浅述灵武市养殖基地人畜饮水水源工程（三期）规划设计

摘要：本文重点阐述了灵武市养殖基地人畜饮水水源工程（三期）规划设计的相关内容。

Abstract: This article focuses on the relevant content of the planning and design of the third phase of the human and livestock drinking water source project of Lingwu City breeding base

主题词：灵武市养殖基地水源    工程设计 

 Topic: Lingwu City ,human and livestock drinking water source,planning and design

为全力推进黄河流域生态保护和高质量发展先行区建设，宁夏回族自治区党委、政府2020年印发了自治区九大重点产业高质量发展实施方案。在盐池县、同心县、红寺堡区、海原县、灵武市等5县（区）建设核心区，整合优势资源，加快现代产业园和标准化规模养殖基地建设。灵武重点产业包含奶牛、生猪、湖羊以及新型材料、再生资源工业园区的建设。近年以来，灵武市主动对标自治区九大重点产业、银川市“三新”产业布局，立足资源禀赋和产业基础，全力构建“1535”生态经济体系。灵武市规划2025年奶牛存栏25万头、肉牛10万头、肉羊70万只、生猪70万头，此外《银川高新技术产业开发区总体规划（2021-2035年）》再生资源马家滩板块规划的2.24万m3/d，随着养殖规模和工业生产规模的扩大，保障基地和园区的供水成为首要问题，这也是加快构建“1535”生态经济体系的基础工程。灵武市为解决项目区水源输水问题，提出建设灵武市养殖基地人畜饮水水源工程（三期）。本文重点阐述该项目工程规划设计相关内容。

一、工程现状

本次项目规划范围为灵武市养殖基地及马家滩工业区。供水工程始建于2018年，截至目前已建成4处供水工程，解决了61.43万头只，其中奶牛4.94万头，肉牛3.91万头，猪7.84万头，羊44.72万只的供水问题。

1、水源工程

项目区共有水源地3处，分别为太阳山供水工程水源、狼皮子梁抗旱应急水源地、银川都市圈城乡东线供水工程。

2、工程现状

截至目前，本次项目供水范围内自2018年至2020年共实施供水工程4处。已建有泵站7座，其中养殖基地西区3座、东区4座。供水管网共布置有DN90~DN500钢丝网骨架聚乙烯复合管155km，并配备人饮自动化与信息化工程，总投资为19901万元。详见下表：

二、新建工程规模

1、设计水平年

设计基准年为2021年，设计水平年为2025年。

2、供水保证率

根据《室外给水设计标准》（GB50013-2018）、《村镇供水工程设计规范》（SL687-2014）等相关规范，确定本项目供水保证率统一取95%。

3、需水预测

（1）规模化养殖需水量

灵武市规模化养殖规划2025年养殖奶牛25万头、肉牛10万头、猪70万头、肉羊70万只,根据《银川都市圈城乡供水工程》水资源论证，核定牲畜用水定额：

平均日净定额：肉牛40 L/头.d，奶牛70 L/头.d，猪25 L/头.d，羊5 L/只.d。

最高日净定额：肉牛65L/头.d，奶牛91 L/头.d，猪39L/头.d，羊6.5 L/只.d。预测规划水平年总净用水量1551万m3，毛用水量1723万m3，详见下表：

（2）养殖区生活需水量

根据市农牧局提供数据，奶牛、肉牛、猪、羊分别按人均饲养25头、200只、400头、500只计算，则养殖基地东区、西区管理工作人员预计为11970人、1680人。农村居民生活用水平均日定额统一取70L/人.d，预测规划水平年总净用水量35万m3，毛用水量39万m3，详见下表：

（3）生态环境需水量

灵武市规划水平2025年绿化定额、环境卫生定额根据自治区人民政府发布的《宁夏城镇生活用水定额》（宁政办发【2014】182号）取值，绿化定额统一采用240 L/m2.a，环境卫生用水定额取 219L/m2.a，年总净用水量81.52万m3，水量毛用水量90.57m3，详见下表：

