談農村飲水安全工程廠區(qū)設計
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摘要：農村飲水安全直接關系人民群眾身體健康和生命安全。文章以翁墩加壓站設計為例，根據(jù)翁墩加壓站的實際工程概況，進行廠區(qū)工程設計，包含廠區(qū)平面布置設計以及廠區(qū)內各構（建）筑物設計，為相似工程設計提供參考。
近年來，農村飲水安全作為改善農村生產生活的首要問題和發(fā)展水利的重中之重，實施農村飲水安全工程，是實施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略和全面建成小康社會的重要內容，對于保障廣大農民群眾身體健康和生命安全，改善農村人居環(huán)境，提高農民生活質量，加快實現(xiàn)全面建設小康社會目標具有重要意義。因此，鞏固提升農村鄉(xiāng)鎮(zhèn)中小型飲水工程的安全設計成為了目前的首要問題。以翁墩加壓站安全飲水工程為例，對廠區(qū)平面布置設計及構（建）筑物進行設計。
1工程設計
1.1工程概況
翁墩加壓站位于六安市金安區(qū)翁墩鄉(xiāng)街道，于2014年建成，設計供水規(guī)模為3000m3/d，現(xiàn)狀供水范圍主要為翁墩鄉(xiāng)夏崗村、桃園村、鄭樓村、花蓮寺村、紅橋村、翁墩村、四清橋村、楊公村、孔樹村合計9個行政村。翁墩加壓站現(xiàn)狀無制水功能，僅保留清水池和加壓泵站，水源主要來自木廠供水站。木廠供水站取水水源為地下水，能達到設計95%的取水保證率，現(xiàn)狀仍在正常制水，以滿足供木廠鎮(zhèn)及翁墩鄉(xiāng)大部分區(qū)域居民的用水需求。木廠供水站經現(xiàn)狀的配水干管向翁墩鄉(xiāng)北部及南部居民供水。根據(jù)現(xiàn)場調查，目前翁墩加壓站存在的主要問題是：①現(xiàn)狀清水池調蓄容積較小無法滿足供水需求，且清水池無分隔，無法滿足清洗、檢修時不斷水的要求；②現(xiàn)狀加壓泵無備用機組且加壓泵流量、揚程較小無法滿足供水需求；③下游配水管網部分用戶水壓達不到最小入戶壓力要求，用水高峰時部分用戶無水；④現(xiàn)狀未配備水質化驗室，無法對水廠水質進行全程檢測，難以保障水質安全；⑤現(xiàn)狀消毒設備不完善；⑥現(xiàn)狀配水干管損壞次數(shù)達120次，配水支管損壞次數(shù)達800次，管網漏損率較高，達到42％。
1.2廠區(qū)平面布置設計
六安市金安區(qū)翁墩加壓站已建工程供水規(guī)模為600m3/d。翁墩加壓站為張店供水站的加壓站，隨著翁墩加壓站供水范圍的擴大，供水保證率連續(xù)下降，無法滿足用水需求。因而需對翁墩加壓站進行改建，改建完成后翁墩加壓站供水規(guī)模為2200m3/d。
1.2.1平面布置的原則要求①布置緊湊，以減少制水工藝各構（建）筑物占地面積以及其相互之間連接管（渠）的長度，并便于操作管理。②按照選定的工藝、確定的制水構（建）筑物的規(guī)模，合理確定各構（建）筑物的相對關系，使得各建筑物間水頭損失值滿足制水工藝要求。③充分利用現(xiàn)有地形，挖填土方平衡以減少填、挖土方量和施工費用。④各構筑物之間連接管（渠）簡單、短捷，盡量避免立體交叉。⑤建筑物布置根據(jù)布置廠區(qū)的朝向和風向，尾水、加氯等全部布置在遠離人群活動頻繁的辦公生活區(qū)。⑥生產區(qū)和生活區(qū)分開，避免非生產人員在生產區(qū)通行和逗留，以確保生產安全。⑦改建工程不影響已建工程的正常運行、管理、維護，即使有交叉，也能在較短時間內解決，減小施工難度和強度。
1.2.2平面布置設計翁墩加壓站廠區(qū)現(xiàn)狀約有1000m2左右，平面上整個廠區(qū)地形成矩形，東西方向長25m，南北方向長50m?，F(xiàn)狀已建清水池一座、加壓泵站一座，集中布置在廠區(qū)東側。但由于現(xiàn)狀構筑物規(guī)模不滿足規(guī)劃供水需求，擬拆除現(xiàn)狀清水池、加壓泵站，對廠區(qū)重新進行規(guī)劃改建。本次翁墩加壓站改建工程的主要建設內容是清水池、加壓泵站以及管理房的建設。依次由北向南布置清水池、加壓泵站（含發(fā)電機室、低壓裝置配電室、加氯間、倉庫）以及相關的生產、辦公、生活設施。翁墩加壓站的進水管道預留接口在整個廠區(qū)的西北側，根據(jù)凈水工藝要求在廠區(qū)自北向南依次布置清水池、加壓泵站。新建清水池布置在廠區(qū)最北側，距離廠區(qū)北側圍墻約7.0m，新建加壓泵站布置在新建清水池南側，距離新建清水池2.5m；新建管理房在廠區(qū)的最南側，距離北側加壓泵站9.4m，新建管理房與北側加壓泵站之間新建寬6.0m道路。
1.3廠區(qū)構（建）筑物設計
