序言：寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁，我們?yōu)槟x了1篇的引水工程設計思路探討樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。

0引言

湖南省冷水江市經過幾百年的礦山開采活動累積,致使礦區(qū)的地質環(huán)境受到了嚴重破壞,給當地人民的生產、生活環(huán)境造成了極其嚴重的影響,影響了當地社會的穩(wěn)定,引起了各級政府的高度重視,被國務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,項目區(qū)居民用水受到極大影響飲用水質量無法保證,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水。為解決項目區(qū)1800余人的生活用水,現利用該地原有水源,解決安全用水問題。

1工程設計范圍、供水對象及設計水平年

根據《村鎮(zhèn)供水工程技術規(guī)范》(SL687-2014),供水范圍應根據區(qū)域的水資源條件、用水需求、地形條件、居民點分布等進行技術經濟比較,結合地形實際情況,采取分4個水槽分片解決該村的飲水問題。該處供水工程供水設計基準年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需水量預測

鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水中,日變化系數應根據城鄉(xiāng)供水規(guī)模、用水量組成、生活水平、氣候條件,結合當地相似供水工程的年內供水變化情況分析確定。根據《村鎮(zhèn)供水工程技術規(guī)范》(SL687-2014),日變化系數在1.3~1.6取值,經綜合考慮,本次設計取1.4,時變化系數根據該工程的供水規(guī)模、供水方式結合當地相似供水工程的最高日供水情況綜合分析確定,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,時變化系數K在2.5~3.0取值,確定本設計中時變化系數取2.6。

2.1居民生活用水

本項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《村鎮(zhèn)供水工程設計規(guī)范》(SL687-2014),確定新化縣為第四區(qū),結合當前的經濟發(fā)展,農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)生設施較齊全”的供水條件執(zhí)行,標準為60~120L/(人?d),綜合考慮后,本次設計居民用水定額取80L/(人?d)。

2.2公共建筑用水量

紅安村地理位置較為偏僻,該村內并無公共建筑,因此公共建筑用水量不做考慮。

2.3管網漏水水量與未預見水量

根據規(guī)范要求:管網漏失水量和未預見水量之和,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。結合當地發(fā)展情況,管網漏失水量取上述用水量之和的10%。未預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個高位水池供水,之后由管網接駁入戶。其中:1號高位水池供320戶960人,設計居民人數P=960(1+6‰)15=1051(人)。2號高位水池供40戶130人,設計居民人數P=130(1+6‰)15=143(人)。3號高位水池供130戶400人,設計居民人數P=400(1+6‰)15=438(人)。4號高位水池供90戶280人,設計居民人數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320戶960人,W=P×q/1000=1051×80/1000=84.08(m3/d)。2號高位水池供應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90戶280人,W=P×q/1000=307×80/1000=24.56(m3/d)。以上總計用水量為W總=84.08+11.44+35.04+24.56=155.2(m3/d)。管網漏失水量和未預見水量之和=按上述用水量之和的15%取值。計算結果為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,內徑60.6cm,平均水深約11cm。現場測量10m段水流時間: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,標準值0.90m/s。流量=流速×截面積=0.9×0.6×0.11=0.0594m3/s=59.4(L/s)。枯水期水源地根據抽水試驗計算流量為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,利用備用水井補充不足水源。該水源由原鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)辦建設供當地煤田缺水時使用,具體深度不詳,可能打穿地下暗河。據當地村主任介紹,原成孔直徑130cm,現出水口管徑40cm,采用11kW三相異步電動機可連續(xù)抽取24h。根據抽水試驗計算流量為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。根據水質檢測報告,滿足飲用水質量要求。

4.2水質、水壓

水質應滿足《生活飲用水衛(wèi)生標準》(GB5749-2006)標準的各項水質指標。根據冷水江市駿馬水質檢測有限公司的水質檢測報告,本項目區(qū)水源地水質中砷、鎘、硒、汞、鉛、銻等元素及菌落總數、總大腸桿菌、耐熱大腸桿菌等值均在標準限值內,因此水質滿足飲用水質量要求。確定合適的供水壓力,是保障供水安全的一個重要環(huán)節(jié),是反應供水服務質量的一個重要指標,同時又是節(jié)約能源的重要標志。本工程為村莊供水,滿足用水區(qū)域內最不利點2層建筑用戶的水壓要求,即最不利點自由水頭不小于12m。

