农场安全饮水工程改造方案设计探讨

周 雯（额敏县水利局 新疆 额敏 834600）

1 加尔布拉克农场供水现状

额敏县加尔布拉克农场共有农村人口0.2850万人，当前项目区群众主要饮用水源为地下水，供水主要存在的问题是用水量不足和用水不方便。加尔布拉克农场与1995年实施了饮水安全工程，由于受当时设计、施工及管理条件的影响，经过多年运行，管网老化严重，已不能满足供水要求。2005年加尔布拉克农场曾通过农民自筹，对首部进行了改造，新打机井一眼，新建蓄水池一座，购置变频设备一套，通过改造基本可满足供水要求，但依然存在管网老化的问题，每年需维修数次。这不但给项目区农牧民的生活带来不便，还严重制约着当地经济的发展和社会的稳定。

为从根本上解决当地群众的用水问题，本次将对项目区的取用水管道进行重新规划和设计。本次加尔布拉克农场饮水安全工程采用打井加压供水方式，工程供水能力为242.25m3/d。工程规模包括：新建管理房1座，输配水管道25.73km，检查井21座。输水管道总长20m，设计输水流量5.608L/s。配水管道总长25.73km，设计配水流量6.1681L/s，其中主管道3.95km，支管长21.78km。水源采用地下水，地下水水质较好，符合国家规定的农村生活饮用水卫生标准。该工程主要设计内容由取水建筑物（机电井）、调节建筑物（蓄水池）、加压设备（变频器）、配水管网、管线建筑物、用户等组成，具体供水系统如图1所示。

本次设计采用地下水为供水水源，管井作为取水构筑物，管井的主体由井壁管、过滤器、沉砂管组成。其中现有管井目前运行正常，故不再做具体设计，仍使用原井。另外，调节建筑物为蓄水池，由于蓄水池于2006年新建，蓄水池容积65.45m3，故本次也不对蓄水池进行设计，只对蓄水池有效容积进行复核。下文将从取水方案、管材选择、管道布置、管线设计等方面进行了具体分析。

2 饮水工程取水方案比选

2.1 水源方案比选

项目区无可用地表水资源，因此本工程考虑采用抽取深层地下水作为饮水水源。

2.2 供水方案比选

加尔布拉克农场于2005年对首部进行了改造，新打机井一眼，新建蓄水池一座，购置变频设备一套，基本可满足供水要求，主要存在管网老化的问题，本次工程将对现有管网进行更换，不改变原有供水方案，故仍然采用抽取地下水变频供水的供水方式。

图1 供水系统示意图

表1 管材比选表

3 管道布置及管材选择

3.1 布置原则

保证供水安全，施工方便，管线短，土方小，造价经济，便于维修。

3.2 布置要求

（1）选择最短线路；（2）要符合乡村现状；（3）力求少占农田，减少交叉建筑物；（4）避开塌方、岩石、河流淹没与冲刷等不利区域地段；（5）利用有利地形，挖填方平衡，减少投资；（6）长距离输水，在隆起点与低凹处设排气阀和排水阀；（7）配水干管应沿村中主要街道边布置，防止压在路面之下；（8）配水管网根据用水要求，遍布整个给水区，集中供水，保证用户有足够的水量与水压；（9）将消火栓与干管相接，消火栓优先考虑粮库、学校、饲养场等公共场所集中用水户；（10）管道埋深在最大冻深以下。

该饮水工程配水管网布置形式为树枝状管网形式，树枝状管网管道总长度短，修建费用省，总造价低，建设期短。随着社会的发展和工程运行后经济效益的发挥，树枝状管网通过增设部分管道可连接成环状管网，提高供水安全可靠程度。

管道定线时，选择最短线路并考虑供水安全。为便于今后运行管理，保证供水的安全性和可靠性，在配水管道分水处均设置检查井，压力较大处均设置减压阀井，以确保供水安全。为便于施工和维护检修，定线时尽可能沿现状或规划道路铺设。管道铺设尽量减少逆坡，绕开沟坑等低洼处。

