农村饮水安全工程设计要点1109.doc

第八章 农村安全饮水工程设计要点1、常用资料1.1标准及规范1）村镇供水工程技术规范（SL310-2004）2）室外给水设计规范（GB50013-2006）3）给水排水设计手册4）生活饮用水水源水质标准（CJ3020-93）5)生活饮用水卫生标准（GB5749-2006）6)给水排水工程构筑物结构设计规范（GB50069-2002）7)城镇给水厂附属建筑和附属设备设计标准（CJJ50-92）8)村镇供水站定岗标准1.2 给水系统的几个基本概念1.2.1 给水系统的组成输水工程配水工程用户水源（取水工程）净水厂（净水工程）1.2.1 设计流量1）系统设计供水规模 = 最高日用水量2）取水工程 设计流量=（最高日用水量+水厂自用水量）/工作时间3）输水工程 设计流量=（最高日用水量+水厂自用水量）/工作时间4）配水工程 向调节构筑物供水时 设计流量=（最高日用水量+水厂自用水量）/工作时间向配水管网供水时 设计流量= 最高日用水量Kh全日供水工程的时变化系数供水规模W（m3/d)W50005000W10001000W200W200时变化系数Kh1.62.01.82.22.02.52.33.05）工程年供水量 年供水量= 平均日用水量365=（最高日用水量/Kd）365 Kd = 1.31.61.2.3设计规范的强制性条文村镇供水工程技术规范中有关设计的强制性条文有：2.0.1 发展村镇供水，应制定区域供水规划和供水工程规划。3.1.1 供水规模，包括居民生活用水量、公共建筑用水量、饲养畜禽用水量、企业用水量、消防用水量、浇洒道路和绿地用水量、管网漏失水量和未预见用水量等，应根据当地实际需求列项，按最高日用水量进行计算。确定供水规模时，应综合考虑现状用水量、用水条件及其设计年限内的发展变化、水源条件、制水成本、已有供水能力、当地用水定额标准和类似工程的供水情况。联片集中供水工程的供水规模，应分别计算供水范围内各村、镇的最高日用水量。3.2.1 集中式供水工程，生活饮用水水质应符合生活饮用水卫生标准（GB5749）的要求；受水源、技术、管理等条件限制的、型供水工程，生活饮用水水质应符合农村实施准则的要求。3.3.1 供水水源应水质良好、水量充沛、便于卫生防护。9.13.1 生活饮用水应消毒。消毒剂可采用液氯、次氯酸钠、二氧化氯、漂白粉或漂粉精等，无配水管网的规模较小水厂可采用紫外线消毒。2、水质及水质标准2.1 水质标准1) 生活饮用水水源水质标准(CJ3020)2) 生活饮用水卫生标准（GB5749）3) 农村实施准则2.2 设计要求1) 供水水源水质应当符合生活饮用水水源水质标准，不满足时，不宜作为水源。2）集中式供水工程，供水水质应符合生活饮用水卫生标准（GB5749），水源、技术、管理条件限制的、型供水工程，供水水质应农村实施准则。2.3 水源水质检测1） 检测项目按生活饮用水水源水质标准或生活饮用水卫生标准（GB574985）。2）洪水期、枯水期均应有检测报告。3、水源及取水工程3.1水源1）水源保证率不低于90%2）应符合当地水资源规划，优质水源优先保证生活用水3）有多水源可供选择时，应综合论证比较4）供水水源应明确保护措施5）水源应进行必要的水文地质勘察和水量平衡分析3.1 取水工程3.1.1 地下水取水1）对泉水、溶洞水，多采取修建取水池的方式，将原水汇集入取水池取水。2）若地下水埋藏较深，有条件的，可考虑深井泵取水。3.1.2 地表水取水取水位置应根据下列要求确定：1） 位于水质较好地带，靠近主要用水区2） 工程地质条件良好3） 靠近主流，枯水期有足够水深4） 易防洪，受泥砂、漂浮物、冲刷影响小地表水取水，根据地形的特点，我省主要常用有以下型式：1）岸边式取水适用于岸坡较陡、稳定、地质条件较好，水位变幅小、水质较好的河、湖。2）移动式取水适用于水源水位变幅大，但水位涨落速度小于2.0m/s、水流不急、枯期水深大于1m的情况，主要有缆车式和浮船式取水。