杜小梅

（清徐縣北都水利供水站，山西 清徐 030400）

1 工程概況

1.1 項目區(qū)地理位置

清徐縣位于太原市南端，西北與古交、晉源、小店毗鄰，東南與晉中呂梁接壤。南北寬約35.8 km，東西長約40.5 km，轄4鎮(zhèn)5鄉(xiāng)1個街道辦事處、192個行政村和6個社區(qū)居委會，常住人口34萬，行政區(qū)域總面積609.13 km2。東于鎮(zhèn)位于清徐縣境西偏南，北接古交、西鄰交城，總面積95.92 km2，常住人口29 737人（2017年）。徐溝鎮(zhèn)位于清徐縣以東，東毗集義鄉(xiāng)，南鄰太谷縣，西與王答、西谷鄉(xiāng)接壤，北面王答鄉(xiāng)相接，東西寬約8 km，南北長約10.7 km，總面積43.26 km2。集義鄉(xiāng)地處清徐縣最東端，全鄉(xiāng)轄20個行政村，面積56 km2。

1.2 地形地貌

清徐縣地勢西北高，東南低，呈西陡向東緩展布，依次分為中低山區(qū)、山前洪積扇、傾斜平原和沖擊平原，山區(qū)和平川分別約占總面積的1/3和2/3；沒有明顯的丘陵區(qū)；土壤分為山地褐土、草甸土兩個類型。境內(nèi)海拔差異較大，山區(qū)800 m以上，北部最高點廟前山高達(dá)1 841 m，平原780 m以下，南部最低點汾河出境口常豐一帶僅753 m，相對高差1 088 m。

1.3 氣象

清徐縣地處我國北部季風(fēng)暖溫帶半濕潤地區(qū)的西緣，大陸性季風(fēng)氣候顯著，四季分明，冬長夏短，雨熱同季，冬春季寒冷多西北風(fēng)，雨雪稀少，春秋季盛行偏南風(fēng)且多雨。多年平均降雨量為467.1 mm，年降雨量集中在6～9月份，7、8月份降水量約占全年的70%左右。年平均水面蒸發(fā)量約1 047 mm，多年平均氣溫10℃左右，無霜凍期180 d左右，最大凍土深度為80 cm。

結(jié)合清徐縣的實際情況，計劃解決東于鎮(zhèn)、王答鄉(xiāng)、徐溝鎮(zhèn)、集義鄉(xiāng)4個鄉(xiāng)鎮(zhèn)49個村不同程度氟、砷超標(biāo)，管網(wǎng)破損等飲水安全問題。

2 供水問題與工程規(guī)模

2.1 水源及供水問題

王答鄉(xiāng)（1個村）：同戈站村有1 179戶3 261人，飼養(yǎng)豬1 500頭、羊800只、雞500只。村中原有水源井兩眼，水質(zhì)含氟、砷量超標(biāo)，村內(nèi)現(xiàn)狀為分時段供水，村內(nèi)管網(wǎng)經(jīng)過多年運行老化嚴(yán)重，有跑冒滴漏現(xiàn)象。

徐溝鎮(zhèn)（3個村）：北宜武村有567戶1 675人，飼養(yǎng)豬400頭，羊100只。村中原有水井水質(zhì)含氟、砷量超標(biāo)。豐潤村有662戶，1 840人，飼養(yǎng)豬400頭，羊40 000只，村中現(xiàn)有水井1眼，井深280 m，水質(zhì)含氟、砷量超標(biāo)。高花村有595戶1 585人，飼養(yǎng)牛500頭、豬500頭、羊500只，村內(nèi)水源井水量滿足要求，水泵流量偏少。村內(nèi)管網(wǎng)老化，有跑冒滴漏現(xiàn)象。

集義鄉(xiāng)（4個村）：東楚王村有86戶232人，村中原有水井2眼，井深均為150 m，水質(zhì)含氟、砷量超標(biāo)。溫李青村有402戶1 075人，村中管網(wǎng)老化，有跑冒滴漏現(xiàn)象。橙橋村有340戶906人，村中原有水泵揚程104 m，出水流量32 m3/h，電機(jī)功率30 kW，原有水泵揚程不夠，村中管網(wǎng)老化。

大常村有1 143戶3 056人，村中原有機(jī)井2眼，水量不足，新建機(jī)井為了補(bǔ)充水源。

項目區(qū)49個村存在不同程度氟、砷含量超標(biāo)的飲水安全問題。

2.2 工程規(guī)模

隨著人民生活水平不斷提高，飲水安全已經(jīng)從“有沒有”，轉(zhuǎn)向了“好不好”的問題。因清徐縣受水源條件變化的影響，項目區(qū)農(nóng)村飲水存在不同程度氟、砷超標(biāo)和管網(wǎng)破損問題。為改善農(nóng)村人居環(huán)境、建設(shè)美麗宜居鄉(xiāng)村，使全縣農(nóng)村飲水安全工程進(jìn)一步鞏固提升，實施清徐縣2019年中央預(yù)算內(nèi)資金農(nóng)村飲水安全鞏固提升工程。本工程的任務(wù)是解決東于鎮(zhèn)、王答鄉(xiāng)、徐溝鎮(zhèn)、集義鄉(xiāng)4個鄉(xiāng)鎮(zhèn)49個村不同程度氟、砷超標(biāo)，管網(wǎng)破損的飲水安全問題。設(shè)計基準(zhǔn)年為2018年，規(guī)劃水平年為2033年，設(shè)計年限為15年。

