□蘇靜文(河南省豫北水利勘測設計院)

1 工程概況

安陽縣位于河南省最北部，總面積1201km2，現(xiàn)轄20 個鄉(xiāng)鎮(zhèn)571 個行政村，耕地面積6.99 萬hm2，總?cè)丝?8.81 萬人，其中農(nóng)村人口87.43 萬人。安陽縣地形呈橫帶狀，地勢西高東低，西部為山區(qū)，東部為平原區(qū)，屬山前沖積平原，低洼易澇。安陽縣農(nóng)村飲水面臨的主要問題是高氟水、苦咸水及污染水。為解決農(nóng)村飲水安全問題，需新建集中供水工程，集中供水工程具有水源可靠，便于管理等優(yōu)點，對項目區(qū)群眾的身體健康、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展和自然面貌的改善具有重要作用。

2 集中供水方式選擇原則

集中供水工程主要由取水工程、調(diào)節(jié)構(gòu)筑物、輸配水工程、消毒設施以及供配電工程等部分組成。根據(jù)不同地形，集中供水方式主要包括在平原地區(qū)開展以聯(lián)村供水和集中水廠供水等方式，在山區(qū)村莊開展以單村集中供水為主的供水方式等工程類型。另外，調(diào)節(jié)構(gòu)筑物型式根據(jù)項目區(qū)實際情況確定，西部山區(qū)項目區(qū)靠山有高地，調(diào)節(jié)構(gòu)筑物選擇高位水池型式。中、東部平原地區(qū)項目區(qū)地勢平坦，供電有保障，調(diào)節(jié)構(gòu)筑物選擇壓力罐和加壓泵形式。

為便于管理，結(jié)合各項目區(qū)實際情況，西部山區(qū)高位水池根據(jù)供水需求布置在供水站外地勢較高處，水源井、水泵、消毒設施及供配電設施布置在供水站管理院內(nèi)。中、東部平原地區(qū)水源井、水泵、壓力罐、消毒設施及供配電設施均布置在供水站管理院內(nèi)。

輸配水工程供水管道布置以管線長度短，施工方便為原則，管線大體沿道路兩側(cè)布設，以盡量減少破路口和占地。供水干管引接供水站壓力罐或高位水池，然后接供水分干管、支管至各供水點。

3 典型工程設計

3.1 柏莊水廠設計

3.1.1 總體布置

水廠廠址一般應選擇在工程地質(zhì)條件較好的地方，以及供水線路較短、取水容易、交通方便的地點，以降低工程造價和便于施工。經(jīng)綜合比選，柏莊水廠廠址選擇在東辛莊村南。設計供水管道布置以管線長度短，施工方便為原則，由水廠至村莊的供水干管大體沿道路一側(cè)布設，村內(nèi)主管線大體沿道路兩側(cè)布設；由水廠內(nèi)的清水池出口經(jīng)加壓泵引接供水干管，然后接供水干、支管至各供水點。

3.1.2 水源選擇及設計

通過進行區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)調(diào)查和水源分析論證，項目選取中深層地下水做為供水水源，采用打井抽取地下水集中供水形式，按全日制供水工程進行設計。根據(jù)水資源論證報告，項目區(qū)中深層地下水可開采量豐富，水質(zhì)良好，滿足飲用水生活標準。

根據(jù)擬建水源井附近的機井成井資料，項目區(qū)水源井出水量為50m3/h，設計井深400m，井孔直徑500/450mm。該設計井壁管及濾水管管材均采用螺旋鋼管。對應取水層設置橋式鍍鋅濾水管，加箍焊接連接，在取水層上部設密封層，材料為粘土球，在取水層深度內(nèi)均設反濾料，濾料為石英砂，密封層上部及井外周回填土密實。

3.1.3 輸配水工程設計

輸水工程主要包括水源地至水廠的管道和水廠至村（鎮(zhèn)）配水管網(wǎng)前的管道。從潛水泵到井口、井口到清水池到水廠總閘閥井選用鋼管，其他輸水管道均采用改性聚乙烯PE 管。本次輸水管道主干管管徑按總體規(guī)劃人口進行計算。

在水源井至清水池及清水池至水廠總閘閥井房之間安裝輸水管，根據(jù)《室外給水設計規(guī)范》（GB50013-2006），出水管直徑<250mm 時，管道流速應為1.50～2.00m/s，水泵出水管的設計管徑一般大于水泵出口直徑，水泵出口與出水管連接應采用同心異徑管。根據(jù)水廠縱橫向布置確定輸水管道長度。

在管道凸起點，設自動進（排）氣閥。干管上分段或分區(qū)設置檢修閥，各級支管上適宜位置設檢修閥；在滿足用戶對水量、水壓的要求下，盡量減少干管長度，降低管網(wǎng)造價和管理費用；管線走向，盡量沿現(xiàn)有道路或規(guī)劃道路敷設。根據(jù)區(qū)域地質(zhì)報告，柏莊鎮(zhèn)地質(zhì)大部分為壤土，機井至水廠管道埋深按照平均1.50m控制。

3.1.4 清水池設計

清水池主要用于原水經(jīng)凈水處理及加藥后的接觸消毒，同時兼有部分調(diào)節(jié)蓄水的作用。根據(jù)《村鎮(zhèn)供水工程設計規(guī)范》，清水池容積按水廠供水規(guī)模的25%～40%計算；且清水池的個數(shù)應≥2 個，并能單獨工作和分別泄空。

