序言：寫作是分享個(gè)人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了1篇的引水工程設(shè)計(jì)思路探討樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。

0引言

湖南省冷水江市經(jīng)過幾百年的礦山開采活動累積,致使礦區(qū)的地質(zhì)環(huán)境受到了嚴(yán)重破壞,給當(dāng)?shù)厝嗣竦纳a(chǎn)、生活環(huán)境造成了極其嚴(yán)重的影響,影響了當(dāng)?shù)厣鐣姆€(wěn)定,引起了各級政府的高度重視,被國務(wù)院列入全國第二批資源枯源型城市之一[1]。受原有老舊礦山開采影響,項(xiàng)目區(qū)居民用水受到極大影響飲用水質(zhì)量無法保證,豐水期可以保障村民用水,枯水期部分村民的供水受限,需靠挑水以及外部運(yùn)水。為解決項(xiàng)目區(qū)1800余人的生活用水,現(xiàn)利用該地原有水源,解決安全用水問題。

1工程設(shè)計(jì)范圍、供水對象及設(shè)計(jì)水平年

根據(jù)《村鎮(zhèn)供水工程技術(shù)規(guī)范》(SL687-2014),供水范圍應(yīng)根據(jù)區(qū)域的水資源條件、用水需求、地形條件、居民點(diǎn)分布等進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,結(jié)合地形實(shí)際情況,采取分4個(gè)水槽分片解決該村的飲水問題。該處供水工程供水設(shè)計(jì)基準(zhǔn)年2019年,規(guī)劃水平年2034年。引水工程分布基本情況如圖1所示。

2需水量預(yù)測

鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水中,日變化系數(shù)應(yīng)根據(jù)城鄉(xiāng)供水規(guī)模、用水量組成、生活水平、氣候條件,結(jié)合當(dāng)?shù)叵嗨乒┧こ痰哪陜?nèi)供水變化情況分析確定。根據(jù)《村鎮(zhèn)供水工程技術(shù)規(guī)范》(SL687-2014),日變化系數(shù)在1.3~1.6取值,經(jīng)綜合考慮,本次設(shè)計(jì)取1.4,時(shí)變化系數(shù)根據(jù)該工程的供水規(guī)模、供水方式結(jié)合當(dāng)?shù)叵嗨乒┧こ痰淖罡呷展┧闆r綜合分析確定,本工程為全日供水工程,供水規(guī)模在200m3/d以下,基本無企業(yè)用水,時(shí)變化系數(shù)K在2.5~3.0取值,確定本設(shè)計(jì)中時(shí)變化系數(shù)取2.6。

2.1居民生活用水

本項(xiàng)目位于湖南省中部偏西、婁底市西部,盤依雪峰山東南麓,資水中游。根據(jù)《村鎮(zhèn)供水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL687-2014),確定新化縣為第四區(qū),結(jié)合當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)發(fā)展,農(nóng)村村民用水定額參照“水龍頭入戶,基本全日供水,有洗滌池,衛(wèi)生設(shè)施較齊全”的供水條件執(zhí)行,標(biāo)準(zhǔn)為60~120L/(人?d),綜合考慮后,本次設(shè)計(jì)居民用水定額取80L/(人?d)。

2.2公共建筑用水量

紅安村地理位置較為偏僻,該村內(nèi)并無公共建筑,因此公共建筑用水量不做考慮。

2.3管網(wǎng)漏水水量與未預(yù)見水量

根據(jù)規(guī)范要求:管網(wǎng)漏失水量和未預(yù)見水量之和,按上述用水量之和的10%~25%取值,村莊取較低值、規(guī)模較大的鄉(xiāng)區(qū)取較高值。結(jié)合當(dāng)?shù)匕l(fā)展情況,管網(wǎng)漏失水量取上述用水量之和的10%。未預(yù)見水量取上述用水量之和的5%,共取上述用水量之和的15%[2]。

3供水規(guī)模的確定

3.1供水方案

擬建方案為,取水口修建蓄水池泵取水源,分別向4個(gè)高位水池供水,之后由管網(wǎng)接駁入戶。其中:1號高位水池供320戶960人,設(shè)計(jì)居民人數(shù)P=960(1+6‰)15=1051(人)。2號高位水池供40戶130人,設(shè)計(jì)居民人數(shù)P=130(1+6‰)15=143(人)。3號高位水池供130戶400人,設(shè)計(jì)居民人數(shù)P=400(1+6‰)15=438(人)。4號高位水池供90戶280人,設(shè)計(jì)居民人數(shù)P=400(1+6‰)15=307(人)。

