农村饮水安全工程设计报告(送审稿).doc

贵州省贵州省 沿河县沿河县 中中界界乡乡天天坪坪村村农农村村饮饮水水安安全全工工程程 设计报告设计报告 （送审稿）（送审稿） 青海省水利水电勘测设计研究院贵州分院 二一一年十月 工程名称：沿河县中界乡天坪村农村饮水安全工程工程名称：沿河县中界乡天坪村农村饮水安全工程 业主单位：沿河县水务局业主单位：沿河县水务局 批批 准：准： 分管院长：分管院长： 审审 定：定： 审审 查：查： 校校 核：核： 工作人员：工作人员： 设设 计计 单单 位：青海省水利水电勘测设计研究院贵州分院位：青海省水利水电勘测设计研究院贵州分院 单单 位位 邮邮 编：编：550001550001 联联 系系 电电 话：话：0851-52029650851-5202965 传传 真：真：0851-52029650851-5202965 目 录 1 概概 述述1 1.1 自然地理及社会经济状况自然地理及社会经济状况 1 1.2 工程勘测设计工程勘测设计 2 2 供水现状及水源水质情况供水现状及水源水质情况.5 2.1 供水现状供水现状.5 2.2 水源情况水源情况.5 2.3 水源水质水源水质.5 3 水文气象及工程地质水文气象及工程地质6 3.13.1 水文气象水文气象 6 3.23.2 场区工程地质条件及主要存在的问题场区工程地质条件及主要存在的问题 6 3.33.3 主要建设物工程地质条件主要建设物工程地质条件 7 3.33.3 天然建筑材料天然建筑材料 8 4 供水方式及工程规模供水方式及工程规模.9 4.1 供水方式供水方式.9 4.2 需水量计算需水量计算.9 4.3 工程规模工程规模10 5 工程布置及建筑物设计工程布置及建筑物设计12 5.1 设计依据设计依据12 5.2 工程总体布置工程总体布置13 5.3 取水工程设计取水工程设计13 5.4 输、配水管网设计输、配水管网设计18 5.5 水池设计水池设计23 5.6 消毒设计消毒设计24 5.7 水源保护工程设计水源保护工程设计25 6 工程施工工程施工.26 6.1 施工条件施工条件26 6.2 主要建筑物施工主要建筑物施工26 6.3 施工总布置施工总布置28 6.4 施工进度施工进度29 7 投资概算及资金筹措投资概算及资金筹措30 7.1 工程概况工程概况30 7.2 投资主要指标投资主要指标30 7.3 编制原则及依据编制原则及依据30 7.4 资金筹措资金筹措32 8 国民经济评价国民经济评价34 8.1 评价依据及基本参数评价依据及基本参数34 8.2 经济评价经济评价34 8.3 水价测算水价测算35 8.4 经济效益及社会效益分析经济效益及社会效益分析35 9 环境影响和水土保持环境影响和水土保持.37 9.1 环境影响设计环境影响设计37 9.2 水土保持设计水土保持设计38 10 工程管理工程管理39 10.1 管理机构管理机构.39 10.2 建设期管理建设期管理.39 10.3 建后管理建后管理.39 附： 天坪村饮水安全工程平面布置图(图号：YHTPYS-SS-SG-01) 管网布置图(图号：YHTPYS-SS-SG-02) 30m清水池设计图(图号：YHTPYS-SS-SG-03) 30m清水池钢筋图(图号：YHTPYS-SS-SG-04) 20m清水池设计图(图号：YHTPYS-SS-SG-05) 泵房设计图(图号：YHTPYS-SS-SG-06) 水源点水池、消毒房及管道埋设图(图号：YHTPYS-SS-SG-07) 镇墩、支墩结构图(图号：YHTPYS-SS-SG-08) 变压器组装示意图(图号：YHTPYS-SS-SG-09) 1概概 述述 1.1 自然地理及社会经济状况自然地理及社会经济状况 沿河土家族自治县位于贵州省东北角，铜仁地区北部，地处黔、渝、湘、鄂四省 （市）边区结合部的乌江中下游。地跨东经 10803491083753，北纬 281245290523，南北长 98.28km，东西宽 53km，行政区域总面积 2468.8km，占全省总面积的 1.4%，占全区总面积的 13.7%，辖 22 个乡镇，2006 年末 总人口 57.8 万人，其中土家族占全县总人口的 53%，县城常住人口 8 万人。周边与省 内的德江、印江、松桃、务川及重庆市的彭水、酉阳、秀山等县毗邻。离铜仁大兴机 场 180km，距渝怀铁路重庆酉阳火车站 60km，326 国道和 411 省道贯通县境，素有“黔 东北门户，乌江要津”之称。 中界乡位于贵州省沿河土家族自治县东南部，距县城 20 千米。东部与重庆酉阳自 治县交界，北部与沙子镇相接，东南部与晓景乡接界，西南部与谯家、淇滩镇相连， 西部与和平镇毗邻,地处东经 10829231083503，北纬 28 2421283358，南北长 17.7 千米，东西宽 10.10 千米，国土面积 75.07 平 方千米，1998 年总人口 2.24 万人；境内属中亚热带季风湿润气候，年均温 15.817.3，1 月日均温 4.46.0，极端最低温-7.4-5.4，7 月日均温 25.927.6，极端最高温 39.640.6，无霜期 274294 天；年日照时数 1200 小 时，年降水量 1100 毫米，气候温和，四季分明。