缆车式取水构筑物，宜布置在岸边倾角为1028的地段；轨道坡面与原坡接近；水下部分轨道，避免挖槽；安全可靠制动。浮船式取水构筑物，应选择在河岸较陡、停泊条件良好的地段；浮船有可靠锚固设施。3）低坝式取水适用于推移质不多的山区浅水河流，构筑物应选择在河床稳定河段，并有泄水、冲砂设施，坝高满足取水水深和蓄水量要求。4、集中式供水工程设计基本要求4.1供水规模和用水量供水规模，包括居民生活用水量、公共建筑用水量、饲养畜禽用水量、企业用水量、消防用水量、浇洒道路和绿地用水量、管网漏失水量和未预见用水量等，应根据当地实际需求列项，按最高日用水量进行计算。联片集中供水工程的供水规模，应分别计算供水范围内各村、镇的最高日用水量。1）居民生活用水量W = P*q / 1000(m3/d)设计用水居民数P=P0（1+）n+ P1 P设计人口数；P0供水范围内的现状常住人口数，其中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；设计年限内各村人口的自然增长率，不高于12；n 工程设计年限，采用15年。 q最高日居民生活用水定额。最高日 居民生活用水定额主要用（供水条件）四区集中供水点取水，或水龙头入户且无洗涤池和且他卫生设施4055水龙头入户，有洗涤池，其它卫生设施较少5075全日供水，户内有洗涤池和部分其他卫生设施7595全日供水，室内有给水、排水设施且卫生设施较齐全95130注1：贵州地区属于四区，此表仅列四区取值。注2：本表所列用水量包括了居民散养畜禽用水量、散用汽车和拖拉机用水量，家庭小作坊生产用水量。注3：本表中的卫生设施主要指洗涤池、洗衣机、淋浴器和水冲厕所等2）公共建筑用水量可按居民生活用水量的525%考虑，其中村庄510%，集镇1015%，建制镇1025%，无学校的村庄不计此项。3）饲养禽畜用水量只计集体或专业户饲养禽畜用水量，一般只考虑5年发展计划，按饲养方式、种类、数量，根据最高日用水定额计算。4）企业用水量可按居民生活用水量的1015%考虑，对耗水量大，水质要求低或远离居民区的企业用水不应计入。5） 消防用水量按照建筑设计防火规范（GBJ16）和村镇建筑设计防火规范GBJ39的有关规定确定。允许短时间段供水的村镇，当上述14项用水量之和高于消防用水量时，可不单列消防用水量。6） 浇洒道路和绿地用水量经济条件好或规模较大的镇可适当考虑。7） 管网漏损和未预见水量管网漏损可按上述16项用水量之和1025%取值。8） 供水规模供水规模为上述17项用水量之和，即最高日用水量。9） 水厂自用水量常规净水工艺水厂，可按最高日用水量的510%计算。10）人均综合用水指标人均综合用水指标 = 最高日用水量/现状供水人口省内农村饮水安全工程，人均综合用水指标合理范围在0.090.14m3/d。11）集中式供水工程类型划分集中式供水工程类型划分工程类型型型型型型供水规模W（m3/d)W1000010000W50005000W10001000W200W2004.2供水范围和供水方式1）水源水量充沛，条件适宜时，应优先选择适度规模的联片集中式供水。2）有地形条件时，应优先选择重力流方式供水。3）有条件时，应做到全日供水。全日供水比定时供水的管网管径小，投资省，用水方便。4.3 防洪和抗震1）供水工程，主要构建筑物按2030年一遇洪水设计，50100年一遇洪水校核；、型供水工程，主要构建筑物按1020年一遇洪水设计，3050年一遇洪水校核。2）供水工程，主要构建筑物按本地区抗震设防烈度提高1度采取抗震措施；、型供水工程，主要构建筑物按本地区抗震设防烈度采取抗震措施。5、输配水设计5.1泵站设计5.1.1泵站的位置选择泵站的位置应根据供水系统的布局，以及地形、地质、防洪、电力、交通、施工等条件合理确定。在村镇供水工程中主要有取水泵站和加压泵站两种。泵站的形式有地面式、半地下式、井筒式、浮船式等。5.1.2 水泵的选型1）参数确定（1）设计流量Q设计流量Q应为最高日工作时平均取水量，工作时间一般取1620小时。