浅析甘泉县“豆腐小镇”供水工程设计

邓腾飞

（陕西水环境工程勘测设计研究院，陕西 西安 710018）

0 引言

甘泉县正在加快城镇化建设和大力发展旅游业，按照甘泉县总体规划要求，在西部大开发政策下，甘泉县将以基础设施和生态环境建设为重点，带动区域资源开发和城镇发展。工程建设很大程度上改善了豆腐小镇的基础设施状况，也是民生工程，同时促进城乡一体化，是构成和谐社会的重要组成部分。随着人民生活水平的提高和闲暇时间的增多，休闲度假旅游已成为消费者的热点。豆腐小镇将要打造成以豆腐为主题旅游开发项目，豆腐文化多样化的体验型式。甘泉县豆腐小镇结合地形地貌特点和滨临洛河的优势，挖掘豆腐文化及其产业链发展，延续村落传统历史风貌，植入餐饮娱乐、休闲观光等特色项目，建设特色豆腐文化旅游小镇，将该文化旅游街区打造成为甘泉县的西北门户。

1 项目概况

供水工程供水对象为甘泉县“豆腐小镇”景区的生产生活用水。供水水源为雨岔水库，本次新建净水厂1座，水厂规模为2000 m3/d、新建2座200 m3清水池及1座2000 m3预沉池；供水管线总长2829 m，其中供水干管线路总长1211 m，配水干管长478 m，配水支管长1140 m；跨河倒虹1座，穿路3处，检修阀井4座，排气阀井2座，泄水阀井3座，镇墩33个。

2 需水量计算及供水规模

根据供水范围用水标准及人口预测情况，分析计算远期规划年总需水量为48.66万m3。需水量计算见表1。

表1 远期规划年需水量计算表

3 水源选择

甘泉县豆腐小镇供水工程的水源采用原设计水源雨岔水库。原水同过重力输水管道至拟建净水厂，设计含输水管线。系统的供水能力为2100 m3/d。

用水源地雨岔水库，位于甘泉县城西北方的下寺湾镇硷滩窑村、洛河的一级支流雨岔沟下游，流域面积175.5 km2，距县城42 km，该水库于2010年9月建成，总库容722.86万m3，调节库容262.6万m3，死库容300万m3，控制流域面积143.6 km2，库区植被覆盖较好。雨岔水库饮用水源主要供给甘泉县县城（包括城关镇）、下寺湾镇、石门乡和高哨乡的人畜饮水和工业用水以及3415亩大棚菜的灌溉用水，服务人口共5.2万人。

水库枢纽工程主要由坝体、溢洪道、放水洞及附属管理设施四部分组成。大坝设计为均质土坝，坝高28.96 m，坝顶宽5 m，坝顶高程1136.5 m，正常蓄水位高程1133.0 m，总库容722.86万m3。雨岔水库每年可向供水区提供用水160.4万m3。设防标准为50年一遇洪水设计，500年一遇洪水校核。

雨岔水源保护区及其周边无工矿企业，无违章建筑，环境良好。区域内有少量的生产油井，对水库淹没及坍塌范围内的油井进行了关闭，并进行了防污处理，对流域内的油井在采取防污处理的基础上，进行分期分批关闭。现水源地管护单位甘泉县渠库管理处已建立了24小时值班制度，防控水源地人为污染。水质定期化验，并制定了污染应急预案。

4 工艺方案

4.1 预处理方式

在净水厂前方设置一座2000 m3预沉池，应对夏季汛期原水泥沙超标的处理方式。

预沉池布置于水厂上游位置处，设计1座容积为2000 m3，预沉池顶高程1057.00 m，预沉位1056.50 m。预沉池开挖边坡为1∶1.5，采用30 cm厚C25钢筋混凝土衬砌，下铺设防渗土工膜。预沉池底高程1057.00 m，采用20 cm厚C25钢筋混凝土底板，下铺设防渗土工膜，下设10 cm厚C15混凝土垫层。护坡底部设置50 cm×50 cm砼基础。在预沉池进水口设置40 cm×32 cm消能池，池壁及底板采用C25钢筋砼，厚度均为50 cm。在预沉池一端设置26 cm×16 cm排泥池，C25钢筋砼，厚度均为30 cm。

4.2 常规处理工艺

原水经输水管线进入水厂管道（当在夏季汛期时应先经过预沉池），然后流经管道混合器时，与混凝剂混合，混凝剂（PAC）在加药装置内按比例配制完成后，由计量泵送至管道式混合器内，与提升后的原水相混合，混合器通过自身结构的剪切、搅拌作用，使两者混合均匀，然后进入净水设备内部。

与混凝剂混合后的原水进入集成式一体化净水设备，首先进入设备底部的配水区，均匀布水；然后缓慢进入高浓度絮凝区，进行彻底的混凝反应；随后进入斜管沉淀区，在斜管的作用下，水中的颗粒快速沉降；上层清水从分离区流入集水槽，并通过出水管进入过滤区，下层的沉泥在设备底部浓缩，定时排放；水流经过石英砂过滤层，通过与滤料的充分接触过滤，进一步去除沉淀区中未能沉淀的小颗粒杂质，完成净化。

