长子县色头集中供水工程分析

王永强

（长治市水利勘测设计研究院，山西 长治 046000）

1 工程概况

长子县位于山西省东南部，上党盆地西侧，东距长治市区21 km。慈林镇位于长子县东南部，南与色头镇相邻。晋煤集团赵庄煤矿位于长子县慈林镇境内，是国家“十五”重点工程，于2007年5月正式竣工投产。

受煤矿采煤漏水、排水污染等种种因素的影响，矿井周边浅层地下水受到破坏，水位急剧下降，供水量严重不足，水质也受到污染，直接影响了当地人民的身体健康。目前赵庄煤矿周边近10个村庄的人畜饮水，全靠汽车从外地拉水定时供给，村民排队接水，每天要耗费大量时间和精力，也严重制约了当地经济的发展和人民生活水平的提高。

为了解决当地村庄出现的人畜饮水困难，赵庄煤业于2011年出资约2 300万兴建了长子县慈林集中供水工程，供水范围为慈林镇崇瓦张、西张沟、南沟、南郜、张店、龙泉、东范、西范、程家庄等9个行政村，现状用水总人口1.132万人，日平均供水量710 m3，年用水量25.9万m3。慈林集中供水工程，包括提水泵站、输水管网、调蓄水池、管理站、净水消毒设施、输配电设施等，工程以申村水库水为水源，泵站分三级提水至土门岭泵站（三级站）。

本工程为慈林集中供水工程的延续工程，由赵庄煤业出资约2 800万兴建。工程受益范围包括色头镇的王晃、色头等18个行政村和慈林镇龙塘、瓦窑沟、东马户、西马户、丹峪和横岭庄6个行政村。

2 需水量预测与水源情况

2.1 规划设计人口、大畜数量

根据《山西省农村供水工程设计要点（试行）》和《村镇供水工程技术规范》的规定，设计年限为15年，现状水平年为2017年，设计水平年为2032年。根据色头、慈林两个乡镇提供的受益村庄2017年社会经济情况统计表，本次供水范围内的24个用水村庄现状水平年用水总人口为24 727人，大畜为92头。

根据工程规划和有关要求，考虑当地的水资源条件、经济发展状况和工矿副业发展预测，结合现状供水设施和人口增长率，测算设计水平年工程供水的人口和牲畜数量。考虑养殖业不是当地的主产业，大畜增长率忽略不计。用水人口增长率按人口控制规划指标7.5‰采用，设计水平年供水总人口数量为27 660人，大畜仍为92头。

2.2 用水定额确定

工程设计为水龙头入户、全日供水，根据《山西省农村供水工程设计要点（试行）》和《村镇供水工程技术规范》（SL 687-2014），结合当地村镇居民的用水现状、用水条件、供水方式、经济条件、用水习惯等情况，确定用水定额为：居民最高日生活用水量定额：45L/（p·d），大畜最高日用水定额52 L/（头·d）。

2.3 用水量计算

供水工程的设计供水量包括居民生活用水量和牲畜用水量。经计算，最高日设计用水量1 249.48 m3/d，其中：居民生活用水量1 244.7 m3/d，大畜用水量4.78 m3/d。

2.4 给水量计算

设计给水量一般按最高日用水量考虑，本工程管网漏失水量和未预见水量系数取1.15。经计算，工程最高日设计给水量为1 436.91 m3/d，年平均给水量为39.34万m3/y。

2.5 水源情况

本工程取水点，为长子县慈林集中供水工程三级站土门岭泵站前池（容积1 000 m3），初始水源地为申村水库。

土门岭泵站位于长子县慈林镇土门岭南侧，新规划的环矿公路西侧，集合管理站、净水系统综合布置，具有供水、净水、调度管理多个功能，包括泵房、二级站出水池、进水前池、净水室、管理房、厂区配套设施、输变电设施等几部分。现土门岭泵站厂区内有空地，可以作为本工程新建泵站的站址。

申村水库位于长子县石哲乡申村东的浊漳河南源干流上，距长子县城7.5 km，是浊漳河南源干流上游的控制性工程，水库控制流域面积236.2 km2。2010年除险加固改造后，水库总库容3 445万m3，属中型水库。根据申村水库水情资料、《长子县申村水库除险加固工程初设报告》（2008年山西省水利水电勘测设计研究院设计），水库多年平均年径流量3 130万m3，50%保证率时3 920万m3，75%保证率时2 550万m3，95%保证率时1 460万m3。本工程及慈林集中供水工程取水总量65.24万m3，在申村水库规划供水范围之内。

慈林集中供水工程实施时在土门岭泵站修建有净水室，本工程所需用水，经净水设施净化后供给各用水户，水质符合《生活饮用水卫生标准》（GB 5749-2006）的要求。

3 工程主要建筑物设计

本工程为农村供水工程，设计年引水量39.34万m3，供水保证率为95%。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL 252-2017），本工程供水对象划分为：一般。且年引水量小于0.3亿m3，故本工程等别为V等，工程规模为小（二）型。主要建筑物级别为5级，次要建筑物级别为5级。工程永久性水工建筑物洪水标准为10年一遇设计，20年一遇校核。

