浅析单村农村集中饮水安全项目设计

王会林+赵国强+马静

摘 要：现在农村饮用水受到工业污染，农业面源污染，高氟水、高砷水、苦咸水的污染，农村饮用水安全问题，事关农民群众身体健康和生命安全，事关农村经济社会可持续发展。为从根本上解决农村农民的吃水问题，使大部分村民早日吃上安全卫生的自来水，自实施“十二五”规划以来，国家整合大量资金，投入了大量财力。为使工程能够得以顺利实施，自来水工程设计就显得尤为重要，下面就地处华北地区的行唐县北凹村单村集中饮水安全工程设计来进行论述。

关键词：单村 集中供水 设计

中图分类号：TV2 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）02（b）-0000-00

1、基本情况

北凹村地处行唐县西北部丘陵区，隶属城寨乡，现状饮水人口506人，140户。由于连年干旱，地下水位持续下降，导致现有供水工程供水量不足，年缺水时间在3个月左右，使其成为饮水不安全村。

2、用水量计算

根据水利部、卫生部《农村生活饮用水安全评价指标体系》及《村镇供水工程技术规范》（SL310--2004），结合行唐县用水现状等，确定规划区最高日居民生活用水标准为50L/人·d，最高日人均综合用水定额按80L/人·d。

设计用水居民人数：P=P0（1+γ）n+P1

式中：P——设计用水居民人数，人；

P0——供水范围内的现状常住人口数，P0=506人；

γ——设计年限内人口的自然增长率，2005-2010年

γ=6%0，2010-2020年γ=3%0；

n——工程设计年限，n取15年；

P1——设计年限内人口的机械增长总数，此数不予考虑；

经计算，P=554人。

则规划最高日用水量W日=554×80/1000=44.32m3/d。

3、供水规模按最高日最高时用水量确定。

供水规模最高日最高时用水量确定。

计算公式：Q=KhW日/24

式中：

Q——设计流量，m3/h；

W日——最高日用水量，m；

Kh——时变化系数。

本工程按定时供水条件，日供水时间为8小时，根据《村镇供水工程技术规范》（SL310-2004），取时变化系数为3.5，供水规模为6.46 m3/h。

4、工程措施

为解决当地群众的饮水问题，本着因地制宜，着远长远的原则，使家家户户能吃上卫生洁净的自来水，计划打机井一眼，建调节水塔一座，通过管网直接入户。

（1）水源工程设计

工程水源地选择在北凹村东北口，根据当地的水文地质状况，水源工程采用打浅井取水，通过勘测设计机井深度为30m，开口直径φ800mm，采用φ600mm砼管护壁，滤料为φ1-2㎝石子，动水位23m。预计水源地周边无污染源，水质符合国家饮用水卫生标准，无需特殊处理。

水源井设泵房一座，建筑面积12m2，内设水泵控制装置及水位调控设备。泵房为砖混结构，砌筑砂浆标号为M7.5，楼板盖顶，内墙为水泥砂浆抹面，外墙白色瓷砖贴面，安装0.9×1.9米的铁皮防盗门一扇，井口高出地面不少于20㎝，并设防盗装置，确保水源安全。

（2）调节水塔底板高程的设计

①调节水塔的容量确定

根据规划设计，全村日最高用水量为44.32 m3/d，按日调节，确定调节水塔总容积为50 m3。

②底板高程的确定，根据实测地形，该村为西南高，最不利点位置较水塔位置高3米，由管网计算知，水塔至最不利取水点水头总损失为0.572米，又根据《农村自来水》一书的经验要求，自由水头取2.0米。因此，设计水塔底板高度应不小于5.6米。