根據(jù)《村鎮(zhèn)供水工程設(shè)計規(guī)范》（SL 687-2014），依據(jù)各項目區(qū)用水量分析計算結(jié)果，集義鄉(xiāng)東楚王村、溫李青村、橙橋村，徐溝鎮(zhèn)北宜武村，最高日供水量為26.63～183.5 m3/d，供水工程為Ⅴ型；王答鄉(xiāng)同戈站村，徐溝鎮(zhèn)豐潤村、高花村，集義鄉(xiāng)大常村，最高日供水量為243.59～769.75 m3/d，供水工程為Ⅳ型。根據(jù)《村鎮(zhèn)供水工程設(shè)計規(guī)范》（SL 687-2014），本期健康水站工程，選取5 L（/人·d），工程類型為Ⅴ型。

2.3 工程總體布置

水源及供水管網(wǎng)改造工程。王答鄉(xiāng)同戈站村、徐溝鎮(zhèn)北宜武村、豐潤村、高花村，集義鄉(xiāng)東楚王村、溫李青村、橙橋村、大常村這8個村進(jìn)行水源及供水管網(wǎng)改造工程。8個村均為單村供水，水源為機(jī)井。本次新打機(jī)井5眼，配套7臺水泵，配套6臺變頻控制柜，新增及更換管道8 810 m，通過管網(wǎng)供水到戶。

健康水站工程。在49個水質(zhì)問題突出村莊，按照每千人投放1臺集中式水凈化處理設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)，通過以社會籌資為主，政府投入為輔的方式，安裝75臺集中式水凈化處理設(shè)備。

3 工程設(shè)計

3.1 取水工程設(shè)計

3.1.1 地下水取水構(gòu)筑物設(shè)計

本次設(shè)計需在王答鄉(xiāng)同戈站村、徐溝鎮(zhèn)北宜武村、豐潤村、集義鄉(xiāng)東楚王村、大常村共5個村新建水源井。根據(jù)本工程需水量計算的機(jī)井最小出水量，結(jié)合以上所述清徐縣地質(zhì)情況、

周邊已有水源井的含水層地質(zhì)情況、井深、出水量和水質(zhì)情況，依據(jù)《機(jī)井技術(shù)規(guī)范》（GB 50625-2010）、《管井技術(shù)規(guī)范》（GB 50296-2017），設(shè)計水源井的鑿井深度、井身結(jié)構(gòu)、井管配置等。

（1）出水量設(shè)計：根據(jù)各項目最高日需水量，規(guī)模養(yǎng)殖用水時要錯峰使用，設(shè)計單井出水量為32 m3/h。

（2）井深確定：井深根據(jù)本工程飲水需求的水源井最小出水量、所處的水文地質(zhì)、周邊已有機(jī)井深度、出水量、水質(zhì)情況確定，王答鄉(xiāng)同戈站村、徐溝鎮(zhèn)北宜武村、豐潤村3個村新鑿機(jī)井深度為500 m，集義鄉(xiāng)東楚王村、大常村2個村新鑿機(jī)井深度為300 m。

（3）500 m水源井井身結(jié)構(gòu)設(shè)計：本次設(shè)計3眼500 m水源井，出露的地層為粘土、輕亞粘土、粉砂層及砂卵（礫）石松散層。根據(jù)以上地層情況，確定水源井孔徑為600 mm。依據(jù)《管井技術(shù)規(guī)范》（GB 50296-2017）規(guī)定，設(shè)計井管采用鋼管。

（4）300 m水源井井身結(jié)構(gòu)設(shè)計：本次設(shè)計2眼300 m水源井，出露的地層為粘土、輕亞粘土、粉砂層及砂卵（礫）石松散層。根據(jù)以上地層情況，確定水源井孔徑為700 mm。依據(jù)《管井技術(shù)規(guī)范》（GB 50296-2017）規(guī)定，設(shè)計井管采用水泥管。

3.1.2 水源井衛(wèi)生防護(hù)設(shè)施設(shè)計

為保護(hù)水源井，禁止牲畜及人為活動污染水源，以水源井為中心，設(shè)計封閉圍網(wǎng)，并懸掛設(shè)立水源保護(hù)告示牌1個。圍網(wǎng)長度為28 m。