3.2供水量估算

最高日生活用水定額取80L/(d?人)。1號高位水池供應(yīng)320戶960人,W=P×q/1000=1051×80/1000=84.08(m3/d)。2號高位水池供應(yīng)40戶130人,W=P×q/1000=143×80/1000=11.44(m3/d)。3號高位水池130戶400人,W=P×q/1000=438×80/1000=35.04(m3/d)。4號高位水池供應(yīng)90戶280人,W=P×q/1000=307×80/1000=24.56(m3/d)。以上總計(jì)用水量為W總=84.08+11.44+35.04+24.56=155.2(m3/d)。管網(wǎng)漏失水量和未預(yù)見水量之和=按上述用水量之和的15%取值。計(jì)算結(jié)果為23.28m3/d。供水規(guī)模=155.2+23.28=178.48(m3/d),取最大供水量180m3/d。泉眼供水量足夠滿足條件。供水信息如表1所示。

4水源地選擇

4.1水源地位置

水源主要包括水源地1和水源地2的兩處泉眼(見圖2),泉眼交匯后,沿矩形截面水渠流出,內(nèi)徑60.6cm,平均水深約11cm。現(xiàn)場測量10m段水流時(shí)間:10.77、11.80、11.18、11.15、11.21、11.07、12.14、11.65s。以上流速平均值0.88m/s,修正值1.03,標(biāo)準(zhǔn)值0.90m/s。流量=流速×截面積=0.9×0.6×0.11=0.0594m3/s=59.4(L/s)?？菟谒吹馗鶕?jù)抽水試驗(yàn)計(jì)算流量為Q=C×h5/2=0.014×55/2=0.78(L/s),按70%的供水效率,可供水量約47.2m3/d。不能滿足供水需求,利用備用水井補(bǔ)充不足水源。該水源由原鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)辦建設(shè)供當(dāng)?shù)孛禾锶彼畷r(shí)使用,具體深度不詳,可能打穿地下暗河。據(jù)當(dāng)?shù)卮逯魅谓榻B,原成孔直徑130cm,現(xiàn)出水口管徑40cm,采用11kW三相異步電動機(jī)可連續(xù)抽取24h。根據(jù)抽水試驗(yàn)計(jì)算流量為Q=C×h5/2=0.014×75/2=1.82(L/s),按70%的供水效率,可供水量約157.3m3/d。根據(jù)水質(zhì)檢測報(bào)告,滿足飲用水質(zhì)量要求。

4.2水質(zhì)、水壓

水質(zhì)應(yīng)滿足《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749-2006)標(biāo)準(zhǔn)的各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)。根據(jù)冷水江市駿馬水質(zhì)檢測有限公司的水質(zhì)檢測報(bào)告,本項(xiàng)目區(qū)水源地水質(zhì)中砷、鎘、硒、汞、鉛、銻等元素及菌落總數(shù)、總大腸桿菌、耐熱大腸桿菌等值均在標(biāo)準(zhǔn)限值內(nèi),因此水質(zhì)滿足飲用水質(zhì)量要求。確定合適的供水壓力,是保障供水安全的一個(gè)重要環(huán)節(jié),是反應(yīng)供水服務(wù)質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo),同時(shí)又是節(jié)約能源的重要標(biāo)志。本工程為村莊供水,滿足用水區(qū)域內(nèi)最不利點(diǎn)2層建筑用戶的水壓要求,即最不利點(diǎn)自由水頭不小于12m。

5引水工程設(shè)計(jì)

5.1輸水工程

本工程水位為泉水,在水量不足時(shí)利用現(xiàn)有取水進(jìn)行補(bǔ)水,采用泉室取水[3],共設(shè)置2座泉室,1#泉室位于1#泉眼,底部進(jìn)水,C20混凝土,四周墻厚240mm,頂部設(shè)置100mm厚混凝土蓋板,寬500mm,設(shè)置提手,φ12鋼筋間距200雙層雙向布置,底部設(shè)置600mm后反濾層,從上至下結(jié)構(gòu)為:粒徑10~20mm,厚200mm;粒徑20~50,厚200mm;粒徑50~100mm,厚200mm;2#泉室,設(shè)置3.6m×3.0m×3.0m混凝土泵坑,配置兩臺立式離心泵,Q=22.5m3/h、H=98m、P=18.5kW(1用1備),工作時(shí)間為8h。兩泉室通過DN200焊接鋼管聯(lián)通,每座泉室設(shè)置800×400溢流孔。輸水管道采用DN100焊接鋼管,長340m。水力計(jì)算公式:i=0.000912V2(1+0.867/V)0.3/d1.3;起點(diǎn)標(biāo)高275m,終點(diǎn)標(biāo)高365m,局部水頭損失0.15,富裕水頭3.0m,泵楊程為98m。