（3）输配水管网设计

①管网布置：管网按枝状布置。管路沿街道或规划道路路边布置，尽量避免穿越建筑物，管沟深度设计不小于0.8m，沿道路铺设时，管顶覆土深度不小于0.8m。

②管材选择：由于本工程输水管径较小，管材选用符合饮水要求的塑料管，管径≤32mm选PE管，管径≥50mm选PP管。

③管网设计流量：为最高日最高时用水量，管网设计流量Q=6.46 m3/h。树枝状管网的管段设计流量，按其沿线出流量的50%加上其下游各管段沿线出流量计算。

④管网水力计算

a.管段沿线出流量计算：各管段的沿线出流量按单户用水当量和各管段的用水户数确定。

北凹现状饮水人口506人，规划人口554人，140户，全村最高日用水量为：W=44.32m3/d。

人均用水当量q人=1000WKh/24P

式中：q人——人均用水当量，L/h·人；

W——村最高日用水量，m3/d；

P——设计用水人口，人：

Kh——时变化系数。

q人=1000×44.32×3.5/24/554=11.67L/h·人。

每户平均人口为3.96人，单户用水当量为11.67×3.96=46.21 L/h。

b.管径确定：管径可根据经济流速及管道流量按下式确定。

D=（4Q/πv）1/2

式中：D——管道内径，m；

Q——管道流量，m3/s；

V——管道经济流速，取0.5-1.0m/s。

c.管道水头损失计算：管道水头损失包括沿程水头损失及局部水头损失。

沿程水头损失按下式计算：hl=iL

式中：hl——沿程水头损失，m；

L——计算管段的长度，m；

i——单位管长水头损失，m/m。

i按下式计算：

i=0.000915Q1.774/d4.774

式中：Q——管段流量，m3/s

d——管道内径，m。

局部水头损失按沿程水头损失的10%计算。

经计算，最不利管线为ACDE，总水头损失为0.572m。

北凹管网布置见附图，水力计算结果表1。

北凹单村集中供水工程最不利管网水力计算表

（4）水泵设计

①设计流量：水泵设计流量根据该机井设计的每小时最小水量，最大限度的提高工作效率，降低供水成本，因此，确定水泵流量为不小于30m3/h。

②设计扬程：H=H1′+H2′+h1+h2+H3

式中：H——泵站设计扬程，m；

H1′——最低吸水水位与泵轴的几何高差，H1′=23m；

H2′——泵轴与管网压力控制点的几何高差，H2′= 11.0m；

h1——吸水管路总水头损失，m；

h2——配水管网总水头损失，m，局部水头损失按沿程水头损失的10%计算。h2=0.052m，见表1。

经计算，则水泵设计扬程为35m。

③水泵选型：根据水泵综合性能图，按照水泵设计流量和设计扬程，考虑水位下降和现有潜水电泵的规格型号，确定选用200QJ32—39型潜水电泵，即：扬程39米，水量32 m3/h，配用电机功率5.5kw。

④管材确定：泵管采用钢管，配水管道采用塑管。

（4）电力配套

根据水泵电机功率及其它用电需要，需新增设30KVA变压器一台，埋设低压电缆120米。

5、投资估算

根据水利部【2002】《水利建筑工程预算定额》、《水利工程施工机械台时费定额》、《水利工程设计概（估）算编制规定》、河北省水利水电建筑工程和安装工程及河北省水利水电设计概估算补充规定，参照当地材料及劳力市场价格，该供水工程预算总投资25万元。endprint

摘 要：现在农村饮用水受到工业污染，农业面源污染，高氟水、高砷水、苦咸水的污染，农村饮用水安全问题，事关农民群众身体健康和生命安全，事关农村经济社会可持续发展。为从根本上解决农村农民的吃水问题，使大部分村民早日吃上安全卫生的自来水，自实施“十二五”规划以来，国家整合大量资金，投入了大量财力。为使工程能够得以顺利实施，自来水工程设计就显得尤为重要，下面就地处华北地区的行唐县北凹村单村集中饮水安全工程设计来进行论述。

关键词：单村 集中供水 设计

中图分类号：TV2 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）02（b）-0000-00

1、基本情况

北凹村地处行唐县西北部丘陵区，隶属城寨乡，现状饮水人口506人，140户。由于连年干旱，地下水位持续下降，导致现有供水工程供水量不足，年缺水时间在3个月左右，使其成为饮水不安全村。

2、用水量计算

根据水利部、卫生部《农村生活饮用水安全评价指标体系》及《村镇供水工程技术规范》（SL310--2004），结合行唐县用水现状等，确定规划区最高日居民生活用水标准为50L/人·d，最高日人均综合用水定额按80L/人·d。

