集中供水的工程設計論文
1工程概況和背景
南陽鎮強家村位于扶風縣城東北約22.0km處，地勢北高南低，海拔高程在700m左右。項目區地處內陸，屬暖溫帶大陸性氣候區。項目區涉及人口2748人、773戶。共有耕地4800畝，人均耕地1.75畝，農作物種植種類以小麥、玉米為主，經濟作物有蘋果、辣椒等。除傳統的家庭散養外，養殖業有了一定的發展，強家村現有百頭以上豬場2個，2009年農民人均純收入3800元。項目區內目前無統一供水工程設施，群眾飲水主要以村內原有的一口農用機井和從鄰村拉水為主。逢農忙、雨雪天，群眾吃水問題顯的尤為突出，農用機井由于取用的是淺層地下水，現狀供水能力只能滿足基本生活要求，無法滿足項目區經濟發展和群眾生產生活水平發展對水的更高需求。隨著項目區社會經濟的迅速發展，人口的不斷增長，群眾生活用水量和養殖業用水量增加，現有的供水方式已遠遠不能適應新農村快速發展要求，按照國家實施飲水安全“十一五”規劃要求，設計新建區域集中供水工程已勢在必行。
2集中供水工程設計要點
2.1供水對象和需水量預測
供水區設計供水人口2889人，設計供水面積3.0km2。項目區現狀水平年為2009年，設計水平年為2019年，遠期設計年為2029年。項目供水區涉及強家村的6個村民小組，現狀供水人口2748人，設計供水人口2889人。通過對供水范圍用戶的實地調查了解情況，結合供水工程實際情況和村民生活習慣與用水狀況，綜合考慮項目區未來經濟發展狀況，根據相關規定確定有關用水參數。其主要參數如下：居民生活用水量W=Pq/1000，其中P為設計用水居民人數2889人；q為最高日居民生活用水定額，結合當地具體情況取均值60.00L/d人，所以最終W=2889×60.00/1000=173.34m3/d。由于缺乏資料，根據規范建議的范圍，考慮當地發展情況，公共建筑用水量取居民生活用水量的10%，計算得W×10%＝17.33m3/d。結合當地發展情況，管網漏失水量和未預見水量之和=按上述用水量之和的10%取值=19.07m3/d。根據上述計算確定最終供水規模（即最高日供水量）=居民生活用水量+公共建筑用水量+管網漏失水量及其它未預見用水量=209.74m3/d；最高日平均時供水量＝8.74m3/h；最高日最高時供水量Qmax=khQcp=21.85m3/h；年平均供水量Qa=365×Qd/kd=5.10萬m3。預測到2019年，項目區設計日最大需水量209.74m3/d。
2.2區域水資源概況
強家村無地表水源，項目區內的淺層水水質污染較嚴重，已不能做為飲用水源。可選用的水源主要為深層地下水，淺層地下水主要受大氣降水及地表水灌溉入滲補給，淺井涌水量一般為10m3/h~25m3/h，潛水儲藏量較豐富；承壓水主要受上游河流徑流及洪積扇底部地下水徑流補給，深井涌水量一般為30m3/h~40m3/h，含水層巖性為砂礫石，承壓水頂板埋深120m~130m，承壓水儲藏量豐富。項目區深層承壓地下水水質良好，沒有超采。從當地實際出發，確定以深層承壓水為水源，根據水文地質資料及鄰村已成井數據分析，打180ｍ深機井，水泵安裝深度140ｍ，出水量大多可在40m3/h～45m3/h左右，其水質符合二級標準，可以以地下水作為項目區供水水源。項目區開采模數為3.30萬m3/km2，補給模數2.82萬m3/km2。該區地下水年總補給量3.0km2×2.82萬m3/km2=8.46萬m3，可開采量3.00km2×3.30萬m3/km2=9.90萬m3，該區年均需水量5.10萬m3。因此，到2019年該區地下水可以滿足供水工程需要。
2.3集中供水工程設計
為了改善項目區現狀，實行統一集中供水，主供強家村全部生產生活用水，按照可持續發展原則，保證鄉村居民飲用水的`安全性，在水源統一規劃設計的基礎上，近遠期相結合，并為以后的發展留有余地。本工程總體布置按水源選擇方案，采用深層承壓地下水水源，新建清水池作為調蓄設施，用戶利用變頻調速恒壓設施供水，按樹枝狀布設管網。
2.3.1水源工程設計
本工程設計新打深機井1眼，采用深層承壓地下水源，供水保證率高。本次供水設計最高日供水量為210m3,根據地下水資料，結合本次取水要求，打配1眼機井日供水量可以滿足供水需求。設計取用深層承壓水，設計井深為180m，單井出水量不小于40m3/h。設計為管井,井孔成孔直徑600mm，井壁結構為φ250mm砼井壁管，濾水管采用定型配套產品，含水層厚度按井深度的30%左右考慮，濾料為φ4mm～8mm礫石，要求級配合理。根據已成井資料，該區域深層承壓水層靜水位埋深130m，動水位埋深80m，單井出水量40m3/h～45m3/h。本次設計配套200QJ32-195/15潛水泵1臺，水泵安裝深度140ｍ，每小時抽水量32m3，功率30kw。
