李媛媛

(洛川縣水務(wù)局水利工作隊(duì)，陜西 延安 727400)

洛川縣交口河鎮(zhèn)供水方案

李媛媛

(洛川縣水務(wù)局水利工作隊(duì)，陜西 延安 727400)

洛川縣位于黃土高原區(qū)，地形破碎，水資源較為緊缺。為了加大農(nóng)村飲水工程建設(shè)，現(xiàn)以交口河鎮(zhèn)供水工程為例，通過分析交口河鎮(zhèn)概況和供水現(xiàn)狀及供水存在問題，對(duì)交口河鎮(zhèn)集中供水工程建設(shè)的必要性和需水量、供水規(guī)模進(jìn)行了探討，從水源選擇、輸水線路、過河倒虹工程、凈水工藝等方面，對(duì)其供水方案進(jìn)行了深入分析，從而提出利用南溝門水庫作為交口河鎮(zhèn)遠(yuǎn)期供水水源，供水量為3420 m3/d，采用分區(qū)分壓供水系統(tǒng)，切實(shí)解決交口河鎮(zhèn)未來十年發(fā)展用水需求?？晒S土高原區(qū)村鎮(zhèn)集中供水工程建設(shè)進(jìn)行參考。

黃土高原；洛川；集中供水

1 基本概況

洛川縣位于黃土高塬中南部，面積1804 km2，全縣轄6鎮(zhèn)13鄉(xiāng)總?cè)丝?9萬人，地形呈東北高西南低，高程616～1527 m。洛川縣屬暖溫帶半濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，年平均降雨量580 mm，降水量多集中在7—9月，占年降雨量的60%。

交口河鎮(zhèn)位于洛川縣城南15 km處，不僅是洛川縣最大的集鎮(zhèn)，也是陜西省小城鎮(zhèn)建設(shè)試點(diǎn)鎮(zhèn)之一。由于受河流切割，鎮(zhèn)區(qū)地形較為復(fù)雜，項(xiàng)目區(qū)地層為第四系風(fēng)積黃土，厚80～100 m左右，土質(zhì)均勻，大孔隙、針孔發(fā)育，具自重濕陷性，濕陷等級(jí)Ⅱ級(jí)。鎮(zhèn)區(qū)面積42 km2，共有13個(gè)村，24家企事業(yè)單位，總?cè)丝?8 023人，其中農(nóng)業(yè)人口2799人。

2 供水現(xiàn)狀及存在問題

2.1 供水現(xiàn)狀

交口河鎮(zhèn)目前供水方式采用分區(qū)供水系統(tǒng)，延煉油廠為單獨(dú)供水系統(tǒng)，鎮(zhèn)區(qū)其他用戶為一個(gè)供水系統(tǒng)。延煉油廠自備供水系統(tǒng)，有馬家灣、老廠區(qū)和仙姑河三座水廠。馬家灣水廠以仙姑河流域拓家河水庫地表水為供水水源，設(shè)計(jì)供水能力10 000 m3/d，最大供水能力13 000 m3/d，有10 000 m3調(diào)節(jié)水池2座，利用高差自流向鎮(zhèn)區(qū)供水。老廠區(qū)水廠水源取用葫蘆河地表水，設(shè)計(jì)供水能力24 000 m3/d。仙姑河凈水廠取用仙姑河地表水，設(shè)計(jì)供水能力24 000 m3/d。由于受供水水源限制，廠區(qū)現(xiàn)狀用水主要以馬家灣水廠為主。采用分質(zhì)供水系統(tǒng)，生活用水量1500 m3/d左右，生產(chǎn)用水量12 000 m3/d左右。鎮(zhèn)區(qū)現(xiàn)狀供水水源接自洛川縣城，采用PE90 mm管道自常家塬接入，供水人口3000人左右，平均用水量150 m3/d，鎮(zhèn)區(qū)現(xiàn)建400 m3蓄水池一座。此外，鎮(zhèn)區(qū)目前尚有少部分群眾采用自備水源井供水。隨著工業(yè)發(fā)展和鎮(zhèn)區(qū)人口的增加，用水量日益加大。