设计用水居民人数：P=P0（1+γ）n+P1

式中：P——设计用水居民人数，人；

P0——供水范围内的现状常住人口数，P0=506人；

γ——设计年限内人口的自然增长率，2005-2010年

γ=6%0，2010-2020年γ=3%0；

n——工程设计年限，n取15年；

P1——设计年限内人口的机械增长总数，此数不予考虑；

经计算，P=554人。

则规划最高日用水量W日=554×80/1000=44.32m3/d。

3、供水规模按最高日最高时用水量确定。

供水规模最高日最高时用水量确定。

计算公式：Q=KhW日/24

式中：

Q——设计流量，m3/h；

W日——最高日用水量，m；

Kh——时变化系数。

本工程按定时供水条件，日供水时间为8小时，根据《村镇供水工程技术规范》（SL310-2004），取时变化系数为3.5，供水规模为6.46 m3/h。

4、工程措施

为解决当地群众的饮水问题，本着因地制宜，着远长远的原则，使家家户户能吃上卫生洁净的自来水，计划打机井一眼，建调节水塔一座，通过管网直接入户。

（1）水源工程设计

工程水源地选择在北凹村东北口，根据当地的水文地质状况，水源工程采用打浅井取水，通过勘测设计机井深度为30m，开口直径φ800mm，采用φ600mm砼管护壁，滤料为φ1-2㎝石子，动水位23m。预计水源地周边无污染源，水质符合国家饮用水卫生标准，无需特殊处理。

水源井设泵房一座，建筑面积12m2，内设水泵控制装置及水位调控设备。泵房为砖混结构，砌筑砂浆标号为M7.5，楼板盖顶，内墙为水泥砂浆抹面，外墙白色瓷砖贴面，安装0.9×1.9米的铁皮防盗门一扇，井口高出地面不少于20㎝，并设防盗装置，确保水源安全。

（2）调节水塔底板高程的设计

①调节水塔的容量确定

根据规划设计，全村日最高用水量为44.32 m3/d，按日调节，确定调节水塔总容积为50 m3。

②底板高程的确定，根据实测地形，该村为西南高，最不利点位置较水塔位置高3米，由管网计算知，水塔至最不利取水点水头总损失为0.572米，又根据《农村自来水》一书的经验要求，自由水头取2.0米。因此，设计水塔底板高度应不小于5.6米。

