呂永樂

（陜西水環(huán)境工程勘測設計研究院，陜西西安710018）

千陽縣城關鎮(zhèn)抗旱應急水源工程淺析

呂永樂

（陜西水環(huán)境工程勘測設計研究院，陜西西安710018）

千陽縣城關鎮(zhèn)供水工程存在水源單一、水量不足、水質(zhì)硬度超標、處理成本高、供水保證率和可靠性較低等問題。本次設計采用水溝鎮(zhèn)孫家塬村帽爾溝附近泉水，通過輸水管道將水輸送至沈家莊水廠清水池，經(jīng)原輸水管網(wǎng)輸送至用戶，工程建成后可以實現(xiàn)城區(qū)多水源供水，提高鎮(zhèn)區(qū)供水保證率，保證供水安全。對解決干旱時期千陽縣城區(qū)缺水問題具有重要意義，保障當?shù)厣鐣?jīng)濟穩(wěn)定發(fā)展。

千陽縣；抗旱應急水源；管道；淺析

1 工程概況

千陽縣隸屬陜西省寶雞市，項目區(qū)地處渭北高原西部丘陵溝壑區(qū)，涉及城關鎮(zhèn)鎮(zhèn)區(qū)現(xiàn)狀3.2萬人的抗旱應急期供水，項目區(qū)現(xiàn)狀水源為地下水，水源單一。近年來，項目區(qū)干旱災害頻發(fā)，地下水水位持續(xù)下降，遇干旱年份水量嚴重不足，不能滿足群眾的基本生活用水需求。本次設計水源采用水溝鎮(zhèn)孫家塬村帽爾溝附近泉水，其中泉室經(jīng)水溝供水站至草碧陶瓷工業(yè)園區(qū)段供水管線工程已實施，但城關鎮(zhèn)抗旱應急水源尚未解決，也是制約當?shù)亟?jīng)濟社會發(fā)展的主要瓶頸，本次工程從已建管線末端草碧陶瓷工業(yè)園區(qū)預留接口處引水至沈家莊水廠清水池，將有效緩解項目區(qū)設計水平年6萬人的基本生活用水矛盾。

2 工程現(xiàn)狀及存在問題

2.1 現(xiàn)狀工程簡介

目前千陽縣城關鎮(zhèn)供水水源為地下水，配套水廠為沈家莊水廠，供水人口為3.2萬人，供水規(guī)模為4800 m3/d，沈家莊水廠始建于1973年，包括水源機井6眼，井深120～160 m之間，配套200QJ50-65潛水泵6臺，總功率90 kW，有800 m3蓄水池2座，300 m3蓄水池1座及辦公、檢修、化驗等附屬設施，水廠占地8.3畝。隨著縣城建設區(qū)的不斷發(fā)展，配水管網(wǎng)不斷延伸，目前共鋪設輸水管道1.8 km，配水管道24.3 km，管徑DN100～DN300 mm，管材主要為鑄鐵管和PE管。

2.2 存在問題

（1）干旱時期，水源供水能力無法滿足需要。由于條件落后、人員短缺、資金不足，供水設施缺乏維護和管理、年久失修，部分機井長年未淘洗而淤塞。干旱時期機井水位下降，供水能力明顯降低，致使許多居民要到其他地方找水源，有時由于食用不干凈水，還會導致傳染病的流行，不但加重了群眾負擔，還影響群眾正常的生產(chǎn)生活和社會穩(wěn)定。

（2）沈家莊水廠水源地水質(zhì)已出現(xiàn)硬度超標現(xiàn)象，依靠現(xiàn)有的水處理工藝設施，達不到現(xiàn)行國家飲用水衛(wèi)生標準，且水廠運行成本高?，F(xiàn)狀配水管網(wǎng)管徑偏小，老化破損嚴重，部分管網(wǎng)已無法正常使用，導致漏水率達到20%以上。

（3）城關鎮(zhèn)現(xiàn)有水源為地下水，水量不足且水源單一，鎮(zhèn)區(qū)供水的保證率和可靠性較低。根據(jù)預測，2025年受水區(qū)人口規(guī)模為60000人，居民生活需水量為310萬m3，供水量為135萬m3，缺水量175萬m3[1]，供水工程的供水量不能滿足遠期居民用水需求，嚴重影響社會穩(wěn)定和經(jīng)濟發(fā)展。

