某村饮水安全工程设计

贺启有

(辽宁省丹东市水利勘测设计研究院，辽宁 丹东118000)

1 项目概况

项目区位于黄海北部，辽宁省丹东市，属于丘陵地貌，地域呈南北走向分布，区域东西极长2 500 多m，南北极长5 000 多m。

工程区域属温带季风性气候，四季分明，属于温带湿润季风气候，极端最高气温38.8 ℃，极端最低气温－26.7 ℃，年平均气温8.4°，无霜期182 d，结冻期147 d，历史最大冻深为1.2 m，降水量 900～1 000 mm。

2 供水规模确定

确定方法有人均综合用水量指标法、工业用地面积计算法和根据用水定额分项计算法。

根据农村供水工程受益人口少(该工程受益人口为566 人)、工业不发达(该村无工业)的情况，本工程采用人均日生活用水量和其它综合用水量计算［1－3］。

2.1 设计年限

按照《农村饮水安全项目建设管理办法》和《村镇供水工程技术规范》(SL310—2004)，参考相似条件，运转正常的供水工程，结合丹东市农村饮水的实际情况、设计年限内的发展变化，适当考虑居民生活水平的提高，综合确定为15 a。

现状水平年为2012年，设计水平年为2027年。

2.2 设计供水人口确定

在确定现状用水居民人数时，应深入进行调查，详细了解现状居住人口的分布和构成分析变化趋势。

计算时应包括供水范围内的学校、农场、当地企事业单位等常住人口，不住宿人口可按一定的系数比例折减计算。

设计年限内人口机械增长数，可根据对乡镇、村总体规划中的人口规划，近年来人口户籍迁移和流动情况，按平均增长法确定［4－6］。

根据该村近5 a来居住人口的分布和构成，以及人口的流动情况，分析变化趋势。人口的自然增长率为2‰。

人口的机械增长率略微呈负增长趋势，分析原因，可能是随着全国小城镇和新农村建设的发展，农村人口向城镇大量流动人口变化较大，农村人口总体呈下降趋势，尤其是经济条件较差、较为偏僻的村镇，流入人口少，外迁人口多造成的［7－8］。

村镇供水工程设计供水人口可按照下式进行计算:

式中:P 为设计供水人口;P0为供水范围内的现状常住人口数，本设计取566 人;α 为人口自然增长率，α =2‰;P1为设计年限内人口的机械增长总数，本设计取0 人;n 为设计年限，n =15。

设计供水人口为:P =566 ×(1 +0.002)15+0 =583 人。

2.3 设计水量确定

2.3.1 最高日居民生活用水量

式中:Q1为最高日居民生活用水量，m3/d;q 为最高日用水量标准;根据水利部颁《村镇供水工程技术规范》和水利部、卫生部《农村饮用水安全卫生评价指标体系》之规定，根据对项目区用水量调查，综合确定项目区人均最高生活用水定额为60 L/人·d;p 为设计供水人口。

计算最高日居民生活用水量为:

2.3.2 未预见用水量

根据《村镇供水工程技术规范》，管网漏失水量和未预见水量及牲畜和其他用水量按居民最高日用水量的10% ～25%，本工程取20%。

2.3.3 设计总用水量

根据用水量计算，则该水厂设计供水规模为1.98 m3/d。

2.3.4 最高日最高时用水量

式中:kh为时变化系数，依据《村镇供水工程技术规范》规定，全日供水工程的时变化系数，可在2.3 ～3.0 范围内取值，本工程采用Kh=3.0。

计算最高日最高时用水量:

则配水管网的设计流量的最大值为5.25 m3/h。

3 水源地的选取

3.1 选择原则

水源地的选取应遵循以下原则:

1)选择水质良好，水量充足，便于卫生防护的水源。水源水质符合生活饮用水水源水质标准要求。

2)宜适度规模并适当集中，便于水源地卫生防护。

3)注意水源卫生防护条件，取水点一般选在居住区上游。

4)结合水利、农田建设等工程综合利用。

3.2 水源选择

经过实地勘测，将水源地的位置定在该村范围内地势较高的山沟里，根据地形、出水量及当地居民居住的分散情况，共确定3 眼大口井，井深3 m，完全能够满足居民的用水量需求，水质经化验符合国家饮用水水质标准［9］。

