宋小平

(定邊縣水土保持工作站，陜西 榆林 718600 )

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定邊縣學(xué)莊鄉(xiāng)集中供水方案探析

宋小平

(定邊縣水土保持工作站，陜西 榆林 718600 )

摘要：地處白于山區(qū)的定邊縣，水資源貧乏，當(dāng)?shù)厝罕姵运щy。本文以學(xué)莊鄉(xiāng)為例，分析了當(dāng)?shù)刈匀桓艣r和群眾飲水情況，對農(nóng)村飲水中普遍存在的水質(zhì)不達(dá)標(biāo)、水量稀少、取水不方便等問題進(jìn)行了探討，從水源選擇、供水工藝、供水系統(tǒng)、取水井設(shè)計(jì)、調(diào)節(jié)構(gòu)筑物，及配水工程等方面，因地制宜地提出農(nóng)村集中供水工程建設(shè)方案，以滿足當(dāng)?shù)厝罕娦枨?，推?dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：學(xué)莊鄉(xiāng)；農(nóng)村供水；集中建設(shè)；工程；工藝；設(shè)計(jì)

陜西省西北角的定邊縣，總面積6863.7 km2，人口33萬人，屬溫帶半干旱大陸性氣候，特殊的地理?xiàng)l件及氣候環(huán)境造成定邊縣水資源貧乏，分布極不均勻，人畜飲水極為困難[1]。學(xué)莊鄉(xiāng)位于定邊縣白于山區(qū)中段，是陜西省嚴(yán)重缺水地區(qū)之一，也是高氟苦咸水分布區(qū)。多年來，省、市各級政府一直把解決當(dāng)?shù)厝诵箫嬎畣栴}作為民生工程來抓，充分重視。通過“探采結(jié)合井工程”“甘露工程”等多種措施，在一定程度上緩解了當(dāng)?shù)氐娜诵箫嬎щy。但是由于自然條件限制，當(dāng)?shù)厝罕娀臼强刻斐运宜克|(zhì)得不到保證，遇到干旱季節(jié)，還須到幾十公里外的村鎮(zhèn)買水，人畜飲水十分困難，嚴(yán)重影響了當(dāng)?shù)厝罕姷恼Ｉ詈蜕眢w健康，同時(shí)也極大地制約了地方經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

1供水現(xiàn)狀及存在的主要問題

1.1供水現(xiàn)狀

學(xué)莊鄉(xiāng)位于定邊縣城東南約74 km處，總面積400 km2，全鄉(xiāng)人口密度平均31人/km2。境內(nèi)地域遼闊，地形地貌復(fù)雜，丘陵溝壑縱橫，梁峁?jié)九_等山區(qū)地類齊全，生態(tài)環(huán)境脆弱，水土流失嚴(yán)重，海拔在1300～1600 m之間，全鄉(xiāng)轄15個(gè)行政村，140個(gè)村民小組，5個(gè)機(jī)關(guān)單位，人口13 262人。多年平均降水量317 mm，年平均蒸發(fā)量為2491 mm，為年平均降水量的7倍以上。目前，當(dāng)?shù)厝罕娚钣盟饕績裳奂s100 m深的山間澗地高氟、苦咸水井供水。

1.2存在的問題

(1)水質(zhì)不合格。學(xué)莊鄉(xiāng)一眼水井是鄉(xiāng)政府院內(nèi)機(jī)井，溶解性總固體高達(dá)3.28 g/L，總硬度為1076 mg/L，碳酸鹽1.5 mg/L，硝酸鹽55 mg/L；另一眼是學(xué)莊村黃莊組機(jī)井，溶解性總固體高達(dá)0.91 g/L，總硬度為1076 mg/L，碳酸鹽2.5 mg/L，硝酸鹽75 mg/L[2]。兩眼水井水質(zhì)均不能滿足《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB 5749-2006)，既影響了群眾的身體健康，也阻礙了當(dāng)?shù)剞r(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

(2)不能滿足當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求。兩眼水井均是人工拉水，從水量、用水方便程度等方面均不能滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求[3]。

(3)群眾用起來極為不便。由于群眾居住區(qū)離水源地較遠(yuǎn)，拉水不僅浪費(fèi)人力，也浪費(fèi)時(shí)間，用水極為不方便。

2供水方案

2.1供水任務(wù)

規(guī)劃供水范圍為學(xué)莊鄉(xiāng)所轄的學(xué)莊集鎮(zhèn)、黃掌、張河灣、南灣和徐興莊5個(gè)村組，現(xiàn)狀年人口4630人，到設(shè)計(jì)水平年2020年，供水范圍內(nèi)總?cè)藬?shù)將達(dá)到4867人，供水規(guī)模為300 m3/d，屬于Ⅳ型村鎮(zhèn)供水工程。

