磨刀石镇团山子村农村饮水工程建设必要性及方案探讨

王文常

（黑龙江省牡丹江市阳明区磨刀石镇水利站，黑龙江 牡丹江 157037）

0 前言

磨刀石镇团山子村位于磨刀石镇东部，距磨刀石镇镇政府10 km，总面积34 km2。团山子村现有耕地面积6364 亩，161户，人口714 人，2018 年人均收入11251 元。该区座落于301国道南侧，人口相对集中。本项目的供水对象是全村714 的人，在村学校上游打井，拟解决居民161 户，总供水数714 人的饮水安全问题。镇区饮水由六里地引泉提供自来水，团山子村引泉地与项目区有山相隔，水源不能得到保障，饮水条件极差，是单井单屯饮水工程，不安全类型是水量不足。由于团山子地处半山区，原来大部分的群众皆在自家的住房边打井取水，随着打井数量的增多和用水量的逐渐增大，地下水位下降，很多的自备井干涸，很多人家只有采取人工挑水解决吃水的问题，给人民群众带来极大不便。本文根据团山子村饮用水现状，对其供水工程建设进行探讨。

1 团山子村安全饮水工程建设必要性

该项目地形、地貌并十分复杂，地势落差大，80%居民饮用水的水源卫生条件差，90%以上的居民用水户不能充分得到保障，部分饮用水含氟超标。据调查，团山子村自来水工程由于建设较早，管路的管材是钢管，管路的管径设计不尽合理，有的是管埋设太浅，局部地区冻害严重。主管道多年沉积水垢，管径变小，水流量减少，当初设计标准低，满足不了日益增长的人畜饮水需求，原始施工技术不过关，日益老化的管件四处漏水、跑水，基础设施不够完善，各项设施条件差，且水质超标，主要体现在矿物超标，工程无净化设备。项目完成以后，可解决该地区的安全用水条件差的问题，有效地改善居民饮用水的卫生安全问题，最大限度地保证居民生活用水的正常供应，积极促进团山子村的经济发展和保障社会稳定。

2 工程方案设计

2.1 设计原则

农村饮水安全工程建设的关键是水源选择。首先在水源选择上应考虑水量充沛、水质良好、用水方便、便于水源地保护等原则。其次水源位置要靠近主要用水区域，配水主干线水量分配均匀，整个供水系统布局合理，保证用水区水量充足。还要输水管路选择时应综合考虑地形、地质、地貌等条件将线路布置成最短的直线，并考虑供水安全、降低工程投资、便于施工及管理。

2.2 供水方案

团山子村以深井为水源地，该村属平原地区，供水方式采用水塔的供水，水塔地面高程62.00 m，配水管道总长度为1768 m，全村共有 161 户，714 人，猪 600 头，牛 28 头，马 40匹，生产集中用水量为0.14 L/s，管道材料采用PVC 塑料管。为满足供水压力需求，计算各节点的自由水压和水压线标高，判断塔高是否满足设计要求。

2.2.1 计算方法

1)根据用户的用水量计算出最高日、最高时用水量。

2)确定端点或者最高点的自由水压。

3)在平面上定出干、支、分管线位置，对交叉的管线交点(也称为节点)进行编号，并测量各节点的地面高程。

4)量出各节点间点的长度。

5)计算出各管段的沿线流量，其公式如下：

式中：Qm为沿线流量，L/s；q 为流量比；L 为任一管段长度，m；Qg为最高时流量，L/s；Qz为集中流量，L/s；LZ为供水管线总长度，m。

6）计算各节点流量：Qπ=1/2x，其中x 是管段流量。连接于该点上各管段沿线流量∑Q沿。

7)计算任一管段的流量。其公式如下：

式中：Qr为任一管段的流，L/s；Qc为传输流量，L/s。

8)根据流量和经济流速选择管径。

9)根据各管段的水头损失和地面高程，确定水泵扬程和调节构造物的高度或者压力罐的工作压力。如水塔水箱底高度计算公式如下：

式中：H塔为水塔水箱底高程，m；H 为控制点自由水压，m；∑h为控制点到水塔沿程水头损失，m；Z 为控制点的地面高程，m；Z塔为水塔地面高程，m。

2.2.2 计算结果

1）用水量计算，计算结果见表1[1]。

表1 用水量计算成果表

2）高日用水量及最高时用水

高日用水量：

最高时用水：65.3/24×4=10.9 m3/h=3.03 L/s。

3）流量比

设计端点或供水最高点自由水压为10 m，管网布置为枝状。

4）沿线流量

以2-3 管段为例，沿线流量：

其他各管段沿线流量计算结果见表2。

表2 沿线流量计算结果表

5）管线的计算流量

管线的计算流量推算应从最末端向水塔或者水源方向推算，推算出总的管线计算流量应等于总输水量。

6）节点流量

节点流量计算结果见表3。

表3 节点流量计算表

7）计算各段直径

各段流量已经算出，则用各管段的计算流量来计算各段管径。计算水塔高度值和各输水管线的管径。水源地的地面高程为 62 m，H塔=H+∑h+Z-Z塔=10.00+2.34+0.47+0.51+0.57+0.55+58.00-62.00=10.44 m，所以水塔的高度值为62.00 m+10.44 m=72..44 m。各段直径计算结果见表4。

表4 沿线管径计算结果表

经济流速查表5 的塑料管水头损失表，如1-7 段计算流量为0.15 L/s，管径 Dg 为 25 mm，查表得1000 i 为 12.33 m，因管径小于规定范围，故无需对流量和流速进行校正。估算188 m 的水头损失为：h=188×12.38/1000=2.32 m，其他各管段的水头损失依次类推，求各节点的水压线标高和自由水压，计算出的各节点自由水压都符合要求，则计算完成，如果有个别节点自由水压达不到要求，说明选择控制点位置不对，为了满足用户的压力要求，必须重新计算或者直接提高塔的高度。

表5 塑料管水头损失表

以离水源较远的节点10 为控制点。该地面高程58.00 m，自由水压为10 m。水塔底高程采用下式计算：

以此压力为准，逐点计算各节点的自由水压和水压线标高，设计方法是用0 点的水压线标高减去沿任一管线的水头损失，就等于该点水压线标高，再减去该点的地面高程。以节点8为例，其自由水压为：72.44-0.55-0.57-2.34-52.90=16.08 m。该地面的高程是58.0 m，要求自由水压为10 m，所以10 点的水压标高线是58.00+10.00=68.00 m。各节点的自由水压和水压线标高计算结果见表6。说明设计参数可以满足供水要求。

表6 各节点的自由水压和水压线标高计算结果表

3 结语

磨刀石镇团山子村地处半山区，饮水条件极差。为改善饮水的现状，使居民能够及时、方便地获得足量、洁净负担得起的生活饮用水，有必要建设安全饮水供水工程，根据现状提出具体的工程建设方案。工程的建设后，可解决714 人的生活和生产用水安全问题，减少了各类疾病的发生，提高了广大居民健康水平。许多农户因为有了饮用水，办起了“农家乐”等旅游项目,增加了农民收入，随着农村饮水安全问题的解决，促速了农村生活环境的改善，许多农村家庭配用了卫生洁具、洗衣机，太阳能热水器，一些农户利用供水工程在村街道周国、房前屋后植树种花，美化环境，家家户户的院子里种上了新鲜蔬菜，有的还在院落里种上了花，农村的生活环境发生显著的改观，农村生活方式也发生了变化，增强了农民自豪感，缩小了城乡差距。