农作物以一年二熟或一年三熟。 该乡土地总面积 112607 亩。有耕地 49730 亩，其中田 15992 亩、土 33738 亩；林 地 45942 亩，其中有林地 146054 亩；牧草地 5520 亩；水域 705 亩。土壤以黄壤土为 主。 全乡辖 3 个办事处，22 个行政村，85 个村民组，6067 户,25028 人，其中少数民 族 13770 人；总面积 70.8 平方公里，总耕地面积 12458 亩，其中田 8336 亩，土 4122 亩,荒山、草坡、林地面积 34564 亩，宜牧面积 34564 亩。全乡农村经济总收入 6257 万元，年财政收入 40 万元，农民人均收入 3200 元，粮食总产量 11853 吨，人均产粮 453.6 公斤。 天坪村位于沿河县城东北方向，距县城 15 公里。全村行政区面积 0.24 平方公里， 耕地总面积 392 亩，其中田 297 亩，土 95 亩，人均耕地 0.57 亩。全村共 3 个村民小 组，683 人，其中天坪一组上寨 100 人；天坪一组下寨 330 人；天坪二组 253 人。工程 区主要农作物：水稻、玉米、小麦、油菜，绝大多数年轻人外出务工。根据寻访当地 村民知：2010 年农民人均收入 800 元/月。乡村公路为毛路面，车辆行驶困难，通施工 区公路主要靠乡村公路。 本次设计共解决中界乡天坪村共 683 人(设计人口 757 人)饮水安全问题。工程的 实施对加大当地基础设施建设，改善村民吃水难、用水难问题，推进经济可持续发展 有着重大意义。 1.2 工程勘测设计工程勘测设计 2011 年 9 月，我院受沿河县水务局委托，承担了沿河县水务局农村饮水安全工程 的设计工作，随后我院立即安排相关工程设计人员进行现场勘测、收集工程相关资料、 征求当地群众意见及征询水务部门建议等外业工作，并随后开展水源论证、工程布局、 技术施工图纸绘制等内业工作。 本项目解决饮水安全 683 人(设计人口 757 人)，结合中界乡天坪村区域地形条件 及水源、受益区分布情况，根据地理位置及村寨分散的情况，本工程从各分散水源点 处采用重力引水方式和泵站提水方式给各村寨供水，拟新建 1 座 20m3蓄水池、1 座 30m清水池、1 座泵站、3 个 1 m小水池（水源点处）。 设计供水规模 W=37.90m3/d，工程类型为型。 主要设计内容包括水源保护工程、蓄水工程、输配水工程及其他附属建筑物四个 部分。主要建筑物有：30m3清水池 1 座，20m蓄水池 1 座， 1m小水池 3 座，2 座消毒 处理房，提水泵站 1 座，输、配水管道总长 932m（其中 PE80 塑料管 583m，DN50 普通 钢管 349m。）主要工程量为：土方开挖 247.67m3；石方开挖 55.79m3；土石回填 190.54m3；砌石 62.00m3；砼 32.70m3；模板：222.65；钢筋制安 0.49t。 本工程国民经济指标：经济内部收益率为 53.84%，大于 8%；经济净现值为 84.79 万元，大于 0；经济效益费用比为 2.76，大于 1；投资回收期为 3 年。 沿河县中界乡天坪村农村饮水安全工程总投资为 28.98 万元，人均投资 424 元/人。 工程特性见表 1-1。 表 1-1 工 程 特 性 表 序号项目名称及特性单 位备 注 一水源 1 名称 天坪村 1# 水源点 天坪村 2# 水源点 2 水源性质提水重力供水地下水 3 估算流量 L/s0.49 0.49 0.16 调查时间: 2010 年 12 月 15 日 二设计供水规模 1 工程类型类型型 2 供水规模 m3/d37.90 3 供水方式泵站提水、重力供水 4 设计年限年 15 5 设计解决现状不安全人口人 683 6 设计人口人 757 7 年供水量万 m3 1.0640 8 供水受益行政村个 1 9 用水标准L/人d 35 三主要建设内容 30m3清水池个 1 20m蓄水池 10m3调节池 个 个 1 2 1m3小水池个 3 DN50 普通钢管 m349 PE80dn25（1.25MPa） m298 PE80dn40（1.25MPa） m285 泵站座 1 离心泵台 250SLD12-25*3 消毒房间 2 2 台二氧化氯投放器 附属设施块 1 工程牌 四施工特性 1 主要工程量 土方开挖 m3247.67 石方开挖 m355.79 土石方回填 m3190.54 浆砌石 m362.00 混凝土 m332.70 钢筋制安 t0.49 模板 222.65 管道安装长度 m932 2 主要材料及劳动力 水泥 t22.28 钢材 t0.52 砂 m67.64 序号项目名称及特性单 位备 注 碎石 m42.65 块石 m66.96 炸药 t0.04 总工日工日 412.5 总工期月 3 五工程投资万元 28.98 1 建筑工程投资万元 9.57 2 机电设备及安装工程万元 12.99 3 管道设备及安装工程万元 2.31 4 临时工程万元 0.50 5 其它费用万元 2.23 6 基本预备费万元 1.38 7 人均投资元/人 424 六经济指标 1 经济内部收益率 %53.84 2 经济净现值万元 84.79 3 经济效益费用比 2.76 4 投资回收期年 3 5 水价元/ m3 4.51 2 供水现状及水源水质情况供水现状及水源水质情况 2.1 供水现状供水现状 村民饮用水情况:该村地处微风化石山区，特殊的地质地貌结构，分布少量的汘沙 水、井水和山泉，土壤含水率底，存不住地表水，地下水较深，改革开放后至今无水 利工程实施，工程性缺水严重，村民主要靠直接饮用井水和山泉来解决饮水问题，大 部分村民是靠肩挑取水。