美麗鄉村室外給水排水管網設計探討

劉月明 成玉彤 周 雨

(1.河北省張家口高新遼海建筑工程有限公司,河北 張家口 075024;2.浙江錢江生物化學股份有限公司,浙江 嘉興 314400;3.邢臺學院化學與化工學院,河北 邢臺 054001)

0 引 言

實施鄉村振興戰略,是黨的十九大做出的重大決策部署,是決戰全面建成小康社會、全面建設社會主義現代化國家的重大歷史任務.同時也把生態文明納入黨和國家現代化建設“五位一體”總體布局,并提出要努力建設美麗中國.美麗中國建設重在鄉村建設.在鄉村振興戰略實施過程中提出需要繼續改善農村人居環境,其中加強農村供水設施建設、提升飲用水水質和污水收集、處理等工作是加快解決農村人居環境改善問題的關鍵所在.“農村人居環境整治”之美既體現在自然層面,也體現在社會層面,是升級版的新農村建設.然而,在偏遠的鄉村存在供水設施不完善,在經濟條件一般的地區存在污水處理的終端設施不足、處理方式簡單等問題[1].筆者通過調研、踏勘及實際工程的設計,在實施鄉村振興的背景下依據設計實例,探討了鄉村室外給水、排水管網系統的設計.

1 工程概況

該村莊位于張家口市涿鹿縣境內,主城區的東南側,地理位置如圖1所示.村域面積約2600畝,整體地勢南高北低;主街道寬度6～9 m,巷道寬度4～6 m;凍土深度0.9 m.村內有住戶611戶,常住人口約2000人,另有在校師生約1000人的學校一所,在校師生100人的幼兒園一所,辦公人數約100人的公共建筑兩座,飯店一座,醫院一所.村莊內未設置污水管網,污水以農戶分散處理為主;村莊內雖設置了集中供水管網(水源為水塔供水)但是給水管道破損嚴重,未實現24小時集中供水.

圖1 項目地理位置示意圖

2 室外給水管網設計

2.1 水源

目前村莊內有飲用水井2口、水塔1座,水井出水量存足,水質滿足《生活飲用水衛生標準》(GB5749-2006).水塔位于村莊東南側地勢最高處,滿足最不利點處水壓要求.

2.2 水量確定

依據《建筑給水排水與節水通用規范》(GB55020-2021)《建筑給水排水設計標準》(GB50015-2019)、《鎮(鄉)村給水工程規劃規范》(CJJ/T246-2016)及《鎮(鄉)村給水工程技術規范》(CJJ123-2008)等相關要求,該村莊屬于給水分區中的二區,采用全日供水方式,村莊內僅為住戶、學校、餐飲、醫院、辦公,無鄉村工廠及畜禽飼養,結合當地用水習慣及水資源情況,用水量指標選取情況如下:

(1)住宅人均綜合用水指標:按戶內有給水排水設備和淋浴設備考慮,用水指標130～190L/(人·d),本項目按照當地人用水習慣及用水情況取150 L/(人·d),供水規模200～1000m3/d時,時變化系數2.0～2.3,本項目取2.0;

(2)學生人均綜合用水指標:中小學校每生每日最高日用水標準為20～40 L/(人·d),使用時數8～9h,時變化系數1.5～1.2.該項目取每生每日最高日用水指標30 L/(人·d),使用時數按8h計,時變化系數取1.5[2];

(3)幼兒園人均綜合用水指標:該幼兒園無學生住宿,最高日用水量標準30～50 L/(人·d),本項目取50 L/(人·d),使用時數取10h,時變化系數取2.0;

(4)辦公人均綜合用水指標:坐班制辦公給水定額最高日用水量可取每人每班30～50 L/人班,使用時數8～10h,時變化系數1.5～1.2,該項目取最高日用水量50 L/人班,使用時數8h,時變化系數取1.5[2];

(5)餐飲人均綜合用水指標:取50 L/人次,使用時數10h,時變化系數取1.2;

(6)醫院門診病人人均綜合用水指標:10 L/人次,使用時數8h,時變化系數取1.2;

(7)醫院醫務人員人均綜合用水指標:100 L/人班,使用時數8h,時變化系數取2.0.

以上各部分水量由計算確定如下表1所示,最終計算得出最高日用水量357m3/d,最大時用水量35.44m3/h.

表1 給水系統設計流量計算

2.3 給水系統選擇及管道布置

依據《鎮(鄉)村給水工程規劃規范》(CJJ/T246-2016)及《鎮(鄉)村給水工程技術規范》(CJJ123-2008)等相關規范對管道布置有詳細要求,如下:給水系統布局應合理,走向宜沿現有道路或規劃道路布置,并宜縮短線路長度,應減少拆遷、少占農田、少毀植被、保護環境;應滿足管道敷設要求,避免急轉彎、較大起伏、穿越地質斷層、滑坡等不良地段,減少穿越鐵路、公路、河流等障礙物;管道布置應避免穿越有毒、有害、生物性污染或腐蝕地段,無法避開時應采取防護措施;應方便施工、運行和維護,節省投資,運行安全可靠;考慮近遠期結合和分步實施的可能[3,4].

