千阳县城关镇抗旱应急水源工程浅析

2017-08-09吕永乐

陕西水利 2017年4期

关键词：千阳县家庄水厂

吕永乐

（陕西水环境工程勘测设计研究院，陕西西安710018）

千阳县城关镇抗旱应急水源工程浅析

吕永乐

（陕西水环境工程勘测设计研究院，陕西西安710018）

千阳县城关镇供水工程存在水源单一、水量不足、水质硬度超标、处理成本高、供水保证率和可靠性较低等问题。本次设计采用水沟镇孙家塬村帽尔沟附近泉水，通过输水管道将水输送至沈家庄水厂清水池，经原输水管网输送至用户，工程建成后可以实现城区多水源供水，提高镇区供水保证率，保证供水安全。对解决干旱时期千阳县城区缺水问题具有重要意义，保障当地社会经济稳定发展。

千阳县；抗旱应急水源；管道；浅析

1 工程概况

千阳县隶属陕西省宝鸡市，项目区地处渭北高原西部丘陵沟壑区，涉及城关镇镇区现状3.2万人的抗旱应急期供水，项目区现状水源为地下水，水源单一。近年来，项目区干旱灾害频发，地下水水位持续下降，遇干旱年份水量严重不足，不能满足群众的基本生活用水需求。本次设计水源采用水沟镇孙家塬村帽尔沟附近泉水，其中泉室经水沟供水站至草碧陶瓷工业园区段供水管线工程已实施，但城关镇抗旱应急水源尚未解决，也是制约当地经济社会发展的主要瓶颈，本次工程从已建管线末端草碧陶瓷工业园区预留接口处引水至沈家庄水厂清水池，将有效缓解项目区设计水平年6万人的基本生活用水矛盾。

2 工程现状及存在问题

2.1 现状工程简介

目前千阳县城关镇供水水源为地下水，配套水厂为沈家庄水厂，供水人口为3.2万人，供水规模为4800 m3/d，沈家庄水厂始建于1973年，包括水源机井6眼，井深120～160 m之间，配套200QJ50-65潜水泵6台，总功率90 kW，有800 m3蓄水池2座，300 m3蓄水池1座及办公、检修、化验等附属设施，水厂占地8.3亩。随着县城建设区的不断发展，配水管网不断延伸，目前共铺设输水管道1.8 km，配水管道24.3 km，管径DN100～DN300 mm，管材主要为铸铁管和PE管。

2.2 存在问题

（1）干旱时期，水源供水能力无法满足需要。由于条件落后、人员短缺、资金不足，供水设施缺乏维护和管理、年久失修，部分机井长年未淘洗而淤塞。干旱时期机井水位下降，供水能力明显降低，致使许多居民要到其他地方找水源，有时由于食用不干净水，还会导致传染病的流行，不但加重了群众负担，还影响群众正常的生产生活和社会稳定。

（2）沈家庄水厂水源地水质已出现硬度超标现象，依靠现有的水处理工艺设施，达不到现行国家饮用水卫生标准，且水厂运行成本高。现状配水管网管径偏小，老化破损严重，部分管网已无法正常使用，导致漏水率达到20%以上。

（3）城关镇现有水源为地下水，水量不足且水源单一，镇区供水的保证率和可靠性较低。根据预测，2025年受水区人口规模为60000人，居民生活需水量为310万m3，供水量为135万m3，缺水量175万m3[1]，供水工程的供水量不能满足远期居民用水需求，严重影响社会稳定和经济发展。

3 工程治理的必要性

目前沈家庄水厂水源为地下水，水源单一、水量不足、水质硬度超标，处理成本高，镇区供水的保证率和可靠性较低。本工程的实施可以实现城区多水源供水，提高镇区供水保证率，保证供水安全。本次抗旱应急水源工程可作为城区的备用水源，一旦发生干旱，本工程可给城区居民生活供水，保证群众的生命安全。因此，修建抗旱应急水源工程对解决干旱时期千阳县城区缺水问题具有重要意义。该工程建成后，可满足设计水平年受水区居民生活用水的需求，对促进当地社会经济稳定发展具有重要作用。

4 工程设计

4.1 设计标准

(1)水质：水质符合并优于《城市供水水质标准》（CJ/T206-2005）[2]和《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）[3]的规定。

(2)取水方便程度：本次工程将水直接引入县城沈家庄水厂蓄水池中，经原有城镇管网实行24小时供水。

4.2 工程总体布置

本工程水源地高程约为887.99 m，水沟水厂高程为859.62 m，沈家庄水厂清水池池顶高程为760.68 m，本次设计利用地势高差的原则，采用重力流供水。管线总长21.974 km，其中已实施8.249 km，本次设计13.725 km[1]。