3.2 輸水工程設(shè)計

管道通過水源井引出后,沿路線鋪設(shè)接入村中原管網(wǎng)。管材選用PE管，確定管道設(shè)計壓力為1.25 MPa。管徑Φ依據(jù)飲水流量的經(jīng)濟(jì)流速確定，經(jīng)濟(jì)流速計算公式：

式中：Φ——計算管徑，mm；

Q——計算流量，m3/s；

v——管徑流速，m/s。

選用流速為0.6～1.5 m/s，為防止水錘現(xiàn)象發(fā)生，最大流速控制在2.5 m/s以內(nèi)。

管道埋深根據(jù)《室外給水設(shè)計規(guī)范》（GB 50013-2018）第7.3.1條規(guī)定，當(dāng)?shù)貥?biāo)準(zhǔn)凍深為0.80 m，為保證供水管線的安全，滿足管線正常使用及檢修因素的要求，將供水管線埋置于最大凍土深度以下。管溝設(shè)計深度為1.2 m，寬0.5 m。工程管道管頂覆土不少于1.0 m。

3.3 管道附屬建筑物設(shè)計

根據(jù)管線布設(shè)情況，管道設(shè)置閥門井。閥門井呈圓形，采用磚混結(jié)構(gòu)，閥門井下部直徑1.68 m，上口直徑0.7 m，深1.5 m，井蓋座均配用直徑700 mm井蓋，閥門井底部設(shè)直徑0.3 m，深0.25 m集水坑，閥門井內(nèi)配置閘閥。

3.4 建筑設(shè)計

3.4.1 管理房設(shè)計

管理房采用磚砌結(jié)構(gòu)，坡屋頂規(guī)格為3.24 m×2.64 m×2.8 m，屋頂出檐0.6 m，頂部和底部都設(shè)圈梁，房內(nèi)安裝變頻器等。

3.4.2 井臺設(shè)計

井臺采用磚砌結(jié)構(gòu)，尺寸為2.0 m×1.8 m×2.0 m（長×寬×高），壁厚0.24 m，地面以上0.5 m，外部采用1∶2水泥砂漿抹面，井管高出井臺底面0.2 m，頂部蓋板采用2塊1 m×1.8 m，厚度為0.1 m的C 25鋼筋混凝土預(yù)制蓋板。

3.5 供配電設(shè)計

用電負(fù)荷主要包括提水井泵用電、變頻柜用電等。由村內(nèi)變壓器地埋電纜線接入管理房。

3.6 機(jī)械設(shè)備選型

項目機(jī)械設(shè)備主要為配套水泵。

3.6.1 管道水力計算

管道沿程損失主要是為配套水泵揚程提供依據(jù)、保證輸配水管網(wǎng)內(nèi)，最小服務(wù)水頭達(dá)到5 m。管道水力計算采用《村鎮(zhèn)供水工程設(shè)計規(guī)范》（SL 687-2014）中公式。PE輸水管沿程損失公式：

式中：hf——PE輸水管沿程損失，m；

L——管道長度，m；

Q——管道流量，m3/s；

d——管道內(nèi)徑，m。

局部水頭損失按沿程水頭損失的10%計取。

3.6.2 配套水泵總揚程由以下幾項組成：

式中：h總——配套水泵的總揚程，m；

h1——靜水位至地面的距離，m；

h2——井臺高度，m；

h3——井臺固定點至水泵出水管管軸線垂直距離，m；

S——抽水水位降深值，m；

∑h損——管路損失之和。

根據(jù)計算及產(chǎn)品選型，確定水泵型號。

3.7 健康水站工程設(shè)計

成套設(shè)備含設(shè)備、地基、上下水、運送、安裝、水卡及3年售后維護(hù)，增大原水罐。設(shè)置的健康水站為保證安全飲水，村委會負(fù)責(zé)解決放置設(shè)備的場地4 m2左右。設(shè)備運營期間，設(shè)備所有權(quán)歸企業(yè)，水費由設(shè)備投資企業(yè)制定，企業(yè)三年內(nèi)不以營利為目的，按照“優(yōu)水優(yōu)價”的政策，制定基本水價和階梯水價收費標(biāo)準(zhǔn)。

適應(yīng)水質(zhì)范圍以深井水為原水；進(jìn)水壓力為0.1～0.35 MPa，工作壓力為1.0～1.3 MPa；設(shè)備出水水質(zhì)符合《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB 5749-2006）及《飲用凈水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（CJ94-2005）要求。

4 結(jié)語

通過農(nóng)村飲水安全鞏固提升工程的建設(shè)，一是可以讓村民喝上干凈、衛(wèi)生水，降低發(fā)病率，提高村民的生活質(zhì)量和健康水平；二是可以解放生產(chǎn)力，為村民解決生活之憂，保障了社會穩(wěn)定；三是充分體現(xiàn)了黨和政府對村民生活疾苦的關(guān)心。