现状情况一是每到雨季，降水、径流增多，多数山泉水就变 成了浑水，由于没有经过沉淀过滤、消毒杀菌等净水措施处理，水质不达标，不能直 接饮用；二是秋冬季节降水量减少，山泉水流量降低，水量不足，不能满足当地群众 生产生活用水需求。另外，按照生活饮用水卫生标准的要求，该村的饮水安全问 题主要存在三个方面的突出难题：一是水质问题，由于是直接饮用，没有经过任何净 化处理，饮用水里含有大量的杂质、沉淀物、细菌，长期饮用将严重影响村民身体健 康，增大患病的机率。二是水量和方便程度问题。在冬季或干旱缺水时，山泉干枯， 农户不得不到溪沟下游找水、挑水，路途远，费工费力。三是老百姓种田使用的农药、 化肥，让溪沟水源水质不同程度受到污染问题。 2.2 水源情况水源情况 根据实地调查分析，选用 3 个分散水源点的水源作为该村村民的居民饮用水，天 坪村 1#水源 0.49L/s，引水入既有 50m高位水池后自流供水；天坪村 2#水源 0.16L/s，建蓄水池自流供水。水源点流量随降雨量变化大，受季节影响大。这几处水 源为岩溶泉水，水质较好，清澈透明，无异味。大气降雨直接补给泉水，暴雨时泉水 出现浑水，其他的时期泉水清澈透明，经过二氧化氯消毒处理后，水质达到国家规定 的人蓄饮用水安全卫生标准。 2.3 水源水质水源水质 经调查天坪村水源点主要问题为菌群超标，不符合国家生活饮用水卫生标准 的要求，其他各项水质指标均满足生活饮用水水质要求，本次设计考虑使用二氧化氯 投放器进行消毒处理，以保证村民饮水安全。 3 水文气象及工程地质水文气象及工程地质 3.1 水文气象水文气象 项目区内属中亚热带季风湿润气候。年均温 13.916.4 ，1 月日均温 2.75.3，极端最低温-9.6-6.4，7 月日均温 24.326.8，极端最高温 36.140.2，无霜期 246280 天。年日照时数 1300 小时，多年平均降水量 1000mm，是县内降水量最少的地区。海拔高，雾日多，气候冷凉，农作物以一年一熟 为主。干旱现象出现频繁，冬季的严冻期较长，农民的生产生活及农作物的生长条件 在不同程度上受到气候影响较大。 工程区属无水文资料区，本次设计引用沿河县气象站 19582007 年共计 50 年的 长系列降雨和干旱资料，经频率计算得多年平均降雨量 X=1150mm，最大年降雨量为 1648.1mm，最小年降雨量为 952.1mm，多年平均水面蒸发量为 700mm，平均陆面蒸发量 为 431mm，平均风速 0.7m/s，以 NE 风居多，多年平均连续干旱 46.9 天，最大连续干 旱 89 天，最短连续干旱 17 天。95%枯水年分降雨量为 810.5mm,连续干旱 73.2 天，境 内灾害性气候有干旱、暴雨、倒春寒、秋季低温、冰雹、大风等。 根据沿河县气象站 19581995 年共 38 年连续干旱资料分析，95%枯水代表年为 1988 年，代表年的连续干旱天数 73 天，全年共 243 天无雨，小雨 99 次，中雨以上 23 次共 536.8mm。 3.2 场区工程地质条件及主要存在的问题场区工程地质条件及主要存在的问题 工程区地质属扬子准地台-黔北台隆-遵义断供-凤岗北东向构造变形区。主要为燕 山期构造形迹，构造简单，无近晚期构造活动形迹。工程区地处乌江中下游地带，境 内山峦较多，起伏陡峭，沟谷纵横。岩性以可溶性碳酸盐类岩石为主，地下岩溶发育。 经调查，工程区内主要构造无复活现象，对工程区的影响较小。工程区未发现该 断层有活动迹象，未发现褶皱等其它地质构造存在。经实地勘察，工程区无影响工程 建设的各种不良地质现象，地层稳定，适宜工程建设。 查中国地震烈度动参数区划图（GB18306-2001），本区地震烈度小于度， 查中国地震动峰值加速度区划图，本区地震动峰值加速度小于 0.05g；查中国地 震力反应谱特征周期区划图，本区反应谱特征周期为 0.35s。无晚期构造活动，地壳 稳定，工程建筑可不设防。工程区域内构造无复活现象，区域稳定性好。 工程区由于受到地质构造、岩性等地影响，未形成长期地表水河流，只有季节性 溪沟，大气降雨直接渗入地下，沿岩溶裂隙汇集转入地下暗河，地表水资源较差。该 区地下水主要有：灰岩发育的地下岩溶水，基岩裂隙和孔隙水，地下岩溶水分布极不 规则，工程区地表水资源由于受大气降雨直接影响，季节性较强，抗旱能力弱。 3.3 主要建设物工程地质条件主要建设物工程地质条件 1、水源水池工程地质条件 沿河县中界乡天坪村农村安全饮水工程水源点，地面高程为 600710m，所处地 貌为中高山沟谷地貌，地形较陡，出露地层为茅草铺组（T1m），岩性为灰色中至厚层 灰岩及白云岩，岩层产状为倾向 N12W，倾角 23。