3.3 管材种类规格及选用

供水工程对管材的基本要求：

（1）工作可靠，要保证达到所需要的工作压力；对水质不致产生毒害污染；（2）价格低廉；（3）使用年限长；（4）内壁光滑，以减少水头损失，节约能源；（5）安装施工容易。

农村供水中，最常用的管材有塑料管、球墨铸铁管、钢管、玻璃钢管（含玻璃钢夹砂管）等。本工程供水管道较长，供水水压变化大，选用管材应满足供水压力，性能良好，以保证供水正常运行，现对两种管材，即UPVC塑料管、玻璃钢夹砂管进行比选，详见表1。

经分析认为：玻璃钢夹砂管的水力技术特点与UPVC管基本相同（如糙率，为0.0084，沿程水头损失计算公式中流量指数为 1.77，管径指数 4.77，摩阻系数为0.000915），并且其力学特性，耐久性更优于UPVC管，对玻璃钢夹砂管和UPVC管进行不同管径单位造价对比。经比较，玻璃钢夹砂管在管径为300mm以下时，其价格均高于UPVC管。经计算，本工程最大管径为125mm，因此，本饮水工程的供水管道均采用UPVC管（ф63以下用PE管），最大管径125mm，最小管径25mm（入户）。

4 配水管网设计

配水管道总长25.73km，由主管道和支管组成，其中主管道长3.95km，支管长21.78km。水源采用地下水，主管道设计配水流量6.168L/s，支管设计配水流量0.706L/s ～2.440L/s。

管网配水管道全部为压力管道，各管段的管径和水力计算同输水管道。

4.1 管网水力计算

配水管网布置形式为树枝式管网，管段内的流速方向只有一个，按节点流量平衡条件，计算出各管段的流量，选定管径。根据流量、管径、管长计算管段的水头损失，再由控制点要求的自由水压和地面标高，推求各节点的水压。

4.2 节点处自由水头

该工程配水管网只到村集中供水点或村口，在水压力计算时，要考虑到全部管道各节点压力水头的要求，保证到户压力。按照《新疆农村人畜饮水工程初步设计编制纲要》6.6.4管网设计计算方法步骤中规定，各控制点自由水头确定为不小于7m。

5 输、配水管道纵横断面设计

管线纵断面设计要求：①要求管道尽量不出现大挖方；②尽量不出现倒坡；③保证管沟开挖深度满足防冻填土要求。

本次管道横断面为梯形，边坡1∶0.25，管底宽0.6m，管道挖深为1.6m，管道埋深大于当地最大冻土深1.4m。

6 管线建筑物设计

6.1 检查井

检查井结构为复合结构，检查井底部120cm采用砖砌,上部用复合材料的检查井，高110cm，复合井盖和复合井壁均是3cm厚，井上部入口直径120cm，底部铺设20cm砂砾石垫层。井内设支墩，以便安放闸阀。

6.2 交叉建筑物

主管道在0+865处需横穿额-加公路（四级路面），经与交通部门协商，交叉建筑物可直接开挖，由交通部门恢复。为保证交叉建筑物（管道）后期正常运行，在管道外套一钢管保护（钢管管径由所套UPVC管决定）。

7 结语

本次工程的建设和当前新农村建设相适应，使水厂达到一定规模，形成全区域统一给水系统，有条件设立专门的经营管理机构，使操作运行人员专业化，并相对稳定，维修工作也可统一安排，及时进行，更好地保证了给水系统的供水的可靠性及安全性。工程建成后可解决项目区0.1952万人及0.5912万头（只）牲畜的饮水不安全问题。

通过农村饮水安全工程建设，可有效提高居民的生活水平，并终将促使额敏县加尔布拉克农场的经济发展，对饮用水进行科学管理对于人民安居乐业、民族团结、维护社会稳定，促进经济快速发展均具有重要的意义。陕西水利