2.2 存在問題

(1)由于交口河鎮(zhèn)為工業(yè)型城鎮(zhèn)，工業(yè)用水量較大，鎮(zhèn)區(qū)附近水資源相對(duì)缺乏。隨著鎮(zhèn)區(qū)工業(yè)快速發(fā)展，未來用水缺口加大，急需尋找一處穩(wěn)定可靠的水源解決未來用水需求。

(2)除延煉油廠供水設(shè)施較為完善外，交口河鎮(zhèn)供水設(shè)施較為簡(jiǎn)陋，供水可靠性較低。此外，鎮(zhèn)區(qū)尚有少部分群眾采用自備水源井供水，供水水質(zhì)難以保證，建議盡快建立鎮(zhèn)區(qū)供水水廠。

(3)地下水開采困難。交口河鎮(zhèn)地下水以潛水為主，地下潛水按含水層巖性分為兩類，第四系松散巖類的孔隙裂隙水和基巖裂隙水，孔隙裂隙水含水層巖性為黃土狀壤土、砂礫、卵石層等，基巖裂隙水一般分布于基巖裸露山區(qū)和溝谷地帶的基巖強(qiáng)風(fēng)化帶中。地下水補(bǔ)給來源為大氣降水，多排泄于附近溝谷河流，水質(zhì)屬重碳酸基類淡水。根據(jù)項(xiàng)目區(qū)已成井資料，井深一般150 m，單井出水量5～10 m3/h，開采利用價(jià)值不大。

3 項(xiàng)目建設(shè)必要性及受水范圍

3.1 建設(shè)必要性

長(zhǎng)期以來，交口河鎮(zhèn)的群眾飲水困難及飲水安全問題一直未得到解決，群眾生活用水極其不便，嚴(yán)重影響著生產(chǎn)生活和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。因此，建設(shè)交口河鎮(zhèn)供水工程是解決民生問題的重要舉措，是科學(xué)發(fā)展觀、社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)和以人為本理念的最根本體現(xiàn)。項(xiàng)目實(shí)施后，可有效改善當(dāng)?shù)厝罕姷男l(wèi)生條件和人居環(huán)境，提高群眾生活質(zhì)量。該項(xiàng)目的實(shí)施，是當(dāng)?shù)厝罕娊陙碜铌P(guān)心、最迫切和最現(xiàn)實(shí)的需求。

3.2 項(xiàng)目區(qū)供水規(guī)劃及供水范圍

依據(jù)《室外給水設(shè)計(jì)規(guī)范》[1]《城市給水工程規(guī)劃規(guī)范》[2]，并結(jié)合交口河鎮(zhèn)現(xiàn)狀用水水平，規(guī)劃采用分類用水指標(biāo)進(jìn)行預(yù)測(cè)。人均綜合生活用水指標(biāo)近期取180 L/(人·d)，遠(yuǎn)期取220 L/(人·d)，工業(yè)用水量采用用地指標(biāo)法進(jìn)行計(jì)算，工業(yè)用水指標(biāo)近期取200 m3/(hm2·d)，遠(yuǎn)期取180 m3/(hm2·d)。未預(yù)見及漏損水量按以上用水量之和的15%計(jì)。城市消防用水量按同一時(shí)間發(fā)生一次火災(zāi)計(jì)算，一次滅火用水量為25 L/s。則鎮(zhèn)區(qū)每日總用水量近期為30 360 m3/d，遠(yuǎn)期38 640 m3/d。

3.3 需水量預(yù)測(cè)

因?yàn)榻豢阪?zhèn)地處村鎮(zhèn)區(qū)，利用城市給水工程規(guī)范算下來的總需求水量較大，不太符合交口鎮(zhèn)實(shí)際，所以應(yīng)根據(jù)村鎮(zhèn)供水工程規(guī)范計(jì)算其需水量。設(shè)計(jì)供水規(guī)模按照最高日最高時(shí)用水量計(jì)算。根據(jù)當(dāng)?shù)氐乃Y源條件，對(duì)供水范圍的群眾實(shí)地調(diào)查，根據(jù)村民生活習(xí)慣和用水狀況，確定有關(guān)參數(shù)。其近期用水按2萬人計(jì)算，遠(yuǎn)期人口預(yù)測(cè)為3萬人。其主要參數(shù)如下：