根据取水点地形地质条件，建议 选择灰岩弱风化层作为建基面。经调查，取水点部位无破坏性构造通过，不存在滑坡、 崩塌泥石流等不良地质影响，稳定性较好，表层覆盖松散堆积的粘土，厚 0.51.5m。 根据地形地质条件，建议清除表面覆盖层，选择灰岩弱风化层作为建基面。其工程地 质条件可以满足工程建设要求。 2、管线工程地质条件 根据供水区住户比较分散，供水范围较大等特点，结合工程区的实际地形地质条 件，为力求使整个供水系统布置合理，在工程布置过程中，要求尽量缩短管线长度、 少拆迁、少占农田；尽量满足管道地埋要求，避免管线急速转弯、较大起伏、穿越不 良地质地段，充分利用地形条件，优先考虑重力自流输水，同时应考虑施工、运行、 维护和管理方便同时应考虑近远期相结合和分步分阶段实施的可能性等要求。 新建管线由水源小水池至蓄水池或高位水池后再到各供水点，沿途经过地形地貌 以高原中高山、山间谷地以及山间台地为主。管道经过地层为三迭系为主，岩性主要 为灰白色中厚层白云岩及灰岩。管道所经部位第四系覆盖层厚 01.5m，管道基础持力 层以粘土为主，局部地段为基岩；其基础持力层能满足管道对地基的要求。经调查， 管线沿线构造无复活现象，构造稳定性较好，无大型的滑坡、崩塌、泥石流等不良地 质现象，对局部地段的垮塌，可对管道进行覆盖等方式处理。管道沿线工程地质条件 较好，能满足建设管道的需要。 3、岩土物理力学参数 （一）、与工程相关的岩土体部分物理力学性质参数 表 3-1 岩土质单元的主要物理力学参数值 岩 性 名 称 容重 （KN/m3） 饱和抗压强度 （MPa） 泊松比 弹性模量 （GPa） 内聚力 （MPa） 内摩擦角 () 承载力 fa（KPa） 灰岩（弱风化） 27350.27601333000 粘土（含碎石、 可塑） 170.0310150 砂砾及卵石层 20200 （二）、人工边坡系数 岩质边坡：临时边坡为 1.0：0.20.3；永久边坡为 1.0：0.5； 土质边坡：临时边坡为 1.0：0.50.6；永久边坡为 1.0：1.0。 3.3 天然建筑材料天然建筑材料 本工程所选石料场为就近原则，料场可在工程区茅草铺组（T1m）及夜郎组玉龙山 段（T1y2）地层内取用，岩性为灰、深灰色中至厚层灰岩夹少量泥质白云岩，可直接进 行开采利用，运距小于 1km，储量大，质量能满足工程需要。 4 供水方式及工程规模供水方式及工程规模 4.1 供水方式供水方式 中界乡天坪村农村饮水安全工程共解决天坪村 683 人(设计人口 757 人)的饮水安 全问题。 经实地调查，由于项目区内可饮用水源多是零星水源，水量严重不足且水质不达 标，从而造成当地群众饮水存在安全隐患。目前中界乡天坪村大部分村民的饮用水是 通过人挑的方式取水，费时费力；部分家庭因缺乏劳力，枯水季节部分村民只能就近 饮用水质较差的坑塘水、屋檐水等，对村民身体健康带来极大的安全隐患。 根据水利部、卫生部 2004 年联合下发的“农村饮水安全的评价指标体系”，以下 四项指标中只要有一项低于安全或基本安全值，就不能定为饮用水安全或基本安全。 水质：符合国家生活饮用水卫生标准要求的为安全，符合农村实施生 活饮用水卫生标准准则要求的为基本安全。 水量：每人每天可获得水量不低于 55L 为安全，不低于 35L 为基本安全。 方便程度：人力取水往返时间不超过 10min 为安全，取水时间往返不超过 20min 的为基本安全。 保证率：供水保证率不低于 95为安全，不低于 90为基本安全。 按以上原则对项目区范围内的农村饮水现状进行调查，供水区域的饮水不安全人 口达 683 人(设计人口 757 人)。饮水不安全的类型主要为用水量不足、保证率不达标 及菌群超标。 项目区内居民居住比较分散，主要分布在高程 600710m 范围内，从天坪村周围 水源分布情况来看，有 3 个小流量的水源可作该工程的供水水源，本次设计采取在水 源边上修建小水池，引入蓄水池后，通过重力自流方式对项目区进行供水。 4.2 需水量计算需水量计算 根据规范、当地村民生活习惯与用水现状，结合当地农村经济发展状况，确定天 坪村饮水安全项目设计参数如下： 1、设计年限为 15 年。 2、设计人口 按公式： P=P0（1+）n+ P1 进行计算（计算结果见表 4-1）。 式中： P设计人口数； P0现状常住人口数，包括无当地户籍的常住人口； P1设计年限内人口的机械增长总数； 设计年限内人口的自然增长率：取 6.9； n 工程设计年限。 3、用水定额 用水量定额：q=35L/人d； 时变化系数：Kh=2.3； 日变化系数：Kd=1.3； 4、村民生活用水量 村民生活用水量按公式：W = Pq/1000 进行计算。 5、管网漏失水量和未预见水量 按上述用水量之和的 10%计取。 经计算，本次沿河县中界乡天坪村农村饮水安全工程供水规模 W=37.90m3/d，年用 水总量 1.0640 万 m3，工程类型为型。 