5.2配水工程

5.2.1高位水池由于本工程屬于村莊供水,根據(jù)《村鎮(zhèn)供水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL687-2014)中規(guī)定,高位水池為設(shè)計(jì)規(guī)模的50%,取值100m3。5.2.2配水管網(wǎng)輸水管道自高位水池接出,重力流向各用水點(diǎn),沿道路旁鋪設(shè)。本工程只考慮配水,各用戶接水管由住戶自行接入,要求接入管道壓力等級為1.25MPa。配水管網(wǎng)平差(1)流量分配。采用服務(wù)人口法將用水量分配至各供水管段及節(jié)點(diǎn)進(jìn)行管網(wǎng)水力計(jì)算。不考慮事故及消防工況進(jìn)行管網(wǎng)平差[4]。設(shè)計(jì)規(guī)模180m3/d,最大時(shí)系數(shù)取3.0。設(shè)計(jì)流量為22.5m3/h。(2)管網(wǎng)計(jì)算原則。①按照最高日最大時(shí)計(jì)算,滿足各節(jié)點(diǎn)自由水頭不小于0.12MPa。②管網(wǎng)計(jì)算采用海曾-威廉公式,鋼管取用Ch=140。③管道采用PE100塑料管。④海曾—威廉公式:H=L×(10.67×q1.852)/(Ch1.852×D4.87)[5];⑤局部損失系數(shù):1.20。(3)管網(wǎng)平差結(jié)果。計(jì)算結(jié)果得出,J208-J268、J268-J288,水壓高,最高達(dá)到0.95MPa,設(shè)計(jì)兩處減壓閥,減壓0.35MPa,整個(gè)配水系統(tǒng)水壓控制在0.6MPa以內(nèi)。5.2.3埋設(shè)深度管頂覆土0.7m,過公路覆土1.0m,穿路地段采用C20混凝土滿包。管溝垂直開挖。5.2.4輸水管道附屬構(gòu)筑物(1)排(進(jìn))氣閥井。根據(jù)工程地形條件,在輸水管隆起點(diǎn)上或適當(dāng)距離上,設(shè)置排(進(jìn))氣閥,以及時(shí)排除管道內(nèi)的空氣,以免發(fā)生氣阻或在放空管道時(shí)引入空氣。排氣閥規(guī)格為DN50,壓力1.25MPa,安裝在排氣閥井內(nèi),排氣閥井采用磚砌。本工程排氣井共3個(gè)。(2)泄水井。根據(jù)工程地形條件,在輸水管低凹易排水處或?yàn)榫S護(hù)檢修管道在適當(dāng)距離和位置上設(shè)置泄水管和泄水閥井。泄水管直徑采用為DN50,壓力1.25MPa,排泥閥門井和泄水井均采用磚砌。本工程排泥閥井3個(gè)。(3)閘門井。考慮到檢修和調(diào)試需要,根據(jù)本工程實(shí)際情況設(shè)置11個(gè)手動閘閥。5.2.5管道基礎(chǔ)管道應(yīng)敷設(shè)在承載能力達(dá)到管道基礎(chǔ)支撐強(qiáng)度要求的原狀土地基或經(jīng)處理后回填密實(shí)的地基上,當(dāng)?shù)鼗临|(zhì)較差,其地基承載力特征值55kPa≤fak≤80kPa或槽底處在地下水位之下時(shí),宜敷設(shè)厚度不小于200mm的砂礫基礎(chǔ)層,也可分2層敷設(shè),下層用粒徑為5~40mm的碎石,上層敷設(shè)厚度不小于50mm的中粗砂;對軟土地基(指淤泥、淤泥質(zhì)土、充填土或其他高壓縮性土層構(gòu)成的軟弱地基)地基承載力特征值fak<55kPa,或因施工原因地基原狀土被擾動而影響地基承載力時(shí),必須先對地基進(jìn)行加固處理,在達(dá)到固定地基承載能力后,再敷設(shè)中粗砂基礎(chǔ)層。基礎(chǔ)表面應(yīng)平整,其密實(shí)度應(yīng)達(dá)到85%~90%[6]。

6結(jié)論

本引水工程通過實(shí)地調(diào)查,確定了供水方案。對供水水源進(jìn)行采用并送檢,檢測項(xiàng)均滿足水源要求,可做飲用水水源使用,但是否二次加氯,需進(jìn)一步確認(rèn)。在水源處修建泉室并安放水泵,溢水量較少時(shí)可用水泵抽水,高坡修建蓄水池盡量少開挖或不開挖,維護(hù)坡體穩(wěn)定;同時(shí)充分驗(yàn)證蓄水池蓄水后穩(wěn)定性,避免對下方居民房屋造成威脅。加強(qiáng)區(qū)內(nèi)地質(zhì)生態(tài)環(huán)境保護(hù),規(guī)范人類工程活動,避免人為污染水源、誘發(fā)災(zāi)害。

作者:李晨陽 劉洋 魯玉龍 葛正斌 單位:湖南科技大學(xué)地質(zhì)系 湖南省有色地質(zhì)勘查研究院