广宁县宾亨镇石涧片区供水工程设计探究.pdf

环 保 与 节 能水上安全 2023 年 第11期84作者简介：钱剑锋，男，本科，工程师，研究方向为水利水电勘测设计。广宁县宾亨镇石涧片区供水工程设计探究钱剑锋（广宁县恒禹水利水电勘测设计有限公司，广东 肇庆 526300）摘要：随着当前农村居民生活水平不断改善提升，人们越来越关注日常饮水安全、饮水卫生问题，对于自来水表现出较高的需求。基于此种情况，广宁县结合地区情况实时推出城乡供水一体化项目，旨在地区范围内建立城乡“同水质、同服务”的供水管理体系，为地区农村居民提供更具有保障性的水资源供应。本文主要对广宁县宾亨镇石涧片区供水工程的设计展开具体研究，希望能够对同类型供水工程项目设计提供参考。关键词：供水工程；宾亨镇石涧片区；设计方案0 引言随着当前各地区环境污染越来越严重，原有自然水生态环境受到较为严重的破坏，农村地区以往所应用的采地下水应用方式，逐渐表现出较多的安全问题，水质不达标对农村居民的身体健康造成严重影响1。为有效改善这种不良现象，推进城乡统一供水，加强城乡供水基础工程建设表现出较高的必要性。落实到具体工程项目供水设计中，主要应掌握地区居民用水需求量，对管线布置、管道选材、管道直径等展开综合设计。1 工程概况广宁县宾亨镇供水保障项目（石涧片区）工程覆盖宾亨镇石涧片区以及排沙扶罗村委村，工程设计总供水点 126 个，涉及 103 个自然村和 23 个工矿企业，覆盖总人口 15 273 人。根据文件农村人居环境整治推进自然村集中供水全覆盖工作指引（20192025年），基于现状供水设施情况，本工程为宾亨镇石涧片区集中供水，通过东乡水厂扩网措施，为地区范围内16 668 人进行集中供水，力求使该片区满足 95%供水保证率，水质满足生活饮用水卫生标准的要求。2 广宁县宾亨镇石涧片区目前供水存在的问题2.1 用水保证率不高现如今宾亨镇石涧片区取水为山泉水等，如遇天雨易成涝，来水成为黄泥水，不能饮用，且易堵塞管道。久旱则来水量少，用水量难以保证。随着社会经济的发展和人民生活水平的提高，农村供水现状难以满足人民群众更好的用水需求，因此，为了建设和谐社会、幸福农村，实施自来水集中供水工程非常必要和紧迫2。2.2 现有供水工程规模小，设施老化根据广宁县宾亨镇石涧片区的管网现状，没有水质净化、消毒设备，缺乏较好的养护和维修；且由于人口增长，新增开发企业等原因，如今的管网自来水生产规模已逐渐无法满足当地人们更多的用水需求。因此，通过实施扩网供水工程，将本工程规划与乡村振兴、乡村旅游等结合，对现有供水工程进行资源的有效整合，理顺产权关系，制定规范的管理制度，建立良性的运营机制，对于整个宾亨镇乃至广宁县的农村供水是非常有意义的3。3 广宁县宾亨镇石涧片区供水工程具体设计3.1 供水工程规划东乡水厂于 2001 年 8 月竣工投产，直接从绥江取水，取水口位于绥江东乡段右岸，东乡桥头上游约2 km。供水范围主要是广宁县城及周边镇的部分村庄，具体南至工业园三期、横山镇新奥燃气；北至南街镇黄盆村八一农场；东至县城明珠新城；西至南街街道东乡。在册用水户 63 378 户（其中居民 56 701 户），截至2021年8月止新增用户数3 200户，服务人口约20万人。广宁分公司供水规模6.0万 m3/d，供水面积约 121.3 km2，2021 年平均日供水量4.1万 m3/d，尚有1.9万 m3/d 供水余环 保 与 节 能Maritime Safety 水上安全85量，因此从肇水集团东乡水厂供水的方案切实可行。本次扩网工程供水接入点位于首约、二广高速工程跨江桥下，现有管网为 400 钢管。根据肇水集团提供数据，接口可供水量为 6 500 1 300 m3/d，供水节点水压为4 kg，地面高程为 28.63 m。