(1)居民最高日生活用水量。按照《村鎮(zhèn)供水工程技術(shù)規(guī)范》[3](SL 310-2004)中公式計(jì)算：

W=PQ/1000

(1)

P=P0(1+γ)n+P1

(2)

式中：W為居民生活用水量，m3/d；P為設(shè)計(jì)居民用水人數(shù)近期2萬人，遠(yuǎn)期3萬人；P0為供水范圍內(nèi)現(xiàn)狀常住人口數(shù)，18 023人；γ為設(shè)計(jì)年限內(nèi)人口的自然增長(zhǎng)率，依據(jù)人口政策，取6‰；n為工程設(shè)計(jì)年限，近期取5 a，遠(yuǎn)期取10 a；P1為設(shè)計(jì)年限內(nèi)人口的機(jī)械增長(zhǎng)總數(shù)，可根據(jù)各村的人口規(guī)劃及近年來的流動(dòng)人口和戶籍遷移人口的變化按平均增長(zhǎng)法計(jì)算；Q為最高日居民生活用水定額標(biāo)準(zhǔn)，取80 L/(人·d)。

居民最高日生活用水量水量計(jì)算結(jié)果，近期為20 000×80/1000=1600 m3/d；遠(yuǎn)期為30 000×80/1000=2400 m3/d。

(2)村鎮(zhèn)工業(yè)企業(yè)和專業(yè)戶飼養(yǎng)畜禽用水量。由于鎮(zhèn)區(qū)為工業(yè)型城鎮(zhèn)，工業(yè)用水量較大。煉油廠、第二項(xiàng)目部等大型企業(yè)，由于用水水質(zhì)差別較大，采用自備水源形式進(jìn)行供水，供水水質(zhì)由各企業(yè)自行處理。

(3)公共建筑用水量。一般按居民生活用水量的10%～25%計(jì)列，取20%。近期為1600×20%=320 m3/d；遠(yuǎn)期為2400×20%=480 m3/d。

(4)管網(wǎng)漏失水量和未預(yù)見水量。一般按居民生活用水量，公建用水量，集體或?qū)I(yè)戶飼養(yǎng)畜禽用水量之和的10%～25%計(jì)列，取15%。計(jì)算近期為(1600+320)×15%=288 m3/d；遠(yuǎn)期為(2400+480)×15%=432 m3/d。

(5)消防用水量。根據(jù)規(guī)范要求消防用水量應(yīng)按照《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB 50016-2014)[4]和《農(nóng)村防火規(guī)范》(GB 50039-2010)[5]的有關(guān)規(guī)定確定。按照同一時(shí)間發(fā)生一次火災(zāi)，每次滅火用水量標(biāo)準(zhǔn)15 L/s，滅火持續(xù)時(shí)間按2 h進(jìn)行計(jì)算。消防用水量為3600×2×1×15/1000=108 m3。

(6)最高日總用水量。近期為1600+320+288+108=2316 m3/d；遠(yuǎn)期為2400+480+432+108=3420 m3/d。

(7)農(nóng)村用水變化系數(shù)及供水時(shí)間。時(shí)變化系數(shù)Kh，按表1采用Kh=2.0。

日變化系數(shù)Kd采用Kd=1.5，采用全日制供水，每日供水時(shí)間為24 h。

(8)總高日最高時(shí)用水量。近期為2316×2.0=4632 m3/d=53.6 L/s；遠(yuǎn)期為3420×2.0=6840 m3/d=79.2 L/s。

(9)年總需水量。近期為2316÷1.5×365=56.36萬m3；遠(yuǎn)期為3420÷1.5×365=83.22萬m3。

表1 時(shí)變化系數(shù)