表 4-1 中界乡天坪村现状及设计人口及用水量计算表 日用 水定 额 日用 水量 序 号 组名 供水人 口（人） 设 计 人 口 居民 (L/ 人) 居民 (m3) 人畜 合计 日用 水量 (m3) 公共 建筑 用水 (m3) 管损 与未 预见 水量 (m3) 平均 日用 水量 (m3) 最高 日用 水量 (m3) 年用水 量(m3) 天坪一 组上寨 100111353.883.880.000.394.275.551557.93 天坪一 组下寨 3303663512.7612.760.001.2814.0918.315141.18 天 坪 村 天坪二 组 253280359.829.820.000.9810.8014.043941.57 注：设计年限取 15 年，人口自然增长率为 6.9 4.3 工程规模工程规模 根据该工程供水区与所选水源的位置、相对高程分布情况，工程主要由水源保护 工程、取水构筑物、蓄水构筑物、输配水管网、附属构筑物设施等组成。本工程设计 供水规模 W=37.90m3/d，工程类型为型，年供水量为 1.0640 万 m3。项目建成后，可 解决中界乡天坪村 683 人饮水安全问题，进一步促进当地经济可持续发展。 主要建筑物的规模及工程量如下。 1、新建蓄水池 2 座，容积为 30m3的 1 座，20m的 1 座； 2、新建小水池 3 座，容积为每座 1m；（水源点） 3、消毒房 2 座，每座 8.75m； 4、泵站 1 座，建筑面积 18.36 m； 5、安装输配水管 DN50 普通钢管 349m；PE80dn25 管（1.25MPa）298m； PE80dn40 管（1.25MPa）285m； 6、主要工程量为：土方开挖 247.67m3；石方开挖 55.79m3；土石回填 190.54m3； 砌石 62.00m3；砼 32.70m3；模板：222.65；钢筋制安 0.49t。 天坪村农村饮水安全工程供水规模 W=37.90m3/d，工程类型为型，年用水总量 1.0640 万 m3。项目建成后，可解决中界乡天坪村共 683 人(设计人口 757 人)的饮水安 全问题，进一步促进当地经济可持续发展。 5 工程工程布置及建筑物设计布置及建筑物设计 5.1 设计依据设计依据 1、相关文件 （1）国务院办公厅关于加强饮用水安全保障工作的通知（国办发200545 号） （2）国家发改委、水利部、卫生部、教育部关于做好农村学校饮水安全工程建 设工作的通知（发改农经20051592 号）。 （3）水利部、卫生部关于印发农村饮用水安全卫生评价指标体系的通知（水 农2004547 号） （4）水利部关于印发的通知（水农2004223 号） （5）水利部关于加强村镇供水工程管理的意见（水农2003503 号） （6）国家发改委、水利部、卫生部关于加强农村饮水安全工程建设和运行管理 工作的通知（发改农经20071752 号） （7）工程建设的有关批准文件 2、部委规章 （1）农村实施生活饮用水标准准则（全国爱卫会、卫生部 1991 年 5 月 3 日颁布） （2）饮用水水源保护区污染防治管理规定（国家环境保护局、卫生部、建设 部、水利部、地矿部 1989 年 7 月 10 日颁布） （3）水利部水总（2002）116 号文水利工程设计概(估)算编制规定。 3、技术规范 （1）农村生活饮用水量卫生标准（GB1173089） （2）生活饮用水卫生标准（GB57492005） （3）村镇供水工程技术规范（SL3102004） （4）给水排水工程管道结构设计规范（GB503322002） （5）室内给水设计规范（GB500132006） （6）水利水电建筑工程概算定额（2002）116 号文） （7）建设项目经济评价方法与参数（发改投资20061325 号） 5.2 工程总体布置工程总体布置 工程区地形起伏大，各村寨相对分散，区内一般高程在 600710m 之间。工程措 施宜采取因地制宜，合理布置的原则。水源的选择应在保证水量满足供应的前提下， 优先考虑水质较好的水源，并注意水源保护的要求。水源在具备水量可靠及势能条件 下采用一个给水系统同时供给多个村民组，其系统管理集中，供水安全，单位水量的 基建投资较低。对于地势较高的村民组，结合区域水源分布，就近选择水源，采取重 力自流方式供水。水源与用户间直接由重力自流输水入村，节约能耗。给水管网尽量 做到线路最短，施工维护方便，少占农田，避免穿越山谷、公路、工程地质不良的地 段。 根据区域自然、地理、供水现状、用水需求、水资源等条件及其管理要求，进行 引水工程布置，分述如下： 天坪村 1#水源点：由于水源点位置较低，通过在水源点下方修建 30m清水池后， 修建泵房，用 84m 扬程多级离心泵提水，通过 DN50 普通钢管 317m 引水进入 50m高位 水池，在高位水池处分支供水，一条通过 PE80dn25 管 173m 到天坪一组上寨供水点， 另外一条通过 PE80dn40 管 151m 引水进入既有 50m蓄水池，再由既有 50m蓄水池通过 PE80dn40 管 123m 到天坪一组下寨供水点。 天坪村 2#水源点：该水源处有两个小水源点，由于地势较高，通过在水源点处修 建 1m小水池后用 PE80dn40 管 11m 引水进入 20m蓄水池，再由蓄水池通过 PE80dn25 管 70m 和 55m 分别输送到天坪二组 1#、2#供水点。 输、配水管道均采用地埋式。