已实施段KA0+000～KA6+232敷设dn315（PE100/1. 0mpa～1.6mpa）管道，从帽儿山泉室沿水沟沟底小路铺至水沟镇进入水沟水厂，出水沟水厂后向东北方向过千河，沿千河河堤路向东南方向敷设，至草碧镇陶瓷工业园区。

本次设计KB0+000～KB15+742（其中KB11+217～KB13+234为已实施段2.0171 km）从草碧陶瓷工业园区已成段输水管线开始，沿千河左岸堤防背水侧敷设dn315（PE100/1.0 mPa）管道，铺至千阳县县城，沿宝平路至西城巷交汇处往北过体育场后接入沈家庄水厂，管线总长13.725 km，共穿越硬化道路6次，跨河2次。

4.3 供水管道水力计算

（1）计算公式

根据《村镇供水工程设计规范》（SL687-2014）[4]第7.2.7章节规定公式进行水力计算。

其中：hi为单位管长水头损失，m；L为计算管段的长度，m；i为单位管长水头损失，m/m；Q为管段流量，m3/s；d为管道内径，m；C为海曾威廉系数，可根据《村镇供水工程设计规范》（SL687-2014）[4]选取，详见表1。

表1 C值

局部水头损失按沿程水头损失的10%计算。

（2）供水管道管径选择

水沟水厂至草碧陶瓷工业园输水规模为7200 m3/d，相应的输水管线设计流量为0.08 m3/s，向草碧陶瓷工业园区分水量为968 m3/d，因此，草碧陶瓷工业园区-沈家庄水厂输水管道设计规模为6232 m3/d，相应的输水管线设计流量为0.07 m3/s。

输水管线水力计算应从全段考虑，由于已成工程末端草碧陶瓷工业园区设置了一座调流调压阀，此处管线压力高程调整为830.00 m，因此管径计算应从该处计算考虑。草碧陶瓷工业园区地面高程为771.45 m，沈家庄水厂清水池池顶高程为760.68 m，两地高差10.77 m，最大高差51.45 m，水头高差为69.32 m，两地之间管线长15.742 km，输水管采用重力流。

经计算比较，dn250管道水头损失太大，水不能送到，dn400管道水头富余太多，且管径大、投资大。故：本次设计推荐KB0+000～KB15+742段采用dn315（PE100/1.0mpa）管道。本次设计压力管道水头总损失为67.96 m，故满足自流要求，详见表2。

表2 水头损失计算表

（3）供水管道设计压力

根据《村镇供水工程设计规范（SL687-2014）》[4]7.2.1条规定，管道设计内水压力按最大工作压力P计算确定，塑料管设计内水压力为1.5倍最大工作压力，钢管设计内水压力为最大工作压力＋0.5Mpa，且不小于0.9Mpa，选用管材的工程压力不应小于设计内水压力。不同管材管道设计内水压力选取详见表3。

表3 不同管材的设计内水压力单位：MPa

根据本工程管线布置情况，草碧陶瓷工业园区至沈家庄水厂段管道压力水头最大为0.6 MPa，计算管道设计内水压力为1.0 MPa。管道及相应管件、阀件均按此控制采用1.0 MPa，满足该设计内水压力要求。

4.4 供水管道横断面设计

4.4.1 管道埋深确定

根据《村镇供水工程设计规范（SL687-2014）》[4]规定：管顶覆土应根据冰冻情况、外部荷载、管材强度、与其他管道交叉等因素确定。非冰冻地区，管顶覆土宜不小于0.7 m，在松散岩基上埋设时，管顶覆土应不小于0.5 m；寒冷地区，管顶应埋设于冻深线以下，穿越道路、农田或沿道路铺设时，管顶覆土宜不小于1.0 m。本工程管线地区冻土深度为0.5 m，基本沿农田铺设管道。经调查，当地多年来铺设管道一般埋设深度为1.0 m。综上所述，确定本次设计管道埋深1.0 m。

4.4.2 管沟断面形式

采用开挖管沟铺设管道方法施工，管沟两侧开挖坡比粘土地质为1∶1.0、砂砾石基础为1∶1.5、基岩基础为1.0.3，管基采用30 cm厚3∶7灰土换填，15 cm厚中粗砂垫层，管沟开挖底宽度为0.92 m。现状耕地段管顶以上覆土在地面以下0.3 m范围用原土回填，用于耕种，其下部位采用开挖土进行回填压实，压实度不小于0.92。非耕地段全部采用开挖土进行回填压实。管沟断面形式详见图1。