2.2水源確定

學(xué)莊鄉(xiāng)位于白于山北坡黃土覆蓋的中低山丘陵區(qū)，由于現(xiàn)有地表水資源距離較遠(yuǎn)，無引水條件[2]。因此，取水水源只能選擇水量較大的深井。按照項(xiàng)目區(qū)地下水資源的儲量情況，該地區(qū)地下水水量充沛，儲量大，水質(zhì)良好，宜作為供水工程水源。根據(jù)已成水井抽水試驗(yàn)，單井出水量300～500 m3/d，水量滿足供水要求。已成取水水源井位于定邊縣學(xué)莊鄉(xiāng)學(xué)莊村，井口地面高程為1557 m，井深約為1000 m，以揭穿白堊系洛河組含水層為終孔層位。擬成井口徑：①第四系覆蓋層鉆孔口徑500 mm，下入φ377 mm×7 mm鋼制螺旋井壁套管，管外水泥灌注。②上中部基巖段鉆孔口徑345 mm，下入φ273 mm×7 mm鋼制螺旋井壁管，管外水泥灌注。③最終成井段鉆孔口徑為245 mm，裸眼成井。對水源水樣所進(jìn)行的化驗(yàn)結(jié)果表明，水源水質(zhì)符合《生活飲用水水源水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(CJ 3020-93)的要求。該水源33項(xiàng)檢驗(yàn)指標(biāo)，除部分(濁度，硫酸鹽、氯化物)超標(biāo)外其余各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)。因此為了提高該水源井供水水質(zhì)，需對該水源水質(zhì)進(jìn)行消毒處理。并需增加必要的水過濾凈化處理設(shè)施。

綜合上述分析結(jié)果，該水源是項(xiàng)目區(qū)解決人飲用水矛盾的最優(yōu)水源工程。

2.3供水系統(tǒng)選擇

根據(jù)水源選擇，結(jié)合供水對象、分布范圍，該供水區(qū)地形變化大，供水對象較為分散，且高程變化較大，按照工程布置原則及要求，為滿足經(jīng)濟(jì)合理、可靠性高等要求，擬定該供水工程可供選擇的供水方案主要有兩種。

方案一：集中供水。即從水源井取水，由輸水管道送入配水廠進(jìn)行集中處理，再由提水泵通過配水管網(wǎng)輸水至各個(gè)供水點(diǎn)。根據(jù)供水區(qū)的地形地貌條件，采用該方案，泵站的設(shè)計(jì)需要滿足供水區(qū)內(nèi)最不利點(diǎn)的水壓要求，致使部分村供水揚(yáng)程高，損失大，管道壓力加大。但采用該方案利于建筑物布置，布置緊湊，工程易于修建，運(yùn)行單一、維護(hù)管理方便，供水水質(zhì)有保證。

方案二：分區(qū)供水。根據(jù)該供水區(qū)地形條件，采用分壓分區(qū)供水。即不同的供水對象采用不同方式的供水，滿足自流壓力的對象采用自流重力輸水，村莊分散壓力較大的村莊采用局部加壓輸水；采用該方案，合理地利用供水區(qū)地形條件。但采用該方案，不利于構(gòu)筑物布置，工程不易實(shí)施，且工程存在重力供水、加壓供水兩種形式，運(yùn)行相對復(fù)雜，維護(hù)管理不方便，供水水質(zhì)難以保證。另外，該方案運(yùn)行費(fèi)用及投資較高。

經(jīng)綜合比較，從長遠(yuǎn)考慮，本次設(shè)計(jì)采用集中供水方案。即在水源井處通過潛水泵將水送入凈水廠，在凈水廠內(nèi)經(jīng)過綜合處理后加壓通過配水管網(wǎng)，送至各用水戶。

2.4供水工藝

水源井井位在學(xué)莊鄉(xiāng)附近的塬面上，為已成工程；塬面高程1557 m。為方便管理，節(jié)約土地，設(shè)計(jì)凈水廠與水源井緊鄰布置，水廠占地2.4 hm2。水處理流程為：井水→壓力管道→全自動(dòng)鈉濾供水系統(tǒng)→清水池→加壓泵站→管網(wǎng)。

凈水廠位于從學(xué)莊鄉(xiāng)向塬面通行的道路旁，主要構(gòu)筑物包括凈化車間一座，內(nèi)設(shè)全自動(dòng)鈉濾凈水系統(tǒng)(300 m3/d)，100 m3蓄水池一座，100 m3清水池一座。主要建筑物包括倉庫18 m2、辦公樓77.14 m2(其中化驗(yàn)間18 m2)。為了方便運(yùn)行管理，將消毒設(shè)備和鈉濾供水設(shè)備布置在同一車間內(nèi)。凈水車間采用單層磚混結(jié)構(gòu)，室內(nèi)地面高程為1557.2 m，凈水車間建筑面積為16.24 m×4.74 m=77 m2。廠內(nèi)各建筑物之間的道路采用混凝土路面，主路寬為4.0 m，其余路寬2.0 m。其余空地用樹、花、草進(jìn)行綠化。

本工程最高日用水量為300 m3/d，設(shè)置清水池2個(gè)，總?cè)莘e為200 m3，約為最高日用水量的67%，調(diào)蓄容積較大的原因是本工程采用隔膜壓力罐加壓，水泵只在壓力不夠時(shí)啟動(dòng)，為節(jié)約能耗，各加壓泵需要有一定的調(diào)蓄容積滿足水泵的穩(wěn)定運(yùn)行。

