海兴县饮水安全规划与设计

戴 梅，郑树森，杨凤栋，于坤荣

（1.河北省水利水电勘测设计研究院，天津 300250；2.河北省海兴县水务局，河北 沧州 061200）

海兴县饮水安全规划与设计

戴 梅1，郑树森2，杨凤栋1，于坤荣1

（1.河北省水利水电勘测设计研究院，天津 300250；2.河北省海兴县水务局，河北 沧州 061200）

海兴县处于深层地下水的高氟区和苦咸区，饮水安全问题十分严重。该规划设计范围涵盖全县及国营农场，通过规划分区，将全县供水区域分为“三区、五片”的供水格局，并已按设计实施建成以地表水为主、地下水为补充的农村集中供水工程，实现了城乡一体化供水系统网络。

饮水安全；高氟；苦咸；地表水；规划分区

1 海兴县饮水安全现状

1.1 水资源概况

海兴县地处华北平原，属黑龙港流域，渤海之滨，其地质构造比较复杂，基底构造为埕宁隆起，新生代以来，长期处于沉陷，堆积的新生界地层。由于特殊的水文地质条件原因，浅层水苦咸，深层水普遍含氟超标。深层水源水质含氟量大都大于2mg/L，有45%以上的村含氟量达到4～5mg/L，并且矿化度和氯化物（1.5～2.0g/L）都超标。 浅层水淡水面积仅占全县总面积的12.8%，且分布稀散，其他浅层无淡水，含盐量在5～10g/L，人畜根本无法饮用。随着气候的持续干旱和地下水资源的日益紧张，地下水位逐年下降，水资源匮乏严重。为满足群众生活和工农业生产需要，必须开发深层地下水以解燃眉之急，而海兴县又处于深层地下水的高氟区和苦咸区，因此，饮水安全问题十分严重。

1.2 饮水安全现状

海兴县辖4镇、3乡的197个行政村和3个国营农场，总人口25.2万人，其中农业人口20.11万人，占总人口的79.8%，根据调查统计和国家三部委的核定，海兴县农村饮水不安全人数为12.13万人（不包括3个农场），占农村人口的70.9%，主要为高氟和苦咸水。全县饮水水源含氟量多为2.0～4.5mg/L，矿化度为3g/L。由于长期饮用高氟水，80%儿童普遍存在氟斑牙问题，中老年人脚后跟疼，骨脆、骨硬、易骨折现象占60%以上，高氟水及苦咸水严重影响着全县人民的身心健康，群众期盼着早日解决高氟水问题。

虽然目前海兴县自来水入户普及率达到100%，受益人口为20.1万人，但由于水源井多为20世纪60～70年代修建，均已超期服役，而且自来水管网多为20世纪80年代铺设，至今已近30a，随着经济发展，人口增多，村庄面积增大，原有管网老化，远远不能满足村庄发展的用水需求。因此，饮水井不断报废，饮水困难呈动态上升趋势，现在有的村还存在“自来水管伸到户，骑车驮筒拉水吃”的现象。

2 工程规划

2.1 技术路线

海兴县饮水安全工程按照“统筹规划、城乡一体、全县推进、户户通水”的总体思路，大力推行联村集中供水工程，积极推行规模化发展、标准化建设、市场化运作、专业化管理、受益户参与的集中供水模式。

针对2009年杨埕水库达到蓄水条件的总体要求，为避免重复投资，确定技术路线为：以杨埕水库调蓄工程外调地表水源为依托，彻底实现海兴县饮水水源切换，发展地表水净水厂，实现城乡供水一体化。

2.2 需水量预测

规划地表水源为杨埕水库，水库至净水厂输水管线设计流量由水厂设计规模和水厂自用水量组成；净水厂设计规模按照最高日用水量确定，主要包括农民生活用水、兼顾公共建筑用水、工业及其他用水、管网漏失和未预见水量；配水管网设计规模按照最高日、最高时进行设计。根据《村镇供水工程技术规范》和《海兴县集中供水工程初步设计》，综合各种因素考虑，规划区人均综合用水量指标：城区采用130L/p·d标准，农村取80L/p·d，管网漏失及未予见水量按25%考虑，最高日变化系数按照1.4考虑，预测海兴县近期年需水总量为696.1万m3，远期年需水总量为1217.5万m3。

2.3 水源供需平衡分析

为提高渤海新区的供水保证率，确定引水工程实施双水源，双线引水。第1条从大浪淀排水渠引水，在大浪淀水库以上利用大浪淀水库的位山引黄线路，以下利用淀北排干入大浪淀排水渠，经东侯干渠跨武港路，利用新开渠道至宣惠河左岸建引水泵站经压力管道穿越宣惠河至调杨埕水库。第2条在小开河灌区引水渠末端下泊头建引水泵站经压力管道引水至杨埕水库。因此杨埕水库的外调水源是有保障的。

杨埕水库总库容为6568万m3，调节库容为5652万m3。综合考虑后年调蓄两次，年引水量为9115.1万m3，满足海兴县需水总量1217.5万m3的要求。

2.4 输水工程规划

2.4.1 供水工程规划分区

根据海兴县地理条件和村庄分布，将全县供水区域分为西区、东北区和东南区，形成“三区、五片”的供水格局。以杨埕水库渤海新区供水泵站为起点，通过泵站和输水管线，将地表水送至净水厂。

