浅谈邯郸市农村安全饮水工程设计

1　项目区概况
邯郸市位于河北省南端，地处东经114°03'—40'，北纬36°20'—44'之间，西依太行山脉，东接华北平原，与晋、鲁、豫三省接壤，土地总面积12047km2，辖有19个县（市）区，214个乡镇，总人口884.1万人。境内西高东低，由山区、丘陵和平原三大地貌构成，京广铁路南北贯穿于丘陵和平原交界处。其中山丘区4460 km2，平原区7587 km2。截止2004年底，全市除市内三区外共有饮水不安全人口292.97万人，经2008年重新统计，饮水不安全人口又新增196.45万。主要原因一是氟化物、矿化度、硫酸盐、总硬度等有害物超标，主要分布在东部平原地区；二是水污染严重，主要分布在沿河、库、渠(排水)周围地区。
2 水源选择
邯郸市属暖温带大陆性季风气候，四季分明。春季风多干旱，夏季炎热多雨，秋季温和凉爽，冬季寒冷干燥，邯郸市地势自西向东呈阶梯状下降，高差悬殊，地貌类型复杂多样。以京广铁路为界，西部为中、低山丘陵地貌，东部为华北平原。2005年降水总量为68.4亿m3，水资源总量为15.43亿m3，十年九旱是其自然特征，区域内地下水位近几年呈下降趋势。市内主要河流有漳河、滏阳河和洺河等。
邯郸市区地层以第四系覆盖层为主，分布于西部河谷和东部平原，由输元河、沁河、渚河冲洪积物和漳河故道组成。岩性和厚度分布不均，自西向东厚度逐渐增大，颗粒由粗变细。京广铁路以西丘陵地带，主要为第三系陆相沉积，含水层以中细砂为主，水质差。京广铁路以东，根据含水层的富集特征，大致可分为三段：0~30m，含水层为中细砂含少量砂砾石层，结构松散，隔水层为淡黄色亚粘土层；30~80m，含水层最富集，岩性为粗砂砾石层，结构松散，富水性好；80m以下含水层以中细砂为主，单层厚度小，富水性差，隔水层以亚粘土、粘土为主。
水源的选择是关系到饮水安全工程能否有效解决农村饮水不安全问题的首要条件，是农村饮水安全工程项目设计中最重要的一个环节。因此农村饮水安全工程选取水源要满足如下条件：(一)水量充沛，可满足工程需要。地表水枯水期的保证率不低于90%，最好为95%。(二)水质良好。水源水质不应超过《生活饮用水水源水质标准》（CJ3020-93）中二级标准限值的要求。(三)水源卫生防护条件良好。 (四)水源选择顺序合理，即优先选用水质良好的泉水、承压水、潜水作水源。来水量比较稳定、无污染等条件。
平原地区供水区现状饮用水水源多为浅层水，水质存在的问题主要为：高氟、苦咸及浅层水污染。若只采取水处理方式存在技术难度较大，投资高，运行成本大,管理水平要求高等诸多问题，不宜大范围推广。另外主要河道、渠道基本上常年干枯，工业和生活污水一年到头有小流量排放。综上所述，地表水水质不满足要求，而且保证率低，所以饮水水源只能是地下水。
山区农村一般是多山高低起伏地区，四面环山，而山上植被良好、枝叶茂盛,储水能力较强，来水量充足，来水量比较稳定，水源水质可靠，长流不断，水质清澈，口感清甜，无污染，卫生防护条件好，所以山区山泉水是理想的饮用水水源。
3　工程设计方案
邯郸市农村安全饮水工程东部平原地区采用集中供水站供水，单个供水站服务人口大多在1万人以上，西部山丘区采用单村或集中供水站供水，单个供水站供水规模较小，大多服务2、3个村。
农村安全饮水工程可分为水厂和配水管网两大部分，其中水厂又由取水工程、输水管道、调节构筑物、净水工艺等几部分组成。
根据以上特点，
3.1水源及取水工程
本项目选取水源为地下水，水源井取水工程设计规模按照最高日需水量进行设计，日供水时间为24h设计水源地单井出水量按照50～60 m3/h进行设计。水源井井管采用钢管结构。
3.2输水管道
输水管道的设计是农村饮水安全工程能否正常运转的前提。输水管按最高日工作时用水量加上水厂用水量，每天工作按24小时设计，在输水管道设计中应注意如下几点为：(一)输水管线布置合理。山区一般采用重力式输水，应选择最短线路，但应尽量避免高低起伏。(二)输水管的设计流量正确，按经济流速确定管径。 (三)管材选择合理，管道埋深不小于0.6m,并要考虑放空阀门、排砂阀门等附属设施。
3.3调节构筑物
调节构筑物采用两座钢筋混凝土清水池。清水池容积按最高日供水量的20~30%计算，共设两座。清水池为半地下式，池内设导流墙，使消毒药剂和水充分接触，池顶覆土厚度0.5m可作为保温防冻层。两座清水池检修时互为备用。
3.4净水工艺
从深井取出的地下水完全满足饮用水水质要求，为防止水在管道及其它蓄水构筑物中造成二次污染，只需对水进行消毒处理。消毒设备选用一台二氧化氯发生器。采用滤后消毒,消毒剂与水充分混合，其接触时间不小于30min。消毒剂投加点宜设在水池的进水口处，无水池时，可在泵前或泵后管道中投加。消毒剂的最大用量根据原水水质、管网长度和相似条件下的运行经验确定，使水中消毒剂残留量和有害副产物控制在允许范内。二氧化氯通过二氧化氯发生器现场制备，出厂水氧化氯余量不低于0.1mg/L，管网末梢水二氧化氯余量不低于0.02mg/L、亚氯酸盐含量不大于0.8mg/L。
3.5配水管网
配水管道一般可埋地铺设，管材可选择性价比优良的管材PVC管或PE管。配水管道设计应符合以下要求：(一)配水管道（网）设计流量，应按最高日最高时用水量计算。(二)布置管道时，应使干管水流方向与供水流向一致，尽量缩短管线长度，宜沿村道及小路布置。(三)管网水力计算正确、合理。宜按经济流速确定管径，流入节点的流量应等于从该节点流出的流量。沿供水方向水压线标高逐减。干管末梢最不利点自由水头，单层建筑为5～10m,二层建筑物为10～12m,二层以上每增高一层加3.5～4m。(四)考虑设置附属设施，且合理齐全。水厂应设总水表。向多村供水时，每个村应设村水表，用户应设户表。视检修需要设置闸阀。管道最低处，应设泄水阀。在室外的附属设备均应设井。
农村安全饮水工程在以上几方面的合理设计的同时，又要对工程项目进行优化比选，通过必要的比选为工程项目确定安全的水源、合理的供水范围、良性运行条件、经济的总体投资和运行费用。