配水管網(wǎng)均沿村間的道旁布設(shè)，管道埋深不小于1.5 m，一則盡量少占用農(nóng)戶耕地，避免農(nóng)業(yè)耕作或挖土平地可能對管線的危害；二則方便施工、維護(hù)和管理，有利于工程安全運(yùn)行。管網(wǎng)全線均為黃土地基，線路可靠穩(wěn)定，在施工上不存在困難。管線穿越鄉(xiāng)間和村間道路時(shí)采用埋設(shè)套管的方式，以便于今后的維修或更換。管道材料除水泵進(jìn)、出水管和與設(shè)備連接的管段采用鋼管外，其余均采用硬聚氯乙烯(PE)給水管，管材公稱壓力為1.0 MPa。

2.5供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量

水泵工作時(shí)間24 h，通過清水池及隔膜壓力罐的調(diào)節(jié)，向用戶全天供水。供水系統(tǒng)各部分設(shè)計(jì)流量及其計(jì)算依據(jù)見表1。

表1　供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量表

2.6取水井工程設(shè)計(jì)

根據(jù)項(xiàng)目區(qū)水文地質(zhì)資料，結(jié)合已成井情況，設(shè)計(jì)井型為機(jī)井，井徑0.4 m，管徑0.377 m，井深1000 m，單井出水量為300～500 m3/s。進(jìn)出水管均按固定形式安裝，采用無縫鋼管，配長21 m出水管。水泵選擇200QJ20-450/34型水泵1臺。井輸水系統(tǒng)由井泵、輸配電、壓水管、蓄水池等組成。由水泵輸水，經(jīng)蓄水池與輸水管道連接，將水源送入凈水車間。

2.7調(diào)節(jié)構(gòu)筑物

根據(jù)配水和逐級增壓需要，共設(shè)兩個(gè)清水池，清水池容積參考其所控制的供水范圍的用水量適當(dāng)確定，兩個(gè)池的總?cè)莘e為200 m3。兩個(gè)清水池均采用圓形鋼筋混凝土封閉結(jié)構(gòu)，水池底部采用3∶7灰土基礎(chǔ)，池壁外側(cè)砌筑M7.5漿砌石，以兼做池壁的外模和水池保溫體，池頂覆土厚0.5 m。

2.8配水工程

配水管網(wǎng)除學(xué)莊集鎮(zhèn)外，均采用樹枝狀布置，所有管線均沿鄉(xiāng)間或村間的道旁埋設(shè)，埋深在地面以下1.5 m。配水管網(wǎng)中有前置調(diào)節(jié)構(gòu)筑物時(shí)，在管道凸起點(diǎn)設(shè)自動(dòng)進(jìn)(排)氣閥。在主管與支管的節(jié)點(diǎn)處設(shè)置閥門井，以便在支管檢修時(shí)不影響主管供水，使主管能分段檢修，分段運(yùn)行。管道在進(jìn)村處設(shè)置閥門井及水表井，以便計(jì)量和管理。

2.9供配電設(shè)計(jì)

本工程電氣設(shè)計(jì)包括水源井、凈水車間設(shè)備、加壓泵站和管理站所有用電負(fù)荷的配電設(shè)計(jì)。在凈水廠設(shè)置管理站、凈水車間、加壓泵站和低壓配電室，用電負(fù)荷主要為水源井、凈水車間設(shè)備、加壓泵站和管理站用電。在凈水廠內(nèi)已架設(shè)一臺100 kVA油式變壓器，10 kV線路已由1.8 km外高空架設(shè)接入，直接引入變壓器，再由此變壓器給凈水廠內(nèi)所有用電負(fù)荷供電。10 kV電源點(diǎn)定為由1.8 km外高空架設(shè)接入的10 kV線路T接供電，緊鄰凈水廠，導(dǎo)線型號LGJ-35。此電源給凈水廠內(nèi)全部用電負(fù)荷供電。

3結(jié)論

長期以來，定邊縣農(nóng)村群眾生活用水極其困難，嚴(yán)重影響著群眾生產(chǎn)生活和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。因此，解決該區(qū)農(nóng)村飲水安全問題具有重要的社會(huì)意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，是解決民生問題的重要舉措。學(xué)莊鄉(xiāng)集中供水工程在定邊縣農(nóng)村集中飲水工程建設(shè)中具有代表性。文章從飲水水源確定、供水系統(tǒng)選擇、供水工藝及建設(shè)工程等方面，提出科學(xué)的建設(shè)方案，為其他農(nóng)村供水工程建設(shè)提供借鑒，可有效解決當(dāng)?shù)厝罕婏嬎щy。

參考文獻(xiàn)：

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[3]陳江紅,李懷志.淺談引黃供水工程是改善定邊縣氟病區(qū)人畜飲水問題的根本途徑[J].科技資訊，2011(34)：398-399.

中圖分類號：U664.5+92

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：2096-0506(2016)01-0071-03

作者簡介：宋小平(1978-)，男，工程師，主要從事水土保持工作。E-mail：2109383317@qq.com