（4）工业生产需水量预测

银川高新技术产业开发区总体规划（2021-2035年）再生资源马家滩板块规划的毛用水量2.24万m3/d，年净需水总量736万m3，毛需水总量818万m3。

（5）总需水量预测

根据以上规模化养殖用水和工业生产用水的测算，规划水平2025年需水总量为2671万m3。

2025年需水预测结果汇总表     

4、水量平衡分析

受水区规划水平年2025年总可利用量2696万m3，其中狼皮子梁抗旱应急水源置350万m3，太阳山水厂配置1070万m3，都市圈城乡东线可供水量1200万m3，中水可供水量77万m3。养殖西区需水量140万m3/a，由白土岗狼皮子梁抗旱应急水源提供140万m3/a；养殖东区需水量2529万m3/a，由白土岗狼皮子梁抗旱应急水源供水、太阳山水厂、银川都市圈城乡东线工程、中水分别提供提供210万m3/a、1070万m3/a、1200万m3/a、77万m3/a。综合以上供需平衡分析，供水量能够满足养殖用水需求。

三、工程布置及建筑物

1、工程网

本次养殖区新建供水水源以都市圈东线供水为水源，在东山支线K39+676处，都市圈主管道(DN700mm)上开口。连通管道起点为距离取水口5.38km烽火台，终点肉牛区蓄水池，全长26.496km，采用DN7003PE钢管。管道起点到终点扬程242.94m(落差201m，管道水头损失41.94m)。建设2级泵站，一级131m扬程，二级123m扬程，改造泵站1座，配套5000m³蓄水池4座、供水减压池1座。

配水管道由马家墙匡子蓄水池自流至工业园区入口，全长23.942km，配水管采用dn500钢丝网骨架PE管道，工业园区采用自行加压供水。

（1）烽火台泵站（K0+000）

养殖区新建供水水源工程为养殖基地西区西侧5km的都市圈主管道，在K39+676（东山支线桩号）处由取水口，输水至烽火台，烽火台泵站为本工程起点。烽火台泵站新建5000m³蓄水池1座、泵房1座，装离心泵3台（2用1备），并配置相应自动化设备。

（2）烽火台泵站（K0+000）至大东沟泵站（K15+834）

管线从烽火台泵站（地面高程为1153.50m）开始，沿公路北侧向东铺设接入大东沟泵站蓄水池（地面高程为1254.01m），管道采用DN700mm，3PE钢管，管线全长15.83km。在大东沟泵站新建5000m³蓄水池2座（其中1座减压池）、泵站1座，装离心泵3台（2用1备），并配置相应自动化设备。

（3）大东沟泵站（K15+834）至肉牛区蓄水池（K26+496）处

管线从大东沟泵站（地面高程为1254.01m）沿公路南侧向东铺设至K26+496处（地面高程为1356.01m），管线全长10.66km，管道采用DN700mm，3PE钢管。在肉牛区蓄水池，新建5000m³蓄水池2座，消毒间1座。

（4）肉牛区泵站改造

保留肉牛区泵站改造土建结构，增加配电间62.98m2，增加工业园区流量0.115 m3/s，更换现有水泵及配电柜等。

（5）配水管马家墙匡子至工业园区入口

由马家墙匡子蓄水水池高程1437.01m，自流工业园区入口1407.51m，全长23.942km，配水管采用dn500钢丝网骨架PE管道，设排气阀20座，检修阀5座，泄水阀6座，工业园区采用自行加压供水。

2、管网设计

（1）管道流量确定

该连通管道供水区域主要供水对象主要为灵武市养殖基地的人畜饮水和再生资源马家滩板块的工业用水，确保各养殖场牲畜、管理人员生产和生活用水。连通管道按照平均日流量计算，配水管道按照最高日流量计算，该水源连通线设计流量计算为1370m3/h（0.381m3/s）；配水管流量为0.115 m3/s。