本次根據(jù)工藝流程布設各構（建）筑物，包括清水池、加壓泵站和管理房。翁墩加壓站改建規(guī)模是2200m3/d，清水池中間設隔墻，分為兩個獨立的池子，單池凈長10.40m，凈寬6.48m，清水池末端設順水流方向的吸水井，吸水井凈尺寸1.20m×2.42m、2.75m×2.42m，吸水井與清水池合建；合建后的清水池總長14.01m，總寬11.10m；清水池半地下型式，鋼筋混凝土結構。加壓泵站泵室凈寬為5.5m，凈長為16.66m；加壓泵站下部為鋼筋混凝土結構，上部為框架結構廠房，兩層，加壓泵站為地下式結構。管理房總長為12.24m，寬度為7.54m，為框架結構，三層。本次改建工程在清水池、加壓泵站地上外露部分均涂刷真石漆美化，管理房采取刷白裝飾，廠區(qū)種植綠植等進行綠化。
1.3.1抗震計算抗震驗算工況：各構筑物在正常運行設計水位時遭遇地震。本次翁墩加壓站改建工程制水凈水構筑物包括：清水池和加壓泵站；根據(jù)《室外給水排水和燃氣熱力工程抗震設計規(guī)范》（GB50032-2003）第6.1.3條條文，清水池、加壓泵站屬于地下式結構；根據(jù)第6.1.4條條文，本工程中清水池屬于平面長寬比小于1.5、無變形縫構造的鋼筋混凝土有蓋水池，滿足構造要求可不進行抗震驗算。加壓泵站屬于地下式敞口結構，滿足抗震構造要求時可不進行抗震驗算。根據(jù)地質報告清水池、加壓泵站基礎作用在①層粉質黏土層上，該層的地基承載力特征值為220kPa，具有中等壓縮性，土質均勻，是良好的天然地基，基礎承載力和均勻性均能滿足設計要求。
1.3.2穩(wěn)定計算翁墩加壓站內清水池、加壓泵站、管理房等構、建筑物中清水池、加壓泵站基礎埋深較深，構筑物均為整體式結構，且四周均為覆土，其水平向受的力相對其自重很小，滿足抗滑穩(wěn)定要求。管理房為框架結構房屋，其基礎為獨立柱，水平向受的力相對其自重很小，滿足抗滑穩(wěn)定要求。同樣，以上各構、建筑物抗傾覆穩(wěn)定性均不存在問題。1.3.2.1抗浮穩(wěn)定計算清水池、加壓泵站部分位于地下水清水池、加壓泵站部分位于地下水位以下，因此需要進行抗浮穩(wěn)定驗算，本工程中構、建筑物抗浮穩(wěn)定安全系數(shù)采用《泵站設計規(guī)范》（GB/T50265-2010）中公式(6.3.6)計算：根據(jù)《泵站設計規(guī)范》（GB/T50265-2010）第6.3.7條規(guī)定，泵站抗浮穩(wěn)定安全系數(shù)的允許值，不分泵站級別和地基類別，基本荷載組合下不應小于1.10。翁墩加壓站的廠區(qū)地面高程為41.80m，根據(jù)地質鉆孔揭示，地下水位高程為39.33m~40.67m。經計算，清水池、加壓泵站各構筑物抗浮穩(wěn)定安全系數(shù)均大于《泵站設計規(guī)范》（GB/T50265-2010）中的抗浮穩(wěn)定安全系數(shù)的允許值，滿足規(guī)范要求。1.3.2.2基底應力計算根據(jù)《建筑結構荷載規(guī)范》（GB50009-2012）對加壓站的清水池、加壓泵站以及管理房等構、建筑物承受的各項荷載進行計算；并根據(jù)每個構、建筑物施工、使用過程中在結構上可能同時出現(xiàn)的荷載，按承載力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)進行荷載組合，分別取最不利的效應組合進行設計和驗算。翁墩加壓站內新建清水池中間設隔墻，分為兩個獨立的池子，單池凈長10.40m，凈寬6.48m，清水池總長14.01m，總寬11.10m，正常運行期時兩池在設計水位下同時工作，檢修期時一池關閉運行進行檢修，一池在設計水位下運行，因此清水池需要計算在完建期、運行期、檢修期三個工況下的基礎應力。加壓泵站需要計算在完建期、運行期兩個工況下的基礎應力。管理房只需要計算在運行期的基礎應力。其中，管理房的基底應力按照獨立柱基礎的基底應力計算。三層管理房邊柱基礎的基底面按擬定尺寸2.0m×2.5m、中間柱基礎的基底面按擬定尺寸3.0m×3.0m，其計算出的獨立柱基礎的基底應力為142.13kPa、140.71kPa，滿足地基承載力要求，為了防止不均勻沉降，相鄰獨立柱基礎的基地應力差在20%以內。清水池、加壓泵站地基基礎埋置稍深，基礎底面部分坐落在①層（Qal3）粉質黏土上，該層土可塑~硬塑狀態(tài)，在場區(qū)厚度較大，土質較均勻，中等壓縮性，工程地質條件較好，該層地基承載力特征值為220kPa，是良好的天然地基。
2結語
翁墩加壓站平面設計上分區(qū)明確，在滿足廠區(qū)內工藝要求、交通運輸?shù)惹疤嵯率箯S區(qū)建筑物、構筑物、道路、綠地等融為一體，廠區(qū)內各構筑物在滿足布置要求下，結構設計需滿足規(guī)范要求。構建和諧社會，保障飲水安全，維護人的生命健康，是水利工作的第一任務，且農村飲水安全問題是脫貧攻堅“兩不愁三保障一安全”的核心指標，關系脫貧攻堅戰(zhàn)任務的完成和脫貧攻堅的成色，對翁墩加壓站進行改建，并入木廠供水站供水系統(tǒng)統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一建設、統(tǒng)一管護，是實現(xiàn)規(guī)模水廠集中供水、構建農村供水良性發(fā)展格局的必要條件。
參考文獻
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作者：張玲一 單位：安徽省水利水電勘測設計研究總院有限公司