（3）输配水管网设计

①管网布置：管网按枝状布置。管路沿街道或规划道路路边布置，尽量避免穿越建筑物，管沟深度设计不小于0.8m，沿道路铺设时，管顶覆土深度不小于0.8m。

②管材选择：由于本工程输水管径较小，管材选用符合饮水要求的塑料管，管径≤32mm选PE管，管径≥50mm选PP管。

③管网设计流量：为最高日最高时用水量，管网设计流量Q=6.46 m3/h。树枝状管网的管段设计流量，按其沿线出流量的50%加上其下游各管段沿线出流量计算。

④管网水力计算

a.管段沿线出流量计算：各管段的沿线出流量按单户用水当量和各管段的用水户数确定。

北凹现状饮水人口506人，规划人口554人，140户，全村最高日用水量为：W=44.32m3/d。

人均用水当量q人=1000WKh/24P

式中：q人——人均用水当量，L/h·人；

W——村最高日用水量，m3/d；

P——设计用水人口，人：

Kh——时变化系数。

q人=1000×44.32×3.5/24/554=11.67L/h·人。

每户平均人口为3.96人，单户用水当量为11.67×3.96=46.21 L/h。

b.管径确定：管径可根据经济流速及管道流量按下式确定。

D=（4Q/πv）1/2

式中：D——管道内径，m；

Q——管道流量，m3/s；

V——管道经济流速，取0.5-1.0m/s。

c.管道水头损失计算：管道水头损失包括沿程水头损失及局部水头损失。

沿程水头损失按下式计算：hl=iL

式中：hl——沿程水头损失，m；

L——计算管段的长度，m；

i——单位管长水头损失，m/m。

i按下式计算：

i=0.000915Q1.774/d4.774

式中：Q——管段流量，m3/s

d——管道内径，m。

局部水头损失按沿程水头损失的10%计算。

经计算，最不利管线为ACDE，总水头损失为0.572m。

北凹管网布置见附图，水力计算结果表1。

北凹单村集中供水工程最不利管网水力计算表

（4）水泵设计

①设计流量：水泵设计流量根据该机井设计的每小时最小水量，最大限度的提高工作效率，降低供水成本，因此，确定水泵流量为不小于30m3/h。

②设计扬程：H=H1′+H2′+h1+h2+H3

式中：H——泵站设计扬程，m；

H1′——最低吸水水位与泵轴的几何高差，H1′=23m；

H2′——泵轴与管网压力控制点的几何高差，H2′= 11.0m；

h1——吸水管路总水头损失，m；

h2——配水管网总水头损失，m，局部水头损失按沿程水头损失的10%计算。h2=0.052m，见表1。

经计算，则水泵设计扬程为35m。

③水泵选型：根据水泵综合性能图，按照水泵设计流量和设计扬程，考虑水位下降和现有潜水电泵的规格型号，确定选用200QJ32—39型潜水电泵，即：扬程39米，水量32 m3/h，配用电机功率5.5kw。

④管材确定：泵管采用钢管，配水管道采用塑管。

（4）电力配套

根据水泵电机功率及其它用电需要，需新增设30KVA变压器一台，埋设低压电缆120米。

5、投资估算

根据水利部【2002】《水利建筑工程预算定额》、《水利工程施工机械台时费定额》、《水利工程设计概（估）算编制规定》、河北省水利水电建筑工程和安装工程及河北省水利水电设计概估算补充规定，参照当地材料及劳力市场价格，该供水工程预算总投资25万元。endprint

摘 要：现在农村饮用水受到工业污染，农业面源污染，高氟水、高砷水、苦咸水的污染，农村饮用水安全问题，事关农民群众身体健康和生命安全，事关农村经济社会可持续发展。为从根本上解决农村农民的吃水问题，使大部分村民早日吃上安全卫生的自来水，自实施“十二五”规划以来，国家整合大量资金，投入了大量财力。为使工程能够得以顺利实施，自来水工程设计就显得尤为重要，下面就地处华北地区的行唐县北凹村单村集中饮水安全工程设计来进行论述。

关键词：单村 集中供水 设计

中图分类号：TV2 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）02（b）-0000-00

1、基本情况

北凹村地处行唐县西北部丘陵区，隶属城寨乡，现状饮水人口506人，140户。由于连年干旱，地下水位持续下降，导致现有供水工程供水量不足，年缺水时间在3个月左右，使其成为饮水不安全村。

2、用水量计算

根据水利部、卫生部《农村生活饮用水安全评价指标体系》及《村镇供水工程技术规范》（SL310--2004），结合行唐县用水现状等，确定规划区最高日居民生活用水标准为50L/人·d，最高日人均综合用水定额按80L/人·d。

设计用水居民人数：P=P0（1+γ）n+P1

式中：P——设计用水居民人数，人；

P0——供水范围内的现状常住人口数，P0=506人；

γ——设计年限内人口的自然增长率，2005-2010年

γ=6%0，2010-2020年γ=3%0；

n——工程设计年限，n取15年；

P1——设计年限内人口的机械增长总数，此数不予考虑；

经计算，P=554人。

则规划最高日用水量W日=554×80/1000=44.32m3/d。

3、供水规模按最高日最高时用水量确定。

供水规模最高日最高时用水量确定。

计算公式：Q=KhW日/24

式中：

Q——设计流量，m3/h；

W日——最高日用水量，m；

Kh——时变化系数。

本工程按定时供水条件，日供水时间为8小时，根据《村镇供水工程技术规范》（SL310-2004），取时变化系数为3.5，供水规模为6.46 m3/h。

4、工程措施

为解决当地群众的饮水问题，本着因地制宜，着远长远的原则，使家家户户能吃上卫生洁净的自来水，计划打机井一眼，建调节水塔一座，通过管网直接入户。

（1）水源工程设计

工程水源地选择在北凹村东北口，根据当地的水文地质状况，水源工程采用打浅井取水，通过勘测设计机井深度为30m，开口直径φ800mm，采用φ600mm砼管护壁，滤料为φ1-2㎝石子，动水位23m。预计水源地周边无污染源，水质符合国家饮用水卫生标准，无需特殊处理。