（2）管道水力计算

1）管材选择

根据项目区配水管网方案比较，考虑人饮管道的可靠性、稳定性和耐久性，本次设计连通管线采用钢丝网骨架PE管。

2）管径确定

管网管径根据下式计算确定：

 ，式中：

D — 管道内径；

Q — 管段设计流量；

v— 设计流速；

管道经济流速选择大值则管径小、水头损失大、能耗高、管材投资低；反之，经济流速选择小值则管径大、水头损失小、能耗低、投资大。因此，管道经济流速综合考虑地形条件、能耗、投资等技术经济因素，合理确定。

根据中国工程建设标准化协会标准《城镇供水长距离输水管道工程技术规范》CECS1932005)，压力管道设计流速不宜大于3m/s，不宜小于0.6m/s。

（3） 管道水头损失计算公式

根据《室外给水设计标准》管线的单位长度水头损失，按下列公式计算：

H=∑Hi+∑Hj

其中：Hi—为沿程损失；

Hj—为局部损失；

1）管线沿程水头损失

连通管采用谢才公式计算：

沿程水头损失：（m）

谢才系数：

式中：L—管道长度（m）；

n—粗糙系数，钢管取n=0.012；

R—水力半径（m）；

V—设计流速（m/s）。

配水管网采用PE钢丝网骨架管，采用以下公式：

q—设计流量（m3/s）；

Ch—海曾-威廉系数，取140（取自室外给水设计标准，附录A中）。

2）管线局部水头损失

式中：ξ—局部阻力系数；

V—管道流速（m/s）。

本工程管道局部水头损失按沿程水头损失的10%计算。

水力计算表详见“养殖基地人畜饮水水源连通管管道水力计算表”。

养殖基地人畜饮水水源连通管管道水力计算表

注：1.表中高程为大地高程系。

3、管道敷设

管线主要沿道路、农田和渠道铺设，全线采取暗埋敷设的方式，总体上地形较为平坦，利于工程布置。管道纵断面顺现状路面、地形地势布置。工程区属寒冷地区，根据工程地质可知,最大冻土深度为1.09m,根据村镇供水工程设计规范》(SL687-2014)要求,管顶需在冻土厚度以下0.15m，同时结合作物生长需求确定,管线覆土厚度不得小于1.5m管沟填埋后,管顶与现状地面高程齐平，因此确定管顶覆土深度1.5m。沿道路铺设的管道，顶部结构按原道路结构予以恢复。

管道管沟采用梯形断面，DN500mm、DN700mm管道管沟底宽取1.6m，管沟深度2.2m。管沟边坡主要根据土体稳定条件进行确定,考虑到项目区土质，开挖边坡为1: 1.5。

4、配套建筑物

（1）排气阀

在输水管道的隆起点及在输水管道平直段每隔1.0km左右，均设置复合式自动排气阀，以便及时排除管内空气。本工程共设置排气阀井43座。

（2）泄水阀

在管线低凹处设置泄水阀，以便排出管内沉积物或检修时放空管道。共设置泄水阀门井12座。

（3）检修阀

检修阀门井的设置根据事故抢修时间允许的排水时间考虑，并结合本工程地形起伏，穿越障碍物及连通管位置等因素综合考虑，一般设置间距为4~5km。共设置检修阀门井8座。

（4）镇墩

根据管线布置，管道水平方向转弯处、管道分叉等处，以及管道跨沟的位置设置镇墩。镇墩均采用C25钢筋砼现浇，镇墩裹护厚度按0.8～1.0倍的管径估算。

（5）管线桩

管线沿线埋设百米管线桩和公里桩，用于确定管线位置。

　　参考文献：

　　[１]《室外给水设计标准》（GB50013-2018）

　　[２]《村镇供水工程设计规范》（SL687-2014）

　　[３]《灵武市农村供水工程 “十四五”规划报告》；

　　[４]《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）

　　[５]《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2017）

作者简介：王芳，女，１９８９年出生，研究生学历，水利工程师，灵武市水务局工作，多年来一直从事农田水利、节约用水和城乡供水等项目规划、立项、实施等工作。