柏莊水廠供水規(guī)模為902.92m3/d，按照規(guī)范計算其清水池有效容積應為180～361.20m3，根據(jù)柏莊水廠供水工程規(guī)模要求，并結(jié)合當?shù)貙嶋H情況，考慮適當留有一定余地，水廠選擇新建1 座300m3清水池，池后接出水管至二次加壓泵站。廠區(qū)內(nèi)新建清水池東側(cè)預留一座300m3清水池位置。

清水池池中設置導流墻，以保證氯在池中接觸時間。每個清水池均設有進、出水管、溢流管，高程滿足加壓泵起動和排水管無壓自流排放要求。清水池為有蓋半地下結(jié)構(gòu)，池壁、頂板及底板為周邊固定的支撐形式。采用C25S6F100 混凝土澆筑，水池外壁、內(nèi)壁及頂板頂面采用1:2 防水水泥砂漿抹面，厚20mm，頂板底面及支柱采用1:2 水泥砂漿抹面，厚15mm。根據(jù)地質(zhì)情況，本次設計地下埋深按不超過2m 考慮。池身設計時，綜合考慮了進人孔、爬梯、引水管、供水管、通氣彎管、溢流管、放空底管、閘閥及閥井等附屬設施。

3.1.5 加壓泵房設計

加壓泵設計流量按照《村鎮(zhèn)供水工程設計規(guī)范》（SL687-2014）中直接向無調(diào)節(jié)構(gòu)筑物的配水管網(wǎng)供水的泵站確定，計算公式如下：

式中：Q－泵站設計流量，m3/h；W－最高日用水量，m3/s；kh－時變化系數(shù)，取2.00～2.50。

經(jīng)計算，加壓泵站設計流量為75.24～94.05m3/s，選擇3 臺單泵流量為50m3/h 離心泵，其中1 臺為備用。

為保證水廠正常供水，二次加壓泵站每處備用一臺同型號的加壓水泵，為減少泵房尺寸，均選用立式離心泵。為節(jié)約電能，采用變頻調(diào)速器。泵房采用半地下式的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，平面占地面積6.24m×19.80m，設有泵站機房、配電控制室和消毒室，屋頂采用鋼筋混凝土屋頂，鋪有SBS 防水自帶保護層。清水池出水管進入泵房加壓，后通過三通管匯集水流通往各供水點。

3.2 單村供水站工程設計

3.2.1 機井設計

根據(jù)物探報告并結(jié)合項目區(qū)附近已建類似工程機井進行水源井設計。該次設計南西爐機井成井深度550m，靜水位79m，動水位120m，出水量50m3/h。井孔直徑377～219mm。因地層巖性為奧陶系灰?guī)r，本次設計機井初擬保留裸井孔，施工過程中，根據(jù)巖層實際穩(wěn)定情況，確定是否安裝井管，如上部遇不穩(wěn)定巖層，增設井壁管，下部開采段若巖層破碎，增設過濾器。

3.2.2 高位水池設計

項目區(qū)靠山有高地，據(jù)當?shù)氐匦吻闆r，該村調(diào)節(jié)構(gòu)筑物選擇高位水池型式。高位水池向村莊供水采用重力流，根據(jù)項目所在村莊地形及管理需要，初定水池位置位于南西爐村東北側(cè)山丘上，地面高程255m 處，設計對水池高程按最不利用戶接管點的最小服務水頭12m 進行復核。根據(jù)規(guī)范，高位水池的有效容積，Ⅳ型工程可為最高日用水量的20%～40%設計，由于安陽縣西部山區(qū)供電保證率低，考慮遠期規(guī)劃要求，結(jié)合各鄉(xiāng)鎮(zhèn)實際情況與多年工程實施的群眾要求，高位水池的容積按照計算確定的有效容積的2～3 倍來考慮。

為了節(jié)約投資、降低管理費用，村級管網(wǎng)布置方式選定為樹枝狀管網(wǎng)。隨著今后的經(jīng)濟發(fā)展可向環(huán)狀管網(wǎng)和樹枝狀管網(wǎng)相結(jié)合的混合方式過渡，以提高供水可靠性。南西爐村高位水池布置在地勢較高的山上，項目區(qū)地形變化較大，經(jīng)綜合比較，根據(jù)地形起伏情況及用戶端最小服務水頭12m 要求進行水力復核計算。根據(jù)計算，機井至高位水池、高位水池至村口段輸水干管采用無縫鋼管，村內(nèi)管網(wǎng)采用PE 管。

4 結(jié)論及建議

根據(jù)黨的十八大精神，市政基礎設施城鄉(xiāng)發(fā)展一體化，城市共享，盡量使用優(yōu)質(zhì)水源。安陽市城市水廠供水能力充裕，安陽縣柏莊鎮(zhèn)、崔家橋鄉(xiāng)、曲溝鎮(zhèn)部分村莊臨近安陽市市區(qū)，遠期規(guī)劃臨近城市村莊采用城市供水設施，飲用水工程與市區(qū)供水聯(lián)網(wǎng)，實行城市支持農(nóng)村，讓廣大農(nóng)民共享改革發(fā)展成果，就可以在城鄉(xiāng)一體化的形式上，逐步建立起以工補農(nóng)、城鄉(xiāng)良性互動、協(xié)調(diào)發(fā)展的新型城鄉(xiāng)關系。