2.3.2輸水線路及管材選擇
本設計輸水線路按樹枝狀布設兩條獨立系統。輸水管線管材選擇：本次設計通過對PE管、鋼管、球墨鑄鐵管、UPVC管比較分析可以看出，UPVC塑料給水管自重小，韌性好，適應性強，基礎費用和安裝難度小，管徑相對較小，單位綜合造價低。鋼管的使用壽命在很大程度上取決于鋼管內外防腐層的材料和施工質量。球墨鑄鐵管易結垢，鋼度大，有內襯可使用30年以上，選用管徑較大，安裝費用較高。PE管綜合造價相對UPVC塑料給水管偏高。通過分析比較，本次設計選用UPVC塑料給水管作為主要管材。本工程主管網布置根據農戶居住情況，管網布設兩條，管徑為Φ110mm~Φ32mmUPVC管,主支管網總長13.57km。
2.3.3配水系統及管道布置
根據項目區用水現狀和近遠期發展規劃，為提高供水可靠性，采用清水池調蓄，變頻調速恒壓設施加壓供水，配水管網設計管材選擇UPVC塑料給水管，管網以樹枝狀為主布設，使項目區配水管網滿足日供水210m3的要求。在輸、配水管網建設過程中，與管網配套的閥門、閥門井等附屬設施也應同時建設，保證管網的安全供水，便于管網的維護和管理。為便于供水管網管理，根據管網運行情況分別設置檢修閥門，閥門布置位置結合重點配水支管及村組居住情況設置。管網最不利點的服務壓力按0.09MPa水柱設計。該工程最高日用水量為210m3/d,故主管道設計流量為Q=210×2.5/24=21.85m3/h=6.07L/s。支管網流量根據人均用水權值和各管段用水大戶配水流量計算確定。管道設計經濟流速0.6m/s～1.2m/s。管道管徑根據設計流量和設計流速確定為d=18.8cm。管網沿主干路一側布設,管溝寬0.5m、埋深1.2m，管床用原土夯實即可。管網根據規范、村組居住情況，設置控制閥門。管材選用φ32mm~φ110mmUPVC給水管,管材連接采用配套專用管件連接,管材公稱壓力0.6MPa～1.0MPa，敷設管道13.57km。
3工程經濟效益分析
3.1工程投資概算
扶風縣南陽鎮強家村集中供水工程涉及供水人口2748人。主要工程量為：新打180m深機井1眼，配套200QJ32-195／15潛水泵1臺，KLD-3.7kW變頻調速恒壓自動供水設備1臺，新建100m3清水池一座，新建、加壓泵房、加氯間1座73m2，敷設管道13.57km，控制閘閥6個，建內徑1.5m的閘閥井6座。開挖回填土石方1.57萬m3，澆筑砼21.50m3，安裝管道13.59km；工程所需水泥26.5t、砂子34m3、石子42.9m3、鋼材0.7t、木材0.1m3，投入勞動工日5969個。工程總投資149.25萬元，其中建筑工程117.50萬元，機電設備安裝工程17.47萬元，臨時工程0.47萬元，其他費用7.03萬元，預備費用6.77萬元。本項目總投資149.25萬元，計劃利用國家投資126.83萬元，市縣配套資金14.92萬元，剩余7.49萬元為群眾自籌。
3.2工程效益分析
本工程供水規模為210m3/d，設計年供水量5.10萬m3。工程年水費收入計算按抽水成本2.13元/m3，國民經濟評價建議水價按2.50元/m3計算。年可節約醫療費按規劃解決人口每人每年節約6元計，節約勞動力費用按每戶每天節約0.15個工日，每工日7元，節約天數200天計算。另外庭院經濟每戶每年收入平均按20元計算。本工程效益計算表見表1。通過計算項目供水成本和供水效益，并進行項目國民經濟評價，得出項目經濟內部收益率為18.54%，大于社會折現率12%；經濟凈現值為62.46萬元，大于零；經濟效益費用比大于1。因此可看出本項目在國民經濟上是合理的。通過從項目國民經濟評價分析成果來看，本工程項目各項指標符合供水工程建設指標要求，充分說明本工程初步確定的水價是可行的，通過調查，群眾也可以接受。
4結論和建議
根據水價分析計算的國民經濟、環境影響評價的結果，以及項目區經濟發展現狀來看，我們認為該工程項目投資收益率較高，投資回收年限短，是一個技術條件優良、投資條件優越、經濟效益和社會效益顯著的工程項目，具備立項建設的條件。
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