中界乡天坪村农村饮水安全工程解决 683 人(设计人 口 757 人)，工程具体布置详见“天坪村饮水安全工程平面布置图”。 5.3 取水工程取水工程设计设计 5.3.1 取水口设计取水口设计 本工程采取从各村寨分散取水，考虑到取水口处需作拦截、过滤、集水，因此在 水源点修建 1m小水池，并可根据情况进行调整，采用 PE80 引入蓄水池。输水管安置 在小水池侧墙上，进口设拦污珊防止树枝等杂物进入进水管堵塞管道。 5.3.2 蓄水池设计蓄水池设计 从各水源通过 PE80 管引水至新建的蓄水池内，蓄水池采用半埋式矩形浆砌石定型 水池，边墙采用 M7.5 浆砌石砌筑，侧墙及底板均采用 C20 混凝土防渗。考虑水池的稳 定，水池基础开挖深 11.5m，基础需达到相应承载力要求。池顶盖板采用 C20 钢筋混 凝土封闭，厚 12cm。为便于水池的检修、清洗，在水池顶部设置 0.7m0.7m 的进人孔， 进人孔内设 16 圆钢爬梯。水池结构尺寸详见蓄水池设计图。 5.3.3 提水站设计提水站设计 提水泵站所处地貌为缓坡沟谷地貌，地形较为平缓，出露地层为茅草铺组（T1m）， 岩性为灰色中至厚层灰岩及白云岩，岩层产状为倾向 N12W，倾角 23。根据取水点 地形地质条件，建议选择灰岩弱风化层作为建基面。经调查，取水点部位无破坏性构 造通过，无悬崖陡坎，不存在滑坡、崩塌泥石流等不良地质影响，稳定性较好。其工 程地质条件可以满足工程建设要求。 新建泵站一座，泵站设计满足村镇供水工程技术规范及泵站设计规范相 关要求。泵站建筑面积 18.36m2（5.1m3.6m），泵站地面高程 643.4m，内设两台水 泵、一台控制柜及其他辅助设备。 本工程通过 DN50 普通钢管从清水池提水，利用 50SLD12-25*3 型卧式离心泵提水 至高位水池（高位水池底板高程 713.6m）。采用自流方式从 50m3高位水池内将水输送 至各供水点，最高日用水量 W123.86 m3/d，高位水池进水管高程为 715.6m，则最大 净扬程为 715.6-641.5=74.1m。 1、提水设计流量 提水设计流量为提水时间内最高日平均时取水量，按下式计算： Q=W1/T 式中： Q泵站设计流量，m3/h； W最高日取水量，W123.86m3/d； T日工作时间，取 T4h； 由上式计算得 Q5.97m3/h。 根据灌溉与排水工程设计规范（GB50288-99），输水管道水头损失采用下列 公式计算： hf=f b d m QL 式中：hf管道沿程水头损失（m）； f摩阻系数，对于钢管 f=0.948105； m流量指数，m=1.77； b管径指数，b=4.77； Q流量（m3/h），5.97； L管道长度（m），317； d管道内径（mm），53； 经计算，管道沿程水头损失 hf=4.23m。局部水头损失按沿程水头损失的 10%进行 计算，即局部水头损失 hj=0.42m。由此得输水管道总水头损失 h= hf+ hj=4.23+0.42=4.65m，提水净扬程为 72.2m，则泵站设计扬程为 74.1+4.65=78.75m。 泵站布置在 30m清水池旁边，直接由清水池提水，考虑到提水扬程和流量，初步 推荐采用多级单吸卧式离心泵。根据需水流量和实际扬程，选择 50SLD12-25*3 型多级 单吸卧式离心泵 2 台(一台备用)，泵机进水管口中心点距泵房底板高层 60cm（底板高 程 643.4m），配套电机 5.5kw，水泵名牌扬程 84m，流量 7.5m3/h，机组效率 44%，进 口管径 50，出口管径 40。为保证正常供水，泵站内设置 2 台水泵，一台工作，一 台备用，以防机组运行过程中突然出现故障，造成受益区急需用水的不良现象。 2、电器设备 电机与水泵配套，泵站内安装 50SLD12-25*3 型多级单吸卧式离心泵两套，水泵配 套电机功率为 5.5kw（转速 2920r/min），为不影响居民用电安全，新建变压器一台， 变压器安装采用 190mm*8m 水泥电杆及 190mm*10m 水泥电杆架空安装，并安装 LEC- 2AcL-Y-18.5 型控制柜一台及其他配套设备。经过计算，新建变压器进线侧采用 2.5mm2的高压电缆，长度 150m，出线侧采用 2.5mm2的低压电缆，长度 50m，电缆均采 用架空方式铺设。本工程占用电源功率约为 5.5kw，拟在泵站 50m 附近架设一台 S9-M- 30/10 型变压器供泵站日常运行用电。 根据泵站设计规范(GB/T50265-97)，变压器容量选择在用下式计算确定： 11 S)/( cos ) nn bnedneg pp 1. 05 0. 8(KK 式中：-变压器容量(kVA)； Sb 1.05-网络损失系数； 0.8-各种不同用电设备的平均负荷系数，根据统计及运行经验确定； n-单个变压器个数； -计算容量之和； 1 n ned p K -同时系数，根据具体情况而定； n K -电机功率(kw)； ed p -电机效率； -电机功率因素； cos -硅整流及其他负荷等(本项目不考虑此项荷载)。 eg p 式可简化为： 1 S/( cos ) n bned p 1. 05 0. 