某县城地下水水源给水厂设计要点

郭 竹 玲

(太原市市政工程设计研究院，山西 太原 030002)

0 引言

供水设施是城市赖以生存的重要的基础设施，基础设施是否完善是一个城市文明程度的重要体现。城市建设的同时必须同步配套相应的供水设施，这对于改善居民生活条件，促进城市经济、社会和城市建设的全面发展具有重要意义。该县城是一座拥有丰富自然资源，而且地理位置优势突出的县城，但由于缺水，严重制约城市的发展，招商引资也受到了明显的限制。

1 工程概况

本次设计的地下水水源给水厂位于山西某县城，该县城现状用水基本以浅层地下水源为主，且水源井分散、出水量较小；县城现状管网覆盖范围有限，管材材质种类杂乱，管道新旧不一，老化严重，跑冒滴漏现状突出，且以支状布置较多，供水保障率极低。县城自备水源井数量较多，考虑保护与节约地下水资源，实行城市水资源地统一调配与管理。

为解决居民生活需水与现状自来水供水不足的矛盾、解决水质性缺水问题、保障县城快速发展、提高县城供水安全，县城建设新的供水工程势在必行，同时对现状设施进行改造完善以保证供水安全也是非常必要的。

2 需水量预测

根据GB 50013—2018室外给水设计标准[1]，城市设计供水量一般包括综合生活用水(包括居民生活用水和公共建筑用水)、工业企业用水[2]、浇洒道路和绿地用水、管网漏损水量、未预见用水量和消防用水量。净水厂设计规模由上述前五项组成。采用分类指标法预测需水量。经预测计算在规划期限内县城需水量为6.0万m3/d。

3 工程设计目标

1)水量目标：按该县城供水规划，县城实现地表水水源和地下水水源联合供水的方式，以地表水为主，目前该县城集中式地下水饮用水水源地建设工程已完成，水源地供水规模1万m3/d，本次建设以地下水源地为水源的给水处理厂，供水规模1万m3/d。

2)水质目标：净水厂出水符合国家GB 5749—2006生活饮用水卫生标准的水质指标。

3)水压目标：县城现状及规划的居民住宅多为6层及6层以上建筑，城市供水管网水压至少应满足6层住宅的水压要求。按照该县城供水工程专项规划，县城供水管网水压应不低于0.28 MPa。一般供水管网压力不宜超过0.60 MPa，但由于该县城地形高差较大，县城整体最大高差达到58 m，为保证最不利点供水压力不低于0.28 MPa。经过对县城配水管网进行平差后确定县城供水压力控制范围为0.28 MPa～0.80 MPa。最不利点室外消火栓栓口处的水压从室外设计地面算起不应小于0.1 MPa。

4 水厂工程设计

4.1 水源地设计

现状水源地总补给量为570.82万m3/年，由于水源地含水层厚度大，开采系数取0.8，则开采资源量456万m3/年，周边农村生活开采井开采量约41万m3/年，剩余415万m3/年，水源地计划开采量为1万m3/d(合365万m3/年)，开采量远远小于补采量。在200 m～300 m内有较好的含水层。本区水化学类型为HCO3-Ca·Mg型、HCO3·SO4-Ca·Mg型，矿化度0.4 g/L左右，总硬度270 mg/L，pH值7.6，水质优良。

目前水源地现状机井4座，供县城水量约3 840 m3/d～5 000 m3/d，其他不足部分采用购买2眼机井及新打8眼机井解决，单井出水量为50 m3/h，水泵运行时间12 h/d，水源地水质良好，经消毒处理后可满足《生活饮用水卫生标准》的相关要求。水源地水井分布图见图1。

4.2 原水输水管(井间联络管线)设计

井间联络管线设计流量按照单井产水50 m3/h计，井间联络管道采用压力流输水管道。由于水源地周边为农田，井间联络管布置于水源地简易道路下。考虑安全供水，主管布置采用双管。

4.3 净水处理工艺选择

优化选择净水处理工艺方案，是水处理效果好坏的选择条件。净水工艺的选择应根据水源水质和用水对象对水质的要求、水厂处理规模及当地气候特点等确定。本次水源为深层地下水，水质良好，因此工程推荐采用消毒处理工艺，确保出厂水和管网末梢水达标。水厂净水工艺为：原水—消毒—出水。消毒采用次氯酸钠消毒。

4.4 生产性构(建)筑物

生产性构(建)筑物主要包括：进水调流阀井、进水流量井、清水池、吸水井、二级泵站、加氯间、出水流量计井。

1)进水调流阀井、流量计井：在水源深井泵出水管联络管(2根)进水厂处设调流阀井，内设调流阀2套。水厂原水输送管压力小，设计采用调压阀稳压便于后续计量。在进水调流阀井后设进水流量计井1座，内设电磁流量计1套。