3 工程治理的必要性

目前沈家莊水廠水源為地下水，水源單一、水量不足、水質(zhì)硬度超標，處理成本高，鎮(zhèn)區(qū)供水的保證率和可靠性較低。本工程的實施可以實現(xiàn)城區(qū)多水源供水，提高鎮(zhèn)區(qū)供水保證率，保證供水安全。本次抗旱應急水源工程可作為城區(qū)的備用水源，一旦發(fā)生干旱，本工程可給城區(qū)居民生活供水，保證群眾的生命安全。因此，修建抗旱應急水源工程對解決干旱時期千陽縣城區(qū)缺水問題具有重要意義。該工程建成后，可滿足設計水平年受水區(qū)居民生活用水的需求，對促進當?shù)厣鐣?jīng)濟穩(wěn)定發(fā)展具有重要作用。

4 工程設計

4.1 設計標準

(1)水質(zhì)：水質(zhì)符合并優(yōu)于《城市供水水質(zhì)標準》（CJ/T206-2005）[2]和《生活飲用水衛(wèi)生標準》（GB5749-2006）[3]的規(guī)定。

(2)取水方便程度：本次工程將水直接引入縣城沈家莊水廠蓄水池中，經(jīng)原有城鎮(zhèn)管網(wǎng)實行24小時供水。

4.2 工程總體布置

本工程水源地高程約為887.99 m，水溝水廠高程為859.62 m，沈家莊水廠清水池池頂高程為760.68 m，本次設計利用地勢高差的原則，采用重力流供水。管線總長21.974 km，其中已實施8.249 km，本次設計13.725 km[1]。

已實施段KA0+000～KA6+232敷設dn315（PE100/1. 0mpa～1.6mpa）管道，從帽兒山泉室沿水溝溝底小路鋪至水溝鎮(zhèn)進入水溝水廠，出水溝水廠后向東北方向過千河，沿千河河堤路向東南方向敷設，至草碧鎮(zhèn)陶瓷工業(yè)園區(qū)。

本次設計KB0+000～KB15+742（其中KB11+217～KB13+234為已實施段2.0171 km）從草碧陶瓷工業(yè)園區(qū)已成段輸水管線開始，沿千河左岸堤防背水側(cè)敷設dn315（PE100/1.0 mPa）管道，鋪至千陽縣縣城，沿寶平路至西城巷交匯處往北過體育場后接入沈家莊水廠，管線總長13.725 km，共穿越硬化道路6次，跨河2次。

4.3 供水管道水力計算

（1）計算公式

根據(jù)《村鎮(zhèn)供水工程設計規(guī)范》（SL687-2014）[4]第7.2.7章節(jié)規(guī)定公式進行水力計算。

其中：hi為單位管長水頭損失，m；L為計算管段的長度，m；i為單位管長水頭損失，m/m；Q為管段流量，m3/s；d為管道內(nèi)徑，m；C為海曾威廉系數(shù)，可根據(jù)《村鎮(zhèn)供水工程設計規(guī)范》（SL687-2014）[4]選取，詳見表1。

表1 C值

局部水頭損失按沿程水頭損失的10%計算。

（2）供水管道管徑選擇

水溝水廠至草碧陶瓷工業(yè)園輸水規(guī)模為7200 m3/d，相應的輸水管線設計流量為0.08 m3/s，向草碧陶瓷工業(yè)園區(qū)分水量為968 m3/d，因此，草碧陶瓷工業(yè)園區(qū)-沈家莊水廠輸水管道設計規(guī)模為6232 m3/d，相應的輸水管線設計流量為0.07 m3/s。

輸水管線水力計算應從全段考慮，由于已成工程末端草碧陶瓷工業(yè)園區(qū)設置了一座調(diào)流調(diào)壓閥，此處管線壓力高程調(diào)整為830.00 m，因此管徑計算應從該處計算考慮。草碧陶瓷工業(yè)園區(qū)地面高程為771.45 m，沈家莊水廠清水池池頂高程為760.68 m，兩地高差10.77 m，最大高差51.45 m，水頭高差為69.32 m，兩地之間管線長15.742 km，輸水管采用重力流。