8K 根据泵站特性及用电规模，变压器个数 n=1，同时系数，电机功率 1 1K =5.5kw，电机功率因素=0.88，电机效率 =0.855。将数据代入计算得 ed pcos =6.2kVA。 1 S/( cos ) bed p1. 05 0. 8K 表 51 50SLD12-25*3 型卧式离心泵性能指标表 型号级数 流量 （m3/h） 扬程（m）效率 电机功率 （kw） 转速 （r/min） 50SLD12- 25*3 37.584445.52950 表 52 Y132S1-2 三相异步电动机性能指标表 型号 额定功 率 （kw） 额定电 流 （A） 效率 （%） 功率因 数 堵转转 矩 堵转电 流 最大转 矩 振动速 度 （mm/s ） 转速 （r/mi n） Y132S1 -2 5.511.185.50.88 2 倍额 定转矩 7 倍额 定电流 2.3 倍 额定转 矩 2.82920 表 53 S11 型 10/10kv 双绕组无励磁调压油浸式配电变压器性能指标表 电压组合（kV） 损耗（kw） 安装尺寸 （mm） 型号 额定容 量 （kVA） 高压分接范围低压空载负载 空载 电流 （%） 短路 阻抗 （%） 轨距轮距 S11 型 10/10 变压 器 10 10 5%0.40.060.262.14400400 考虑到照明用电以及控制柜用电，选用一台 S11 型 10/10kv 双绕组无励磁调压油 浸式配电变压器能满足设计要求，同时配备 WBX（T）-1A 低压配电柜一个。 3、水泵安装高程计算 水泵厂家提供的水泵必须汽蚀余量hc 为 2.0m，根据标准 JB1040-67 规定，在此 基础上再加上 0.3m 的安全余量，h=hc+0.3=2.3m。允许吸上真空高度Hs =10.09-h+vs2/（2g），式中 vs为水泵进口断面平均流速，单位 m/s。 计算得Hs=10.09-h+vs2/（2g）=10.09-2.3+1.22/（2*9.8）=7.82m 水泵提升水位 641.5m 至 715.6m 之间，水泵安装高程为 644.0m，水泵吸上高度在 2.5m 以内，小于Hs=7.82m，水泵吸上高度满足设计要求。 4、泵站布置设计 泵站位于清水池下游旁，泵站地面高程为 643.4m，水池水位满足机组的气蚀性能 以及吸水要求。为便于提水管的出线与输电线路的连接，结合进水工程建筑物的布置， 机组采取双列横向布置，水泵的纵轴线朝蓄水池方向，配电盘柜置于输电线进线一端， 靠近水泵纵轴线的另一端。在泵站后墙开电缆通道孔，直接从泵站后墙处接入。泵房 长 5.1m，宽 3.6m，安装 2 台水泵，控制柜 1 台，排水沟断面尺寸为 0.3m0.3m。在泵 站旁 50m 处安装变压器，变压器安装接地严格按照相关机电安装规范执行，并按照相 关检测方法检测合格方可投入使用。详见“泵站设计图”。 5、提水管设计 泵站提水流量为 1.66L/s，根据村镇供水工程技术规范取进水管流速为 1.2m/s，由公式：D2 =4Q/(*v)，D=41.93mm， 采用 DN50 普通钢管可满足要求（根 据五金手册查得），进水管总长 16m（两根），钢管采用对焊连接。 泵站提水流量为 1.66L/s，根据村镇供水工程技术规范取出水管流速为 1.5m/s，由公式：D2 =4Q/(*v)，D=37.50mm,采用 DN50 普通钢管可满足要求，提水 管道总长 317m，经计算，在管道转弯处、地形变化处设镇墩，每个 50m 左右设置支墩， 镇墩及支墩均用 C15 混凝土浇筑。镇墩是用来承受管道因改变方向而产生的不平衡力， 不允许管道在支墩处发生任何位移。镇墩的抗滑稳定安全系数最小值取 Kc= X ）（GYfc =1.3，反推出镇墩的重量，镇墩的重量 G 计算公式为： G= ，再推 Y f XK c c 求镇墩尺寸如下表。 表 52 支墩尺寸统计表 单位：mm 编号abcdefghi 支墩长度600600600600600600600600600 支墩宽度400400400400400400400400400 支墩高度100010001000100010001000100010001000 镇墩及机墩结构尺寸见相关图纸。 6、水锤压力计算 水锤压力计算采用福泽清治简易算法计算停泵水锤，以校核管道强度。 首先计算出和参数 2，其中： =； a L K 2 2 0 2 0 3 101790 nGD N K Ee Kd a 1 1435 e d 1 1435 ；式中：N0为水泵设计功率，单位 kw；GD2为水泵和电机的飞轮惯量之和 0 0 2 gH aV （GD2=GD12+ GDf2，此处不设计飞轮部分，故不 GDf2=0，单位 kgf.m2；n0为水泵设计 转速，单位 r/min；V0为压力钢管流速，单位 m/s；H0为工作扬程，单位 m；a 为均质 圆形管（e/d1/20）水击波传播速度，单位 m/s；d 为管径，单位 mm；e 为管壁厚度， 单位 mm；K 为水的弹性模数，K=2.06GPa；E 为管材纵向弹性模数 E=206GPa。 