3.3 水源地卫生防护

该工程的水源地均位于山上，周围无工业及水产品加工企业，井的周围无污染源。水源井建成以后，井口加封盖，并以大口井为中心，以30 m为半径作为水源防护带，同时设置6 m×6 m铁丝网围栏，防止畜进入破坏水源。通过管道输送到千家万户，可以防止供水的二次污染，确保供水的水质卫生安全［10］。

4 水源工程设计

地下水取水构筑物一般包括管井、大口井、渗渠等型式，根据当地的实际情况和居民用水习惯等问题，决定该工程水源井采用大口井形式。

大口井适用于地下水埋藏较浅、含水层较薄且渗透性较强的地层取水，它具有就地取材、施工简便的优点。按几何形状可分为圆筒形和截头圆锥形两种。

圆筒形大口井制作简单，下沉时受力均匀，不易发生倾斜，即使倾斜后也易校正，截头圆锥形大口井，下沉时摩擦力小、易于下沉、但下沉后受力情况复杂、容易倾斜、倾斜后不易校正，一般来说，在地层较稳定的地区，应尽量选用圆筒形大口井。

本工程3 眼大口井均采用圆筒形，设计深度为3 m，内径为2 m，来水采用干砌石井壁进水的形式，并在干砌石井壁后填充1 m的反滤料，以防止进口阻塞;出水口处设置阀门井1 座［11］。

5 给水管网设计

5.1 给水管网的布置

5.1.1 管网布置原则

管网布置应遵循以下原则:

1)满足各用户对水量、水压的需求。

2)管网的布置应尽可能便于施工和检修，管线应尽量沿居民区的街道布置。

3)管线尽量沿道路一侧布置，不穿越道路，管线不应布置在道路背阴的一侧，因长期得不到光照，不利于防冻，所以东西走向的街道，管线应布置在北侧，南北走向的街道，应布置在西侧［12］。

4)配水管网的干管应通过两侧用水量的地区，走向应和用水量最大的方向保持一致。

5)树枝状管网的未端应设有泄水阀，以便放空管路中的存水，保证水质清洁和防止冰冻。

6)根据具体实际需要可适当的位置设有闸阀井，以实现分片供水的目的。

5.1.2 配水管网布置形式

配水管网一般分为树枝状和环状两种形式，树枝状管网把管网布置成树枝分叉状，设计简单，管道投资少，但是供水可靠性差。环状管网把所有的管道连接成环状，保证水流四通八达，可以提高供水的安全可靠性，但是由于管道较长，接头等管件较多，故造价很高，设计计算也很复杂。

根据农村的实际情况，经综合比较，确定在该项工程中，配水管网采用树枝状布置形式，达到提高供水的连续性和可靠性，以及减少维修时的停供人口［13］。

5.1.3 给水管道管径的确定

1)管径是按以下公式计算:

式中:D 为管径直径，m;Q 为管段流量，m3/s;V 为经济流速，m/s。

2)水力坡度:

式中:D 为管径内径，m;Q 为管段流量，m3/s 。

干管管径即根据一定长度管道内需要转输的流量和经济流速，利用公式h = i×L(L 为管段长度)得出管道的水头损失，这样就可以算出整个管网的水头损失，当总水头损失、管网要求的最低水压(最不利点所需的自由水头10 m)和输水几何高差之和小于或者等于现有压力时，即可最后确定管径。

6 水处理

农村饮水安全项目工程的给水系统一般由取水工程、净水工程和给水工程3 部分组成，本村饮水工程根据具体需要，确定该工程由取水工程、净水工程及配水工程组成。

由于本工程采用的是山泉水，水质已经满足国家规定标准，无需做净化处理，只需对供水进行消毒即可。

目前较为先进且效果较好的方法是通过二氧化氯发生器产生的二氧化氯对供水消毒，但由于该工程不建泵房不适采用二氧化氯发生器装置，所以只能采用往井里投入漂白粉液，简易消毒。

7 结 论

农村安全饮水工程是涉及千家万户农村居民身心健康、造福子孙后代的利民工程，因此在规划、设计、施工的各个环节，都要始终坚持高标准、严要求、利于可持续发展的原则，使工程成为供水卫生安全、方便可靠地放心工程。

首先集中解决规划中饮水最难的人口，并尽可能集中连片安排项目，以便于施工管理和消号，在工程设计过程中，我们根据项目区水源、地形、村民居住点分布以社会经济发展情况和社会主义新农村建设需要，按照“先重后轻、突出重点、先急后缓、分步实施”的原则，以项目为载体，加大饮水安全项目实施，重点解决饮水安全问题。

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