3.4 供水規(guī)模的確定

交口河鎮(zhèn)供水規(guī)模為水廠最高日供水能力，應(yīng)為居民生活用水量、公共建筑用水量、村鎮(zhèn)企業(yè)和專業(yè)戶飼養(yǎng)畜禽用水量、管網(wǎng)漏失水量和未預(yù)見用水量之和。即近期日最高供水規(guī)模達(dá)到2316 m3/d，遠(yuǎn)期日最高供水規(guī)模達(dá)到3420 m3/d。

4 供水方案

4.1 水源選擇

交口河鎮(zhèn)近期年總需水量53.36萬m3，遠(yuǎn)期年總需水量83.22萬m3。根據(jù)水源水量可靠、水質(zhì)合格、取水方便、便于管理等綜合因素，以及整體工程技術(shù)和經(jīng)濟(jì)合理選擇工程水源。交口河鎮(zhèn)近期仍以葫蘆河地表水、拓家河水庫、仙姑河地表水及洛川縣城供水為主，基本可滿足鎮(zhèn)區(qū)用水需求。遠(yuǎn)期考慮到拓家河水庫將來主要為洛川縣城供水，建議用南溝門水庫作為鎮(zhèn)區(qū)未來供水水源，利用南溝門水庫攔河壩取水，經(jīng)壩后電站向鎮(zhèn)區(qū)凈水廠輸水，經(jīng)凈水廠凈化處理，通過輸配水管網(wǎng)向交口河鎮(zhèn)鎮(zhèn)區(qū)供水，同時(shí)加大節(jié)水措施，加強(qiáng)水源地保護(hù)，實(shí)行中水回用。

4.2 輸水線路及管材選擇

鑒于交口河鎮(zhèn)地形瑣碎，地形復(fù)雜，高差較大，建議結(jié)合鎮(zhèn)區(qū)地形及規(guī)劃用地布局，采用分區(qū)分壓供水系統(tǒng)。

南溝門水庫主要以城鎮(zhèn)供水及農(nóng)田灌溉為主，以交口河鎮(zhèn)為供水對(duì)象，所以可不再考慮輸水管道。在鎮(zhèn)區(qū)管網(wǎng)布設(shè)中，依據(jù)“線路最短、節(jié)約水頭、運(yùn)行安全、施工管理方便、節(jié)約投資”的原則布置。管道定線時(shí)，根據(jù)各受水區(qū)域的受水面積進(jìn)行布置，以確定配水管網(wǎng)所含工程內(nèi)容、管道配置狀況、管道附件等。管道沿主要的街道、交通干道布置，以利于兩側(cè)供水方便。管線按現(xiàn)有或規(guī)劃道路定線，管道埋設(shè)在人行道下面或靠公路一側(cè)，盡量避免和減少與道路交叉。此次鋪設(shè)配水管網(wǎng)中配水干管總長(zhǎng)4.488 km。現(xiàn)狀年管網(wǎng)建成后，在整個(gè)項(xiàng)目區(qū)內(nèi)給水管網(wǎng)將形成環(huán)狀管網(wǎng)。供水管線一般挖深1～3 m，所處地層為第四系風(fēng)積黃土，黃土具有濕陷性，濕陷等級(jí)為Ⅱ級(jí)，地基承載力110 kPa，由于供水管徑較小，可直接鋪埋于地下。

根據(jù)低壓輸水對(duì)管道性能的要求，本著安全、經(jīng)濟(jì)、耐用、水力條件良好的原則，綜合比較，本工程中的給水管網(wǎng)推薦管材全部選用PVC-U管，只是在過路處外加鋼筋混凝土套管，過河倒虹吸管選用球墨鑄鐵管。

4.3 過河倒虹吸管設(shè)計(jì)

根據(jù)管線走向，輸水及配水主干管穿越洛河共4次，因此修建過河倒虹吸管4座。本次倒虹吸管設(shè)計(jì)采用溝埋式倒虹吸管，倒虹吸管采用一個(gè)DN200、三個(gè)DN150球墨鑄鐵管，管道上方回填砂礫石，砂礫石周圍用30 cm厚M7.5漿砌石砌筑，以增大抗沖能力。根據(jù)測(cè)量、地質(zhì)資料及水文估算，由于葫蘆河沖刷深度不大，為防止局部沖刷對(duì)倒虹吸管的影響，對(duì)延河兩岸倒虹吸管進(jìn)出口處均采用M5.0、MU30進(jìn)行砌護(hù)，根據(jù)河勢(shì)、結(jié)合地形要求砌護(hù)在原河道坡面上進(jìn)行，且上下游平順連接，砌護(hù)長(zhǎng)度按管中心線上下游各10 m控制，齒墻嵌入河底2.0 m，砌護(hù)頂高程不低于30 a一遇洪水位。