水源井设泵房一座，建筑面积12m2，内设水泵控制装置及水位调控设备。泵房为砖混结构，砌筑砂浆标号为M7.5，楼板盖顶，内墙为水泥砂浆抹面，外墙白色瓷砖贴面，安装0.9×1.9米的铁皮防盗门一扇，井口高出地面不少于20㎝，并设防盗装置，确保水源安全。

（2）调节水塔底板高程的设计

①调节水塔的容量确定

根据规划设计，全村日最高用水量为44.32 m3/d，按日调节，确定调节水塔总容积为50 m3。

②底板高程的确定，根据实测地形，该村为西南高，最不利点位置较水塔位置高3米，由管网计算知，水塔至最不利取水点水头总损失为0.572米，又根据《农村自来水》一书的经验要求，自由水头取2.0米。因此，设计水塔底板高度应不小于5.6米。

（3）输配水管网设计

①管网布置：管网按枝状布置。管路沿街道或规划道路路边布置，尽量避免穿越建筑物，管沟深度设计不小于0.8m，沿道路铺设时，管顶覆土深度不小于0.8m。

②管材选择：由于本工程输水管径较小，管材选用符合饮水要求的塑料管，管径≤32mm选PE管，管径≥50mm选PP管。

③管网设计流量：为最高日最高时用水量，管网设计流量Q=6.46 m3/h。树枝状管网的管段设计流量，按其沿线出流量的50%加上其下游各管段沿线出流量计算。

④管网水力计算

a.管段沿线出流量计算：各管段的沿线出流量按单户用水当量和各管段的用水户数确定。

北凹现状饮水人口506人，规划人口554人，140户，全村最高日用水量为：W=44.32m3/d。

人均用水当量q人=1000WKh/24P

式中：q人——人均用水当量，L/h·人；

W——村最高日用水量，m3/d；

P——设计用水人口，人：

Kh——时变化系数。

q人=1000×44.32×3.5/24/554=11.67L/h·人。

每户平均人口为3.96人，单户用水当量为11.67×3.96=46.21 L/h。

b.管径确定：管径可根据经济流速及管道流量按下式确定。

D=（4Q/πv）1/2

式中：D——管道内径，m；

Q——管道流量，m3/s；

V——管道经济流速，取0.5-1.0m/s。

c.管道水头损失计算：管道水头损失包括沿程水头损失及局部水头损失。

沿程水头损失按下式计算：hl=iL

式中：hl——沿程水头损失，m；

L——计算管段的长度，m；

i——单位管长水头损失，m/m。

i按下式计算：

i=0.000915Q1.774/d4.774

式中：Q——管段流量，m3/s

d——管道内径，m。

局部水头损失按沿程水头损失的10%计算。

经计算，最不利管线为ACDE，总水头损失为0.572m。

北凹管网布置见附图，水力计算结果表1。

北凹单村集中供水工程最不利管网水力计算表

（4）水泵设计

①设计流量：水泵设计流量根据该机井设计的每小时最小水量，最大限度的提高工作效率，降低供水成本，因此，确定水泵流量为不小于30m3/h。

②设计扬程：H=H1′+H2′+h1+h2+H3

式中：H——泵站设计扬程，m；

H1′——最低吸水水位与泵轴的几何高差，H1′=23m；

H2′——泵轴与管网压力控制点的几何高差，H2′= 11.0m；

h1——吸水管路总水头损失，m；

h2——配水管网总水头损失，m，局部水头损失按沿程水头损失的10%计算。h2=0.052m，见表1。

经计算，则水泵设计扬程为35m。

③水泵选型：根据水泵综合性能图，按照水泵设计流量和设计扬程，考虑水位下降和现有潜水电泵的规格型号，确定选用200QJ32—39型潜水电泵，即：扬程39米，水量32 m3/h，配用电机功率5.5kw。

④管材确定：泵管采用钢管，配水管道采用塑管。

（4）电力配套

根据水泵电机功率及其它用电需要，需新增设30KVA变压器一台，埋设低压电缆120米。

5、投资估算

根据水利部【2002】《水利建筑工程预算定额》、《水利工程施工机械台时费定额》、《水利工程设计概（估）算编制规定》、河北省水利水电建筑工程和安装工程及河北省水利水电设计概估算补充规定，参照当地材料及劳力市场价格，该供水工程预算总投资25万元。endprint