工程主要建设内容：新建土门岭、色头2座加压泵站，2座泵站共安装8台水泵，泵站总装机198 kW。铺设输水管线25条，其中输水主管线一条（分两段），村支管道24条。新建蓄水池20座，其中，色头泵站进水前池1座（容积1 000+200 m3），各村高位水池19座（总容积1 300 m3）；新建色头管理站（房）1处。

3.1 泵站工程

本工程根据需要在土门岭、色头布置2座加压泵站。泵站工程包括泵房、调蓄水池、输变电设施等。其中，土门岭泵站可充分利用已完建工程的厂区配套设施。

土门岭泵站建在长子县慈林集中供水工程土门岭三级站厂区内，泵站包括泵房、副厂房（配电间）与输变电设施，与慈林供水工程共用进水前池与管理站（房）。泵房与副厂房间采用分基式结构，泵房包括主泵间与检修间，整体采用C 25混凝土现浇，副厂房则为砖混结构。泵房轴线尺寸为10.8 m×6.0 m，建筑面积73.45 m2。副厂房轴线尺寸为6 m×3.6 m，建筑面积26.65 m2。

色头泵站布置于色头镇色头村北的黄土台地上，泵站包括泵房、进水前池、管理房、厂区配套设施和输变电设施等，泵站占地面积0.3 hm2。泵房建在厂区北侧，整体采用C 25混凝土现浇，轴线尺寸为18.0 m×6.0 m，建筑面积120.25 m2。管理房建在厂区南侧，建筑面积126 m2。

3.2 输水管线工程

工程共铺设输水管线25条，其中输水主管线1条，各村支管道24条。输水主管线分两段，分别为土门岭泵站至色头泵站段、色头泵站至色头镇西后沟分水口段。

主管道输水压力1～2 MPa，支管道输水压力0.3～1 MPa，综合比较各类管材性能及优缺点，确定本工程选用球墨铸铁管加高密度聚乙烯（PE）管的组合管材（球墨铸铁管出厂时已做好内外防腐）。

根据工程布置，输水主管线安装球墨铸铁管13.028 km（其中土门岭泵站输水主管段6.469 km，色头泵站输水主管段6.559 km）；聚乙烯（PE 100）管道6.087 km；24条支管线安装球墨铸铁管4.152 km；聚乙烯（PE 100）管道25.126 km。

3.3 调蓄水池工程

本工程新建蓄水池20座，其中色头泵站进水前池1座，各村高位水池19座（有的村庄高位蓄水池尚可，不需新建）。色头泵站进水前池，建在色头村北的高台地上，兼做土门岭泵站的出水池及色头村的高位水池，水池容积（1000+200 m3）。分村高位水池建在各村高点，分村高位池规格有50 m3、100 m3、200 m3，总容积1 300 m3。50 m3、100 m3调蓄水池为方形钢筋混凝土结构，200 m3、1 000 m3调蓄水池为矩形钢筋混凝土结构，蓄水池均采用国家标准定型图集（05 S804）设计。

4 机电及金属结构

4.1 水力机械

根据设计流量和计算扬程，土门岭泵站装设3台水泵机组（2用加1备），机组型号为SLG 65-80-1。水泵机组单机运行功率45 kW，泵站机组（两台工作泵）日常工作运行功率90 kW，泵站总装机135 kW。水泵单台机组设计提水流量71.8 m3/h，设计扬程144 m。水泵在泵房内单列布置，机组之间净距1 m。

色头泵站向17个用水村庄供水，由于各供水点分散布置，远近高低各不同，运行时间和供水量也不同，运行情况比较复杂。根据各供水点的位置关系和相对地形高差，经过水力计算，把17个用水村庄编为三组进行供水。色头泵站共布置五台水泵，分为两组，水泵机组型号分别为SLS 65-200（Ⅰ）B（两台加一备）、SLS 50-250（Ⅰ）（两台）。SLS 65-200（Ⅰ）B水泵机组单机引水流量43.5 m3/h，单机功率11 kW；SLS 50-250（Ⅰ）水泵机组单机引水流量25 m3/h，单机功率15 kW。色头泵站总装机63 kW。

4.2 电气

土门岭泵站设置厢式变压器1台，型号为YBP-100/10/0.4；配置一套软起动控制柜，型号选用LBPGM-45×3-R1。

色头泵站设置厢式变压器1台，型号为YBP-100/10/0.4；共配置三套电气控制柜，型号分别为LBP-GM-15、LBP-GM-15、LBP-GM-11×3。

5 结语

本工程施工线路局部处于煤矿采空区，设计中考虑了采空塌陷对工程造成的影响。在设计过程中，从两方面进行优化设计，以减轻该影响产生的后果。一是泵房设计时，主泵间与检修间之间采用整体现浇；二是管线铺设过程中，在承压能力满足的条件下，管材尽量采用弹性更好的高密度聚乙烯（PE）管。慈林集中供水工程，已于2012年7月完工并试水运行，工程实施以来运行完好。