（1）西区：该区位于宣惠引河以西区域，包括城区、赵毛陶乡、苏基镇、高湾镇、张会亭乡、海兴县农场和辛集镇西部部分村庄。该区域以城区净水厂为中心向四周辐射，因南北向供水距离较长，分别在王文、良章规划2个配水厂，连同城区净水厂管网供水区域形成 “一区三片”2个配水厂以城区净水厂出水为水源，供应南、北两片供水区域，该区规划人口185183人，其中城区人口3.0万人（远期8.8万人）、农村人口15.52万人（包括县农场）。

（2）东北区：该区位于宣惠引河以东、宣惠河以北区域，包括小山乡、青锋农场和青先农场，服务人口3.421万人。

（3）东南区：该区域位于宣惠引河以东、宣惠河以南区域，包括香坊乡、辛集镇大部分村庄，总人口3.0843万人。

2.4.2 供水水厂规划

目前海兴县供水水源皆为深层地下水，包括县城供水系统也是完全靠水源井直接供给，没有集中净水厂，为适应新的地表水水源切换，结合县城供水工程规划及工程规划分区，对全县进行规划，共规划城区、小山、香坊3座净水厂，王文、良章2座配水厂，覆盖全县，实现集中供水。最终海兴县饮水安全供水系统形成 “一库—两线—三区—五片”的供水网络系统如图1，为实现城乡供水一体化，打下了良好的基础。

3 输水工程设计

3.1 净水厂设计

净水厂设计规模按照最高日用水量确定，主要包括城市用水、农民生活用水兼顾公共建筑用水、工业及其他用水、管网漏失和未预见水量；设计净水工艺与当地水源水质直接相关，海兴县饮水安全工程以杨埕水库水为供水水源，根据水库水质化验报告，结合GB3838—2002《地表水环境质量标准》进行评定，确定原水水质为地面水Ⅱ类水体，符合供水水源要求，确定水处理工艺：

3.1.1 城区净水厂设计

城区净水厂设计规模为近期2万m3/d，远期4万m3/d。其中：王文配水厂设计规模2800m3/d；良章配水厂设计规模5000m3/d。

城区净水厂净水工艺流程为：

水源—混合器—网格反应池—斜板沉淀池—V型滤池—清水池—泵房—管网

王文、良章配水厂工艺流程为：

城区水厂净化水—清水池（消毒）—泵房—管网

3.1.2 香坊、小山净水厂设计

小山净水厂设计规模3500m3/d；香坊净水厂设计规模3200m3/d。工艺流程为：

水源—一体化净水装置—清水池—泵房—管网

3.2 输水、配水管线设计

3.2.1 输水管线设计

水库至净水厂输水管线设计流量由水厂设计规模和水厂自用水量组成，考虑水厂自用水量（反冲洗等）按水厂规模的10%计算。取水泵站至净水厂管道流量采用最高日平均时，则输水管线设计规模根据 《室外硬聚氯乙烯给水管道工程设计规程》的规定，当水温为20℃时，硬聚氯乙烯管的水力坡降计算公式：

式中 i为水力坡降；Q为流量（m3/s）；DJ为管道计算内径（m）。

3.2.2 配水管网设计

3.2.2.1 设计原则

配水管网按照满足远期最高日、最高时确定规模，一次规划建成，对远期实施的村庄预留接口，对于城区管网，其布置形式采用环形管网；对于农村供水管网因村庄分布较为分散，管网形式以枝状管网为主；对较大的乡镇所在地，考虑管道成环的可能。最高日、最高时变化系数按表1选取。

表1 时变化系数取值表

管网最不利水压：

（1）城区按0.24MPa进行规划，满足5层建筑供水水压要求，个别需水压力较高的建筑自行加压；

（2）村庄按0.12MPa进行规划，满足2层建筑用水需要。

3.2.2.2 配水管网水力计算

配水管线沿程水头损失计算采用海曾－威廉公式：

式中 h为管道水头损失（kPa）；q为流量（m3/s）；L为管段长度（m）；D为管道计算内径（m）；C为海曾－威廉系数，C＝140。

3.2.3 典型设计实例

以香坊集中供水工程为典型，设计规模为3200m3/d，水厂自用水量按水厂规模的10%考虑，则输水管线设计流量为3520m3/d。通过计算，并考虑局部阻力损失为沿程损失的10%，所需的管道内径DJ为300mm，其损失为12.18m，要求泵站扬程30m。选取PVC－M塑料管规格为De315，选用管道压力等级0.6MPa满足设计要求。

根据计算，配水管网最不利管线水厂～外网水力损失为18.41m。考虑水厂最低水位与最不利点的水头差为2m，最不利点（村口）自由水头20m，则水泵扬程为：18.41＋20＋2＝40.41m，水泵扬程选定45m满足设计要求，外管网管材压力等级选定为0.6MPa。

4 结语

按照“统筹规划、城乡一体、整县推进、户户通水”的要求，海兴县饮水安全供水系统网络最终形成 “一库—两线—三区—五片”的供水系统格局，为实现城乡供水一体化打下了良好基础。于2010年7月1日前实现饮用地表水全覆盖，建成以地表水为主、地下水为补充的农村集中供水工程网络。对海兴县完善供水社会化服务体系，保证饮水安全，促进社会主义建设具有重要意义。

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1672-9900（2011）01-0030-03

2010－12－30

戴梅（1965－），女（汉族），河北保定人，高级工程师，主要从事水利水电工程设计工作，（Tel）13821718161。