农村饮水工程水厂设计供水规模确定的探讨

2019-10-09赵士蜜

治淮 2019年9期

赵士蜜

（作者单位：五河县双忠庙水利规划工程管理站 233300）

确定农村饮水工程水厂设计规模时，部分设计人员对《村镇供水工程设计规范》的引用与理解存在一些片面认识。现以五河县农村饮水安全巩固提升双庙水厂改扩建工程为例，对设有加压泵站的水厂设计规模问题进行分析。

双庙供水厂原设计供水人口34359人，供水规模为3200m3/d，利用地表水资源。水厂改扩后现有供水人口72701人，其中集镇及中心村人口17390人，设计年限15年，设计人口80732人。改扩建工程设计思路为：对原水厂进行扩容改造，为解决供水线路长问题于线路中部适当位置增设加压站向远处村庄供水。设计资料：（1）加压站供水人口33466人，供水规模为3100m3/d，配备供水泵3台总流量285m3/h；（2）主厂区供水规模为7000m3/d，配备供水泵3台总流量600m3/h。

本文就水厂供水规模和供水流量的确定，引用规范相关规定对其进行复核分析。

一、合理确定水厂供水总人口

根据《村镇供水工程设计规范》规定，供水规模包括居民生活用水量、公共建筑用水量、饲养畜禽用水量、企业用水量、消防用水量、浇洒道路和绿地用水量、管网漏失水量和未预见用水量等。该规范规定，在缺乏资料时，可按居民生活用水量百分比估算，例如：公共建筑用水量可按居民生活用水量的5%～25%估算，其中村庄为5%～10%、集镇为10%～15%、建制镇为10%～25%；无学校的村庄不计此项。

管网漏失水量和未预见水量之和，宜按上述用水量之和的10%～25%取值，村庄取较低值，规模较大的镇区取较高值等。因此居民生活用水量计算是影响供水规模的重要基础条件。

规范要求居民生活用水量可按公式（1）计算：

式中：

W—居民生活用水量，m/d；

P—设计用水居民人数，人；

q—最高日居民生活用水定额，可按《村镇供水工程设计规范》表3.1.2最高日居民生活用水定额确定，L/（人·d）。

最高日居民生活用水定额确定后，设计人口即为影响居民生活用水量合理科学确定的主要因素。

根据《村镇供水工程设计规范》规定，供水设计人口根据公式（2）计算：

式中：

P—设计用水居民人数，人；

P0—供水范围内的现状常住人口数，其中包括无当地户籍的常住人口，人；

γ—设计年限内人口的自然增长率，可根据当地近年来的人口自然增长率确定；

n—工程设计年限，a；

P1—设计年限内人口的机械增长总数，可根据各村镇的人口规划以及近年来流动人口和户籍迁移人口的变化情况按平均增长法确定，人；

改扩建工程实施方案的设计人口P=P0（1+γ）n+P1= 72701×（1+0.007）15+0=80720（人）。

查阅以前农村饮水工程设计方案，均是根据规模水厂的现有总人口和人口增长率确定工程规模，没有完全按照《村镇供水工程设计规范》第4章集中式供水工程设计基本要求的第1节设计供水规模和用水量要求确定。

《村镇供水工程设计规范》第4章第1节明确要求：在确定设计用水人口数时，中心村、企业较多的村和乡镇所在地，应考虑自然增长和机械增长，条件一般的村庄，应考虑农村人口向城市和小城镇的转移，设计人口不应超过现有户籍人口数。

因此，应根据各自然村统计居住人口，按照《村镇供水工程设计规范》第4章第1节的要求，仅对中心村、企业较多的村和乡镇所在地，考虑自然增长和机械增长，而条件一般的村庄不考虑自然增长，如此计算并汇总确定设计人口。

据此，经复核计算水厂设计总人口应为：P=P0（1+γ）n+P1=17390×（1+0.007）15+（72701-17390）+0=74619（人）。

从复核结果看，原实施方案设计确定的人口数比复核计算的人口数多了6101人。按实施方案计算确定的人口数来计算供水规模势必偏大，从而影响到一系列的设施规模和投资的偏差。

二、水厂计算确定供水规模要重视加压站建设的影响

农村饮水工程水厂覆盖范围广、线路长、地势高差变化大，其水厂设计建设的条件往往不同于城镇水厂。因此，在工程设计时，应进行方案比较，从工程的规模、供水能力、施工难易程度和投资等综合因素考虑，可以考虑中途二次加压。而建有加压泵站的水厂规模在设计计算时不少水厂存在认识不足。建有中途加压站的水厂应按加压站取水流量和主厂直供区的供水流量之和来计算确定水厂规模。

1.加压站流量设计

（1）加压站供水流量设计

加压站供水流量应按照单个水厂的设计程序考虑，即直接向无调节构筑物的配水管网供水的泵站（根据《村镇供水设计规范》第六章第二节）。

设计流量应为最高日最高时用水量，可按公式（3）计算：

式中：

Q1—加压泵站设计流量，m/h；

W2—最高日用水量，m；

Kh—时变化系数。根据设计规范供水规模大于5000m2/d的全日供水工程Kh一般取值范围为1.6～2，该工程取2.0。

设计方案为设计人口33466人，供水规模为3100m3/d。

Q1= KhW2/24=2×3100/24=258m3/h，选取配备供水泵3台总流量285m3/h（不包括备用），符合规范要求。

（2）加压站取水流量设计

加压站的取水是主产区供水泵向加压站清水池输送的清水，根据《村镇供水设计规范》第六章第二节，向调节构筑物抽送清水的泵站设计流量应为最高日工作时用水量，即加压泵站的取水流量，可按公式（4）计算：

式中：

Q2—加压泵站设计取水流量，m/h；

W2—最高日用水量，m；

T2—日工作时间，应根据净水构筑物（或净水器）的设计净水时间、清水池的设计调节能力、高位水池（或水塔）的设计调节能力确定，h取24h。

Q2=W2/T2=3100/24=129m3/h

2.主厂直供区供水流量设计

主厂直供区设计人口为（72701-33466）=39235人，根据《村镇供水设计规范》第六章第二节，直接向无调节构筑物的配水管网供水的泵站，设计流量应为最高日最高时用水量，其供水流量Q3可按公式（5）计算：

Q3=KhW2/24=2×（3100×39235÷33466）÷24=306m3/h

而一些水厂的设计方案在计算确定主厂区供水规模Q4时是按总的设计人口确定供水流量，那么，主厂区供水规模Q4应为加压站供水流量Q1与主厂直供区的供水流量Q3之和，即Q4=258+306=564m3/h。

而实际水厂供水流量Q5应该为水厂主厂区直供水流量Q3与加压站取水流量Q2之和。

经复核计算Q5=129+306=435m3/h，比原方案中的计算结果减小129 m3/h。从计算结果看，主要偏差原因在于加压泵站取水流量和供水流量因时变化系数调整。因此，按水厂主厂区直供水流量Q3与加压站取水流量Q2之和计算结果更为规范合理，水厂的供水规模相对偏小，从而可以有效减小水厂主厂区和主管网的规模和投资。