3.2 供水水压设计本工程项目在供水的过程中，水压以村镇供水工程技术规范文件要求为标准，保证配水管网入户前接管点位置的最低水压达到规范要求，对区域范围内距离较远或者居住位置相对较高的用户，在供水时可应用集中供水的方式，通过此切实满足居民的供水需求。在实际设计中，以用户建筑物层高以及接管点地形高差控制最小服务水头，例如：用户建筑为单层建筑，将服务水头控制在 10 m；用户建筑为两层建筑，将服务水头控制在 12 m；用户建筑为 3 层及以上，每增加一层服务水头增加 4 m4。如果用户高于接管点时，还应当考虑到用户与接管点的地形高差。但值得注意的是，在为用户提供供水服务时，最小服务水头的最大净水头高度应控制在 40 m 以内，如果超过该高度应采取必要的减压措施。3.3 需水量预测基于村镇供水工程技术规范进行需水量计算，区域内居民的生活用水量的计算公式为 W=Pq/1000（1）P=P0（1+r）n+P1（2）式中：W 为居民生活日用水量，单位 m3；P 为地区范围内的用水居民设计人数；q 为每天居民最高生活用水定额，单位 L/（d人）；P0为当前供水区域内居住的人数；r 为设计年限之内的人口自然增长率，该项目取值 5.85；n 为该工程项目的设计年限，结合实际情况本次设计按照 10 年计算；P1为在工程项目的设计年限之内，地区范围可能出现人口增长数量，考虑到宾亨镇石涧片区为农村地区，人口趋向于向城市转移，故地区增长人数不做考虑。综合地区范围内的情况展开考虑，基于各村村委会提供的人口数统计，计算得到本工程供水片区最高日用水量为 2 100.43 m3，取值 2 110 m3/d。3.4 供水管线设计3.4.1 管材设计选择本工程项目从经济性、安全性的角度展开管材选型，根据供水工程实际所需，新建取水管道的直径都处于 400 mm 以内，综合比较球墨铸铁管、钢管以及聚乙烯塑料（polyethylene，PE）管应用性能，球墨铸铁管在应用中容易造成水头损失过大的现象，显然不适宜该工程项目所在环境；而钢管不仅施工难度较大，而且后期容易生锈，管理维护成本较高；显然应用 PE 管道拥有更高的经济性，同时不会影响到工程项目的实际供水安全性。因此，在广宁县宾亨镇石涧片区供水工程中选择应用 PE 管进行供水，并将等级设定为 100 级。当水厂进水口处自由水头过大或坡降过大时，需要设置减压阀或水锤消除器，以延长净水设施运行寿命。根据各节点的地面标高及管段的水头损失，进行水力计算，与节点地面平均高程比较确定是否加压或减压。根据村镇供水工程技术规范，不同管材设计内水压力按表 1 进行选取。表 1 不同管材的设计内水压力 p 单位：MPa管材种类最大工作压力设计内水压力塑料管p1.5p球墨铸铁管p 0.52pp 0.5p+0.5注：选用管材公称压力不小于设计内水压力3.4.2 管径选择1）配水管设计流量的设计方法为：管网中所有管段的沿线出流量之和应等于最高日最高时用水量。各管段的沿线出流量，可根据人均用水当量和各管段用水人口、用水大户的配水流量计算确定。人均用水当量的计算公式为：qday=1000（W1-W2）Kh/（24P2）（3）式中：qday为人均用水当量，单位 L/（h人）；W1为村或镇最高日用水量，单位 m3；W2为企业、机关及学校等用水大户的用水量之和，单位 m3；Kh为时变化系数；P2为村镇设计用水人口人数。树枝状管网的管段设计流量，可按其沿线出流量的 50%加上其下游各管段的沿线出流量计算。2）设计流速。输配水管道的设计流速，宜采用经济流速。管道直径小于 150 mm 时，流为 0.51.0 m/s；直径 150300 mm，流速 0.71.2 m/s；直径大于 300 mm，流速 1.01.5 m/s，管径小、管线长取低值，塑料管道流速可略高于金属管和混凝土管流速。3）管径的设计。