依據以上要求,結合該項目實際情況,新建管網擬采用24小時連續供水方式,該村莊地形整體南高北低,給水系統供水方式采用重力流系統,為使管道布置合理,管道均布置在現有道路或公共土地內,盡量縮短管線長度,避免管道布置在耕地內.采用枝狀管網布置,考慮將來連成環狀管網的可能,并為村莊遠期發展預留一定水量,干管的走向與給水的主要流向一致,并以較短距離引向用水大戶.

另外在村莊主要入口處設置室外消火栓,為村莊提供消防用水.給水管網布置及走向如圖2所示.

圖2 給水管網布置圖

3 室外排水系統設計

該村莊地處干旱半干旱地區屬于溫帶大陸性季風氣候,年平均降雨量不足400mm,故雨水采用路面散流土地下滲處理即可,因此該項目僅考慮村莊的污、廢水收集.

3.1 水量確定

依據《鎮(鄉)村排水工程技術規程》(CJJ124-2008),及該村莊建筑物內部給排水設施水平,并考慮地域氣候條件,該村莊水資源相對緊張,要求水的重復利用率較高,比如較清潔的洗滌水可用作綠化澆灑、道路沖洗等,室外污水管網收集到的污水量相對較小,結合以上因素,污水定額取給水定額的60%,給水定額按平均日流量計算.給水平均日流量計算如表1所示.

污水量取平均時用水量的60%,即15.95╳0.6=9.57 m3/h,綜合生活污水總變化系數按表2取值.采用內查法計算出該村莊的綜合生活污水量總變化系數為2.37,故污水設計流量:9.57╳2.37=22.68 m3/h.

表2 綜合生活污水量總變化系數

3.2 污水系統選擇及管道布置

依據該項目特點僅設置污水收集系統,污水經管網收集排入區域化糞池處理后排入污水處理站.《建筑給水排水與節水通用規范》(GB55020-2021)、《鎮(鄉)村排水工程技術規程》(CJJ124-2008)對污水管道布置有如下要求:管道布置宜與道路和建筑物的周邊平行布置,且在人行道或草地下,管道中心線距建筑物外墻的距離不宜小于3m,管道不應布置在喬木下面;管道與道路交叉時,宜垂直于道路中心線;干管應靠近主要排水建筑物,并布置在連接支管較多的路邊側;管道最小埋地敷設深度應根據道路等級、管材受壓強度、地基承載力等因素確定,干道和組團道路下管道覆土深度不小于0.7m;管道埋設深度不得高于冰凍線以上0.15m[5].

該村莊地勢整體南高北低,污水管道依據地勢布置,并結合各建筑污、廢水出口確定管道位置,村莊東西巷道內布置污水支管,南北向主街道布置污水主管,并按照主街道把村莊分為兩個區,每個分區在地勢最低處設置化糞池.每戶均預留一個污水接駁井,兼做沉淀井.該地區凍土深度1.5m,考慮施工誤差,污水支管起點最小埋設深度1.5m.污水管網布置及走向如圖3所示.

圖3 污水管網布置圖

給水支管及污水支管均布置在村莊巷道內,巷道寬度在3.5～4m之間,污水支管管道布置無法滿足相關規范要求的管道距建筑外墻的距離,為了保證污水管道的合理布置及建筑結構的安全性,需對各巷道兩側建筑基礎條件進行現場勘查,經勘查,建筑基礎埋設在0.8～1.0m之間,基礎下底寬度約1.0m左右,經結構核算,基礎沖切區域如圖4所示,管溝開挖不得破壞基礎沖切力區域,為了滿足管道間的安全間距0.8～1.5m,保證管道覆土深度,巷道污水管道埋設深度控制在1.5～1.6m,給水管道埋設控制在1.8m,兩管道分別布置在路中心的兩側.

圖4 管道斷面示意圖

4 結 語

近年來隨著社會經濟的高速發展,在大力推進生態文明建設的引領下,努力完成鄉村振興戰略目標,堅持農村優先發展,完善鄉村給水排水管網設施是助力美麗鄉村建設步伐的重要一環.實際上鄉村給水排水管網應當不斷改造更新,以適應社會的快速發展,這是一項復雜且系統的工作,涉及的內容很多,一旦某個環節出現問題就可能帶來嚴重的影響[6],本文論述的村莊室外管網設計,是作者主持設計多個類似項目中采用的方法,從滿足人們優良生活環境,確保給水排水管網的安全、環保、可持續發展角度出發,充足計算小區給排水水量,經現場施工及后期運行使用,該設計成果即保證了建筑結構的安全,又滿足了管網可靠運行及用戶要求.