带入数值，水锤波传播速度： a=1337m/s, =1.3 e d 1 1435 0 0 2 gH aV =0.04 a L K 2 2 0 2 0 3 101790 nGD N a L2 校核管道强度：压力钢管采用的是壁厚 3.5mm 的钢管，当关阀时间大于 Tt=2L/=2*317/1337=0.474s 时产生间接水锤，水泵出水口处最大压力为 115.8m（0.0098115.8=1.13Mpa1.96MPa），管道强度符合设计要求。 5.4 输、配水管网设计输、配水管网设计 5.4.1 输配水管网布置输配水管网布置 结合供水区工程条件，住户比较分散，相对高差大，木林坪组、周家堡组、腊牛 溪组采用泵站提水方式供水，石路垭组采用重力输水的方式供水。 输配水管网布置：PE80 管连接，根据项目点的实际位置情况，从各水源点到各蓄 水池再到各节点，再从各调节池对各项目点进行供水。 输、配水管采用单管布置，地埋铺设，埋深大于或等于 70cm。各管段的管径、设 计流量、管长见表 5-3。 表 5-3 管道长度及流量表 管段 图上 距离 长度 （m ） 规划人 口（人） 用水量 （m/ 天） 设计 流量 (L/s) 判断 管径 （mm） 标准 管径 (mm) 计算 内径 (mm) 泵站50m高位 水池 27.8931747716.701.6641.93 50（ 公秤 直径） 53 50m高位水 池50m蓄水池 12.9715136616.700.4927.904032.6 50m高位水池 天坪一组上寨供 水点 15.331731113.890.1515.362520.4 50m蓄水池天 坪一组下寨供水 点 11.1112336612.810.4927.904032.6 天坪 2#水源 点20m蓄水池 0.94112809.800.3724.404032.6 20m蓄水池天 坪二组 1#供水点 6.33701143.9*90.1515.572520.4 20m蓄水池天 坪二组 2#供水点 4.92551665.810.2218.792520.4 5.4.2 管材选择管材选择 目前农村安全饮水室外管网，常用的有镀锌钢管、球墨铸铁管、UPVC 管和 PE 管等。 镀锌钢管：热镀锌具有镀层均匀，附着力强，使用寿命长等优点。热镀锌钢管基 体与熔融的镀液发生复杂的物理、化学反应，形成耐腐蚀的结构紧密的锌一铁合金层。 合金层与纯锌层、钢管基体融为一体，故其耐腐蚀能力强。 球墨铸铁管：该管的特点是强度高、韧性大，重量较轻，抗氧化、耐高压、接口 的水密性好，抗震效果也好，此外，它还有较强的抗腐蚀能力，且有适应地基变形的 能力，安装施工也较方便。 UPVC 管：UPVC 管抗腐蚀能力强、易于粘接、价格低、质地坚硬，但是由于有 UPVC 单体和添加剂渗出，只适用于输送温度不超过 45的给水系统中。 PE 管的特点是：耐腐蚀、不结垢，管壁光滑、水力条件好；重量轻、安装方便， 价格便宜。 结合管材的特点及管道沿线地形、地质条件，本项目采用 PE80 塑料管及镀锌钢管， 在一条管线上，可根据地形的坡度及高差，选择 PE80 塑料管管材使用，力求尽量达到 经济、安全、实用，不造成管材浪费又能达到使用的理想效果，本工程 PE80 主要采用 承压 1.25Mpa，并应符合给水用聚乙烯（PE）管材（GB/T13663）和国家卫生、现 行产品标准要求。 5.4.3 管网水力计算管网水力计算 输水管按树枝状布置，人均用水当量计算： )24/()(1000 1 PKWWq h 式中：q人均用水当量（L/（h人）； W村或镇的最高日用水量（m3/d）； W1企业、机关及学校等用水大户的用水量之和（m3/d）； Kh时变化系数，取 2.3； P村镇设计用水人口（人）。 各管段计算流量（Q）应为其后各管段节点出流量之和。 1、管径确定 管径的确定采用下列式公式计算： 1000 8 . 01000 13 . 1 q D 式中： D管段管径（m）； q管段流量（m3/s）； 因各受益区供水规模较小，输配水管管内流速取值为 0.51.0m/s。局部管段因受 地形条件限制，为满足供水需求，管内流速取小值；当管道下游富余水头大时，管内 流速取大值。 2、管网水力计算 输配管网采用下列式公式进行水力计算： h= h1 + h2 h1= iL 1) PE 管单位管长水头损失计算式： i=0.000915Q 1.774/d 4.774 2) 钢管单位管长水头损失计算式： i=0.000912v 2(1+0.867/v)0.3/d 1.3 （当 1.2m/s 时） i=0.00107v 2/d 1.3 （当 1.2m/s 时） 式中： h总水头损失，m； h1沿程水头损失，m； h2局部水头损失，局部水头损失按其沿程水头损失的 10%计，m； L计算管段的长度，m； i单位管长水头损失，m/m； Q管段流量，m/s； d管道内径，m； v管内流速，m/s。 按以上各式进行水力计算，本工程采用重力自流方式进行供水，主输水管输水时 间为 24 小时，根据村镇供水工程技术规范（SL3102004）规定，配水管网时变 化系数可在 2.03.0 范围内取值，本工程取 2.3。受益区输配管网水力计算成果详见 表 5-4。 表 5-4 水力计算成果表 管段 计算 内径 (mm) 流速 (m/s) i hl(m ) hj(m ) hf(m