管道内径 d，应根据设计流量和设计流速确定，其计算公式为 （4）式中：d 为管道内径，单位 m；V 为管内流速，单位m/s；Q 为引水流量，单位 m3。基于此种方式，设计出不同树枝状管网需要配置的具体管道直径大小，以此保障工程项目的实际供水量达到要求。3.5 管道附属设施及连接方式3.5.1 管道附属设施设计本项目的管网附属设施包含：检修阀门、泄水环 保 与 节 能水上安全 2023 年 第11期86阀、排气阀、水表等。在输（配）水干管分水点下游侧的干管和分水支管上应设检修阀，各村委的支管上均应设置检修阀门。排气阀在管道凸出点设置，长距离无凸起点的管段，一般情况下，每隔 1.0 km 左右设置排气阀，排气阀的口径宜取输（配）水管道直径的1/12 1/8，其有效排气口径不得小于其公称通径的70%；泄水阀设置在管道低洼点，可取输（配）水管道直径的 1/5 1/4；并在水源到水厂的输水管道始端和末端均应设置控制阀。以上所有阀门均需设置在阀门井内。本次设计均为无地下水情况下采用的阀门井。3.5.2 管道连接本项目管网，PE=100 管连接方式为热熔连接，PVC-U 管之间采用胶水连接，PVC-U 管与 PE=100 管之间可采用承插式密封圈连接，异径三通管连接在可采用 符合国标规定的异径接头（大小头）时采用异径接头连接，无条件时采用法兰连接。3.6 管线施工设计为保证供水管线施工顺利完成，在实际设计中主要应做好以下几点：1）在施工过程中应注意设置临时排水沟，从而有效保证排水通畅，以保证开挖基坑不被雨水浸泡而造成基坑的质量问题。同时在基坑开挖时须在沟槽外两侧筑小土堤截水，以防地表水倒灌入施工沟槽内。沟槽内两侧设排水沟和集水井，用碎石填充，当地下水丰富或遇雨天时用抽水机抽水，以保证基坑不被水浸泡。2）根据管径进行放坡开挖。开挖时用挖掘机进行，人工配合。沟槽开挖土方调至填方区填土。在开挖前，沟槽的断面、开挖的次序和堆土的位置由现场施工员详细交底。在挖土过程中管理人员应在现场指挥并应经常检查沟槽的净空尺寸和中心位置，确保沟槽中心偏移误差符合规范要求。为保证槽底土壤不被扰动、破坏或超挖，用机械挖土至设计标高以上2030 cm 后改用人工挖土和平整。开挖要保证连续作业，分段开挖，每段 2030 m，以防止土方塌方出现安全事故。3）管道施工的步骤为：管道基础施工。如为未扰动的原状土层，采用100 mm 厚粗砂垫层；如在回填土地段做，200 mm 厚粗砂垫层；如为软泥土则应更换土或每 2.53.0 m 做混凝土枕基。管基宽度不小于 D+300。测量中心轴线，标高，并放出基础边线。在沟底设置水平小木桩，桩顶标高为管道基础的标高。管道连接在安装前，需要对管材和管件进行核对，并对管道进行外观检查，符合要求后方可使用。安装过程中，需要严格按照设计要求进行施工，并选用适当的加热工具和连接方式，接口强度不小于管道材料的强度。管道试压。按照规范要求进行试压。回填。采用砂和砂石料回填。4 结束语综上所述，城乡供水一体化是新时期改善农村居民生活质量，保障农村居民用水安全的重要基础工程项目，在实际设计过程中，应从多角度展开分析、思考，保障供水压力、供水量达到需求。结合广宁县宾亨镇石涧片区供水工程设计实际情况来看，在实际设计过程中，主要应调查地区范围内居民的用水需求，供水水位情况等，然后合理设置水压、选择应用合适管材与管径，从而保障工程项目施工设计质量。5 参考文献1 邹磊.城市应急供水工程设计的技术评估与标准化体系 J.净水技术,2022,41(8):55-61.2 朱立伟.永定区城乡供水一体化村级供水工程设计思路 J.水利科技,2022(2):26-28,31.3 方程.九市镇利垌水厂供水工程设计分析 J.水利科学与寒区工程,2022,5(5):97-99.4 吴世辉.典型农村供水工程设计与评价:以翁源县礤下片供水工程为例 J.湖南水利水电,2022(3):91-94,97.