5引水工程設計

5.1輸水工程

本工程水位為泉水,在水量不足時利用現有取水進行補水,采用泉室取水[3],共設置2座泉室,1#泉室位于1#泉眼,底部進水,C20混凝土,四周墻厚240mm,頂部設置100mm厚混凝土蓋板,寬500mm,設置提手,φ12鋼筋間距200雙層雙向布置,底部設置600mm后反濾層,從上至下結構為:粒徑10~20mm,厚200mm;粒徑20~50,厚200mm;粒徑50~100mm,厚200mm;2#泉室,設置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),工作時間為8h。兩泉室通過DN200焊接鋼管聯通,每座泉室設置800×400溢流孔。輸水管道采用DN100焊接鋼管,長340m。水力計算公式:i=0.000912V2(1+0.867/V)0.3/d1.3;起點標高275m,終點標高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《村鎮(zhèn)供水工程設計規(guī)范》(SL687-2014)中規(guī)定,高位水池為設計規(guī)模的50%,取值100m3。5.2.2配水管網輸水管道自高位水池接出,重力流向各用水點,沿道路旁鋪設。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。配水管網平差(1)流量分配。采用服務人口法將用水量分配至各供水管段及節(jié)點進行管網水力計算。不考慮事故及消防工況進行管網平差[4]。設計規(guī)模180m3/d,最大時系數取3.0。設計流量為22.5m3/h。(2)管網計算原則。①按照最高日最大時計算,滿足各節(jié)點自由水頭不小于0.12MPa。②管網計算采用海曾-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:1.20。(3)管網平差結果。計算結果得出,J208-J268、J268-J288,水壓高,最高達到0.95MPa,設計兩處減壓閥,減壓0.35MPa,整個配水系統水壓控制在0.6MPa以內。5.2.3埋設深度管頂覆土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輸水管道附屬構筑物(1)排(進)氣閥井。根據工程地形條件,在輸水管隆起點上或適當距離上,設置排(進)氣閥,以及時排除管道內的空氣,以免發(fā)生氣阻或在放空管道時引入空氣。排氣閥規(guī)格為DN50,壓力1.25MPa,安裝在排氣閥井內,排氣閥井采用磚砌。本工程排氣井共3個。(2)泄水井。根據工程地形條件,在輸水管低凹易排水處或為維護檢修管道在適當距離和位置上設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。(3)閘門井。考慮到檢修和調試需要,根據本工程實際情況設置11個手動閘閥。5.2.5管道基礎管道應敷設在承載能力達到管道基礎支撐強度要求的原狀土地基或經處理后回填密實的地基上,當地基土質較差,其地基承載力特征值55kPa≤fak≤80kPa或槽底處在地下水位之下時,宜敷設厚度不小于200mm的砂礫基礎層,也可分2層敷設,下層用粒徑為5~40mm的碎石,上層敷設厚度不小于50mm的中粗砂;對軟土地基(指淤泥、淤泥質土、充填土或其他高壓縮性土層構成的軟弱地基)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,必須先對地基進行加固處理,在達到固定地基承載能力后,再敷設中粗砂基礎層。基礎表面應平整,其密實度應達到85%~90%[6]。

6結論

本引水工程通過實地調查,確定了供水方案。對供水水源進行采用并送檢,檢測項均滿足水源要求,可做飲用水水源使用,但是否二次加氯,需進一步確認。在水源處修建泉室并安放水泵,溢水量較少時可用水泵抽水,高坡修建蓄水池盡量少開挖或不開挖,維護坡體穩(wěn)定;同時充分驗證蓄水池蓄水后穩(wěn)定性,避免對下方居民房屋造成威脅。加強區(qū)內地質生態(tài)環(huán)境保護,規(guī)范人類工程活動,避免人為污染水源、誘發(fā)災害。

作者:李晨陽 劉洋 魯玉龍 葛正斌 單位:湖南科技大學地質系 湖南省有色地質勘查研究院