4.4 凈水工藝確定

近期保留現(xiàn)狀供水形式，新建第二項(xiàng)目部采用自備水源形式。遠(yuǎn)期建設(shè)鎮(zhèn)區(qū)水廠，主要供應(yīng)生活用水及小型企業(yè)用水，供水規(guī)模3420 m3/d，水源為南溝門水庫，廠址建議位于鎮(zhèn)區(qū)上游。本著節(jié)省投資，根據(jù)供水規(guī)模，凈水設(shè)施選用兩套SDJ型一體化凈水器，該凈水器是將混凝、沉淀、過濾、消毒等凈水工藝緊密結(jié)合的設(shè)備。凈水工藝采用一體化凈水器，其優(yōu)點(diǎn)是混凝、沉淀、過濾一并完成，運(yùn)行可靠，造價(jià)低，維護(hù)簡(jiǎn)便，適合于小流量水的凈化處理。經(jīng)凈化后的水再加二氧化氯消毒,使其符合《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》[6]，然后流入1500 m3清水池。

凈水能力根據(jù)供水規(guī)模確定，交口鎮(zhèn)供水工程選用兩套一體化凈水器可滿足凈水能力，一體化凈水器選用SDJ-75型，每套外形尺寸為長(zhǎng)×寬×深=8 m×2.5 m×4.4 m，凈水能力為75 m3/h，兩套總凈水能力為150 m3/h，進(jìn)水壓力不小于5 m水頭。

為了方便運(yùn)行管理，將凈水設(shè)備和制氯設(shè)備布置在同一車間內(nèi)，互相用隔間分離，便門相連通。凈水車間采用單層磚混結(jié)構(gòu)，凈水器沖洗水由管道引至凈水廠外的溝道。凈水車間建筑面積為21.84 m×10.24 m=223.64 m2。

5 結(jié) 論

由于地形復(fù)雜、水資源緊缺，交口河鎮(zhèn)至今尚未解決飲水安全問題。通過分析交口河鎮(zhèn)用水缺口和用水存在的問題，確定遠(yuǎn)期供水人口為3萬人，供水規(guī)模為3420 m3/d。工程供水水源取自南溝門水庫，水源水量充足，水質(zhì)符合《生活飲用水水源水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》的要求。通過科學(xué)設(shè)計(jì)管線，選擇管材，加強(qiáng)凈水工藝，完全可以解決交口河鎮(zhèn)的發(fā)展用水需求。

[1] 中華人民共和國建設(shè)部．室外給水設(shè)計(jì)規(guī)范：GB 50013-2006[S]．北京：中國計(jì)劃出版社，2006．

[2] 中華人民共和國住房城鄉(xiāng)建設(shè)部．城市給水工程規(guī)劃規(guī)范：GB 50282-2016[S]．北京：中國計(jì)劃出版社，2016．

[3] 中華人民共和國水利部.村鎮(zhèn)供水工程技術(shù)規(guī)范：SL 310-2004[S]．北京：中國水利水電出版社，2004．

[4] 中華人民共和國住房城鄉(xiāng)建設(shè)部．建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范：GB 50016-2014[S]．北京：中國計(jì)劃出版社，2014．

[5] 中華人民共和國住房城鄉(xiāng)建設(shè)部．農(nóng)村防火規(guī)范：GB 50039-2010[S]．北京：中國計(jì)劃出版社，2010．

[6] 中華人民共和國衛(wèi)生部，中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)．生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)：GB 5749-2006[S]．北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006．

李媛媛(1975-)，女，陜西洛川人，工程師，主要從事水利相關(guān)工作。E-mail:1720715106@qq.com。

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2096-0506(2017)07-0091-04