2)清水池：清水池主要用来调节城市用水的不均匀以及消防储备水量和水厂自用水量。清水池容积为消防容积、供水调节容积和自用水调节容积之和。即：W=W1+W2+W3=1 485+9.9+864=2 358.9 m3。考虑到清水池使用一段时间后，池底一般会有些沉积物，因此需要控制池内最小水深，此外留有一定的余地。总设计清水池容积2 500 m3。

新建钢筋混凝土结构地下式清水池2座，总有效容积2 500 m3，每座清水池外形尺寸L×B×H=25.68 m×18.8 m×3.2 m，有效水深3.0 m。池内设水位仪及水位报警装置。为避免池内水产生短流，池内设置导流墙。为清洗水池时排水方便，导流墙底部隔一定间距设有流水孔。进水管直径DN500 mm，出水管直径DN450 mm，溢水管直径DN500 mm，设计1根直径DN300排泥放空管，池顶覆土厚0.5 m，为使池内空气流通，每座池顶设有9个通气孔。池顶设有2个检修人孔，直径φ1 600 mm。

3)吸水井及二级泵站：二级泵站主要将清水池内的水加压送至城区配水管网。吸水井2座，钢筋混凝土结构，尺寸3.5 m×2.5 m×5.4 m；厂区二级泵站平面尺寸15.06 m×9.58 m，为半地下式，泵房地下深度3 m，地上高度为5 m。泵房水泵启动方式为自灌启动。泵站设计流量1.485万m3/d，泵房内设加压泵及水厂自用水泵。厂区自用水泵(变频供水泵)，用于加药、冲洗、浇洒、消防、厂区饮用等；泵房内还设有电动单梁桥式起重机一台，起重量T=3 t，跨度LK=10 m，功率N=4.9 kW；并设潜水排污泵2台，Q=20 m3/h，H=20 m，N=4 kW。

4)出水流量计井：在出厂输水管上设出水流量计井1座，内设电磁流量计。

5)加氯间：水厂设2个加氯点，清水池进水端预留加氯孔。加氯间平面尺寸：10.8 m×6.4 m，高度为4.5 m。内设次氯酸钠投加系统，主要由次氯酸钠卸料泵、次氯酸钠溶液贮罐、次氯酸钠隔膜计量泵组成。

4.5 辅助生产建(构)筑物

1)综合楼：综合楼为原三层砌体结构改造而成，作为配水厂附属用房，内部设有化验室、控制室、办公室、会议室等。2)传达室：利用现状传达室作为水厂传达室，建筑面积26.38 m2。3)箱变：新建一座箱变，平面尺寸12 m×5.3 m。

4.6 水质监测系统工程

根据工艺流程和净水厂生产管理及自动化的要求配置必要的流量、压力、液位、温度、水质等在线检测仪表。主要检测参数如下：对原水的pH/温度、浊度、电导率、溶解氧进行监测，用于原水水质指标进行监测和指导药剂投加控制。对各构筑物的液位进行控制。此外，需对出水进行常规水质化验。

5 成本预测

成本预测[3]基础数据如下：

1)水资源费：水资源费根据相关协议取费，暂不计入水价。

2)药剂费：根据工艺设计的药剂投加量计算。水厂加药量为次氯酸钠溶液(10%)(消毒)：310 kg/d，单价为1 000元/t。年总药剂费为11.315万元，折算药剂吨水单价为：0.001 3元/t。

3)动力费：根据设计提供的动力参数计算，经计算年耗电量186.66万kW·h，电费单价为0.65元/度，年电费186.66×0.65=121.33万元，折算水价0.332元/t。

4)工资福利费：南徐水厂人员配置为30人，按照40 000元/(年·人)，折算吨水单价为40 000÷365×30÷9 900=0.33元/t。

5)折旧费：水厂及输水管道部分折旧年限取30年，净残值率为4%。设备折旧年限取10年，净残值率为4%。年折旧费为：196.42万元，折算吨水单价为196.42÷365÷0.99=0.544元/t。

6)日常检修维护及修理费用。

每年按照设备固定资产的2.5%计提，即：

5 263.82÷0.99÷365×2.5%=0.36元/t。

7)其他费用(管理费、自来水费、化验费)。

按照前6项的10%计算,(0.001 3+0.332+0.33+0.544+0.36)×0.1=0.156元/t。

总处理成本为1.717元/t，经营成本为1.179元/t，不含原水水资源费。

6 结语

通过该县城供水工程的建设，提高自来水供水的保证率，城市居民及企事业单位用水有了保障，可以有效遏制对地下水无限制地开采，从而防止城市地下水下降漏斗的再发展，地下水逐步回升，保护地下水资源。建设县城供水工程是提高城市供水保证率保护水体、促进城市经济发展步入良性循环的重要措施，工程的建设将会产生良好的环境效益和社会效益。