經(jīng)計算比較，dn250管道水頭損失太大，水不能送到，dn400管道水頭富余太多，且管徑大、投資大。故：本次設計推薦KB0+000～KB15+742段采用dn315（PE100/1.0mpa）管道。本次設計壓力管道水頭總損失為67.96 m，故滿足自流要求，詳見表2。

表2 水頭損失計算表

（3）供水管道設計壓力

根據(jù)《村鎮(zhèn)供水工程設計規(guī)范（SL687-2014）》[4]7.2.1條規(guī)定，管道設計內(nèi)水壓力按最大工作壓力P計算確定，塑料管設計內(nèi)水壓力為1.5倍最大工作壓力，鋼管設計內(nèi)水壓力為最大工作壓力＋0.5Mpa，且不小于0.9Mpa，選用管材的工程壓力不應小于設計內(nèi)水壓力。不同管材管道設計內(nèi)水壓力選取詳見表3。

表3 不同管材的設計內(nèi)水壓力單位：MPa

根據(jù)本工程管線布置情況，草碧陶瓷工業(yè)園區(qū)至沈家莊水廠段管道壓力水頭最大為0.6 MPa，計算管道設計內(nèi)水壓力為1.0 MPa。管道及相應管件、閥件均按此控制采用1.0 MPa，滿足該設計內(nèi)水壓力要求。

4.4 供水管道橫斷面設計

4.4.1 管道埋深確定

根據(jù)《村鎮(zhèn)供水工程設計規(guī)范（SL687-2014）》[4]規(guī)定：管頂覆土應根據(jù)冰凍情況、外部荷載、管材強度、與其他管道交叉等因素確定。非冰凍地區(qū)，管頂覆土宜不小于0.7 m，在松散巖基上埋設時，管頂覆土應不小于0.5 m；寒冷地區(qū)，管頂應埋設于凍深線以下，穿越道路、農(nóng)田或沿道路鋪設時，管頂覆土宜不小于1.0 m。本工程管線地區(qū)凍土深度為0.5 m，基本沿農(nóng)田鋪設管道。經(jīng)調(diào)查，當?shù)囟嗄陙礓佋O管道一般埋設深度為1.0 m。綜上所述，確定本次設計管道埋深1.0 m。

4.4.2 管溝斷面形式

采用開挖管溝鋪設管道方法施工，管溝兩側(cè)開挖坡比粘土地質(zhì)為1∶1.0、砂礫石基礎為1∶1.5、基巖基礎為1.0.3，管基采用30 cm厚3∶7灰土換填，15 cm厚中粗砂墊層，管溝開挖底寬度為0.92 m?，F(xiàn)狀耕地段管頂以上覆土在地面以下0.3 m范圍用原土回填，用于耕種，其下部位采用開挖土進行回填壓實，壓實度不小于0.92。非耕地段全部采用開挖土進行回填壓實。管溝斷面形式詳見圖1。

圖1 土基管溝標準斷面圖

4.5 工程主要建設內(nèi)容

工程主要建設內(nèi)容為：（1）供水管道13.725 km，為dn315 mmPE管（1.0MPa）；（2）穿河管道2處，穿路管道6處，管材為DN300自錨式球墨鑄鐵管；（3）檢修閥及閥井14座，排氣閥及閥井16座，泄水閥及閥井14座，共設置115座鎮(zhèn)墩；（4）其它附屬物。

5 結語

（1）該工程的實施可以為區(qū)域范圍內(nèi)抗旱應急水源工程提供參考經(jīng)驗；

（2）抗旱應急水源工程主要解決的是抗旱應急時期居民生活用水問題；

（3）抗旱應急水源工程應與常規(guī)供水任務綜合考慮盡量結合利用現(xiàn)有工程。

[1]陜西水環(huán)境工程勘測設計研究院.陜西省2015年度抗旱應急水源工程千陽縣城關鎮(zhèn)項目建設實施方案設計報告[R].西安：2015.3

[2]CJ/T206-2005,城市供水水質(zhì)標準［S］.北京：中國標準出版社，2005.

[3]GB5749-2006,生活飲用水衛(wèi)生標準［S］.北京：中國標準出版社，2006.

[4]SL687-2014,村鎮(zhèn)供水工程設計規(guī)范［S］.北京：中國水利水電出版社，2014.

TV67;P429

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1673-9000（2017）04-0084-03

2017-05-20

呂永樂（1983-），男，陜西咸陽人，工程師，主要從事水利工程設計工作。