活用水定额为100 L/（人·d），大牲畜（集中饲养）用水定额为40 L/（头或只·d），小牲畜用水定额为30 L/（头或只·d）。依据《村镇供水工程技术规范》，最高日用水量=日变化系数×平均日用水量（m3/d）；最大小时用水量=小时变化系数×最高日用水量/24（m3/h）[1]。经计算，得到本项目的日最高用水量为1 123 m3。

2.2 设计年限

一般供水工程设计使用年限为10～15 a，本项目实施方案按15 a考虑，折旧年限亦按15 a计算。

2.3 水源现状及选择分析

2.3.1 水源选择原则

如果现有供水工程水源能满足原有和新增区域供水需求，应优先考虑现有工程管网延伸方式供水；尽量优先选用地表水，首选水库水，其次是河流水；在没有地表水可取的情况下选择地下水[2]。

2.3.2 水源情况

本项目无地表水可取，个别地方可选用水库水，但调水距离过远，投资巨大，经济上不合理，经综合考虑确定本项目所有水源均选用地下水[3]。北票市大部分地区属大、小凌河流域，经勘查地下水埋深3～11 m，属于裂隙水。

依据《北票市水资源公报》（2018 年），全市地下水可开采量为8 151.9万m3，各乡镇水资源情况详见表2。根据实际调查，本项目区域内没有大的生产项目取水，水源位置多数远离村庄，没有环境污染，且单项工程的用水量普遍不大，从出水量以及经济合理性的角度考虑均可行。此外，除了五间房镇水源水质为劣Ⅴ类外，其他地区水源水质均为Ⅱ类。

表2 项目区水资源情况（2018年）

2.4 水源井类型及参数

本项目区全部选地下水作为水源，水源井类型分为机电井和大口井2 种[4]。项目区水源井类型及参数（部分），详见表3。

表3 项目区水源井类型及参数（部分）

3 各部工程设计分析

3.1 取水工程设计

3.1.1 水源井结构

本项目设计的水源井均位于河沟边或地下水埋藏相对较浅的地方。根据开采含水层地质图，设计大口井深度为10～20 m，机电井深度为80～150 m。

大口井为沉圈井，采用“人工+机械配合”施工形式[5]。施工井径2.5～3.5 m，井内径2.0～3.0 m。顶部采用20 cm 厚钢筋混凝土井壁管，底部为钢筋混凝土滤水管，底部进水口采用滤水层，外部填充滤料，结构如图1 所示。为保证水质安全，大口井成井后采用污水泵进行多次抽排污水，直至水清砂净为止[6]。

图1 底部进水口过滤器结构示意

机电井采用“冲击钻井”方式施工，钻孔孔径D500，井径D310[7]。管井顶部采用D310 铁管衬砌，下部采用D265 铁管衬砌，滤水部分采用D260 铁管（管身用电钻打孔，共计19 排，孔距约3.5 cm，孔径约8 mm），非岩石层采用D260 铁管衬砌。井壁与井管间填充石灰石作为滤料，顶部用黏土填充封井。井身要求圆正、垂直，终孔顶角倾斜度不超过1.5°，成井后采用空压机和水泵进行联合洗井，洗井方式从上至下，进行多次洗井，洗至水清砂净为止。同时，要进行抽水试验，要求试验时间连续且不小于4 h。

3.1.2 取水水泵选型

本项目中每个取水工程均设置1 眼大口井或机电井，配套水泵的主要选型依据为总扬程（要求盈余20%），计算公式为[8]：

式中：H为水泵总扬程（m）；H1为水泵净扬程（m）；h为管路损失扬程（m）；v/2g为水泵出水口动能损失水头（m）。

水泵型号选择（部分），详见表4。

表4 水泵型号选择（部分）

此外，设计蓄水池的容积一般取日供水规模的30%～40%，对于经常停电的地区可考虑取50%～100%。本项目饮水安全工程规模较小，蓄水池容积设计为10～50 m3即可满足使用。

3.2 输水、配水工程设计

3.2.1 输配水管网布置

根据本项目区内的现状情况以及水源位置，并考虑减少管材用量、节约投资，本项目输配水管网设计成“丰”字形或“梳子”形，如图2所示，设计原则为管线尽量短、确保平直、减少折点和起伏。

图2 “丰”字形和“梳子”形输配水管网布置示意

3.2.2 管材及其参数选择

参照其他工程经验，本项目输配水管均选择PE管，具体参数和数量详见表5。此外，综合考虑土壤冰冻、局部荷载、管材强度及与其他管道交叉等因素，本项目设计管路埋深不少于1.7 m。

表5 管材参数和数量

4 结语

本项目共计新打井30眼（含大口井4眼、机电井26 眼），改造大口井2 眼；新建蓄水池24 座，维修蓄水池3 座，新建机电井泵房20 座；铺设输水管路133.448 km，架设低压线路4.27 km、高压线路1.1 km，购置变压器4台，总投资1 403.56万元。本项目投入使用后，水价定为1.62 元/t，严格控制了水资源浪费问题，而且也安排专人负责管路维修工作，做到了良性循环。