经净化后的清水自流进入清水池，在清水池内投加次氯酸钠消毒剂，即可达到生活饮用水的水质标准。

4.3 排泥水及生活污废水处理工艺

由于该项目处理规模小，厂区运行人员少，产生的污水量小，故厂区生活污水经化粪池、隔油池处理后由污水管网统一收集外排。

排泥水由污水管网统一收集，由于现有厂区用地紧张，同时该水厂处理规模小，暂定统一收集外排。待业主在厂区周边重新征地后新建污泥处理设施，进行脱水处理后外排。

5 工程建设总体方案

5.1 工程等级、类型和设计标准

本供水工程等别为Ⅴ等小（2）型工程，主要建筑物级别为5级，次要建筑物级别为5级。本工程供水规模5000 m3/d＞W≥1000 m3/d，属于Ⅲ型工程。

5.2 工程主体布置

该工程为新建工程，由于豆腐小镇位于石门镇石门村，现场经过查勘及与当地政府协调后，最终确定了净水厂厂址位置。供水管线总长2829 m，其中输水管线长1211 m，配水干管长478 m，配水支管长1140 m。管网线路基本按照道路铺设。

5.3 输配水管道工程设计

5.3.1 管材选择

表2 输水管材性能比较表

综合以上分析比较，结合现状，由于本输配水管网工程水压较小、管径小且供水范围位于石门镇镇区，地势相对平坦，从供水工程的重要性、施工、运行管理、投资等方面综合分析比较设计采用PE管。

5.3.2 水力计算

根据计算公式为：

式中：i为管道单位长度的水头损失（水力坡降），m；l为输水管道长度，m；hy为管（渠）道沿程水头损失；hj为管（渠）道局部水头损失；q为设计流量，m3/s；dj为管道计算内径，m；Ch为海曾 -威廉系数。

管径选择与经济流速、水头损失、水锤压力等有关。在管道流量确定的条件下，管道的流速大小决定着管径的大小，关于流速的大小，应从技术和经济两方面考虑，从技术角度说，为防止配水管道因水锤而出现管道爆管事故，管道最大设计流速不应超过2.5 m/s～3.0 m/s，从经济角度说，对于重力流配水，配水管道的管径按充分利用地形高差来确定，即按配水管道通过设计流量时的水头损失总和略小于可以利用的高差确定。由于本工程为重力配水，因此，管径的选取主要与取水口富裕水头和地形高程决定，以保证管道压力的经济性和受水区末端水头满足供水要求。工程管径确定计算表见表3及表4。

表3 输水管线水力计算

经计算，输水管线设计总水头损失为3m，配水管线总水头损失为25 m。

5.3.3 管道埋设

本次供水管线总长2829 m，其中输水管线长1211 m，配水干管长478 m，配水支管长1140 m。管道基本沿镇区道路铺设。本次设计管顶最小覆土厚度不小于1.2 m。

5.3.4 过河倒虹设计

本工程需跨洛河一次，该倒虹管道全长182 m，采用1.0 MPa、DN250钢管，该倒虹管道河床水平段为岩基管沟，管沟底宽2.25 m，开挖坡比为1∶0.5。穿河河底段采用C20素混凝土包裹管材，管材周围包裹油毡垫层，上层及左右两侧混凝土厚度为0.5 m、下层为0.3 m厚。上下游两侧砌护范围延伸至现状岸坎顶，即现状岸坎按实际情况恢复。

上游斜坡段下部采用30 cm厚C20素砼护坡，下设15 cm厚砂砾石垫层，坡比为1∶4.6；下游斜坡段采用30 cm厚C20素砼护坡，下设15 cm厚砂砾石垫层，坡比为1∶21.4；护坡基础采用0.5 m×1.0 m的矩形C20混凝土基础，置于设计镇墩之上。下游斜坡段以上部位采用10 cm厚连锁式护坡，下设土工布一层（300 g/m2）。

5.4 厂区给排水设计

厂区给水由二泵房引出，包括生活用水和生产用水，生活用水主要是设备及管理用房内化验室及工作人员生活用水；生产用水主要用于各药剂配药用水等。设计日供水量约为10.0 m3/d。

生活、化验等生活污水，经厂区排水管网收集，化粪池处理后外排。生产溢流管道、厂区雨水经雨水管道收集，排入厂区附近的洛河。

6 结语

水源利用服从全县水资源统一规划，利用现有的水利设施，考虑城区供水事业的发展，根据本工程水源水质的特点，本着运行安全可靠、维修方便、造价经济的原则，设计中采用成熟的净水处理新工艺、新技术，提高工程的技术水平，确定了“豆腐小镇”供水工程的优化设计。