（2）设计扬程H设计扬程H应满足输水终点（净水构筑物、调节水池或最不利点服务水头）最高设计水位的要求，包括泵站吸水井最低水位与输水终点最高设计水位之差H1、泵站内水头损失H2、输水管道水头损失H3及如多台水泵供水时的并联损失H4，及：H=H1+H2+H3+H4注：、泵站内水头损失H2包括泵站内管道、阀门、管件等损失之和；输水管道水头损失H3包括管道沿程损失和局部损失之和，局部损失可取沿程损失的5%10%；多台水泵供水时的并联损失H4一般取设计扬程的10%。2）水泵机组选择水泵机组的选择应根据泵站的功能、流量变化、进水含沙量、水位变化、水压要求及水泵的流量扬程特性曲线综合确定。一般情况选择的泵型有：离心泵（包括单吸单级、双吸单级、单吸多级）、管道泵、潜水泵、深井泵等，在选泵时应注意：（1）水泵的性能和水泵组合，应满足泵站在所有正常运行工况下对流量扬程的要求，平均扬程时水泵机组在高效区运行，最高和最低扬程时水泵机组能安全、稳定运行。（2）多种泵型可供选择时，应进行技术经济比较，尽可能选择效率高、高效区宽、机组尺寸小、管理和维护方便的水泵。（3）尽可能考虑备用泵。（4）电动机选型应与水泵性能相匹配，当电机功率大于37kw时应考虑设软启动。5.1.3水泵的进出水管设计1）进水管的流速宜为1.01.2m/s，出水管并联前的流速宜为1.52.0m/s。2）进水管不宜过长，水平段应有向水泵方向向上的坡度，应设检修阀。3）水泵出水管上应设渐放管、伸缩节、压力表、工作闸阀（或蝶阀）、单向阀和检修闸阀。5.1.4 水泵安装高程确定水泵安装高程应满足吸水井最低水位时水泵能正常吸水，如条件允许情况下，尽量采用自灌式，在条件不允许时，泵轴与吸水井的最低水位差也应控制在2.0米以内，深井泵除外。5.1.5安全装置设计1）应在泵站内的出水管上设分段关闭的液控蝶阀、多功能水泵控制阀、缓闭止回阀、安全泄放阀或其他水击水锤消除措施。2）应在泵站外的出水管上相应设置自动排（进）气阀。3）泵站出水管、阀门及管件的压力等级一般情况为工作压力的1.5倍，当输水管到较长（5.0km以上）、提水扬程较高（180m以上）时应根据水锤水击安全计算合理确定。其余参照泵站设计规范（GB/T 50265）。5.2 输水管道设计5.2.1 设计流量输水管道设计流量按最高日工作时用水量确定。5.2.2 管线选择1）整个供水系统布局合理，尽量缩短线路长度。2）少拆迁，少占农田。3）管道尽量埋设，尽量避免急弯、大的起伏、不良地质、河流等障碍物。4）充分利用地形，优先采用重力流输水。5.2.3 管道布置1）一般按单管布置，输水距离长时，可适当增大调节构筑物容积。2）管道凸起点，设自动排气阀。低凹处设泄水阀。3）重力流管道，地形高差超过60并有富余水头时，应设减压设施。5.3 配水管道设计5.3.1 设计流量1）向高位水池输水时，设计流量按最高日工作时用水量确定；向无调节构筑物的管网输水时，设计流量按最高日最高时用水量确定。 2）管网中所有管段的沿线出流量之和应等于最高日最高时用水量，跟管段的沿线出流量，根据人均用水当量和各管段用水人口、用水大户的配水流量计算确定。5.3.1 管网布置1） 配水管网应合理分布于整个用水区，线路尽量短，干管应以较短距离引向用水大户。2） 配水管网一般布置成树枝状，规模较大的镇，有条件时，可布置成环状或环、树结合的管网。3）管道凸起点，设自动排气阀。树枝状管网末梢，应设泄水阀，干管分段及各级支管上应设检修阀。4）地形高差较大时，应考虑加压或减压设施。5）根据村镇具体情况，设置消火栓。5.3.2 管道附属设施室外管道附属设施包括：排气阀、减压阀、消火栓、检修阀、泄水阀、排空阀、水表等，均应设置在阀门井内。压力输（配）水管在管线的高处和倒虹管两侧，一般应有进气阀和排气阀。管线竖向平缓时，宜间隔1000m左右设置一处通气设施。输（配）水管在管线低处应有直径为输水管直径1/3的排水管和阀门。当管线长度小于3km时，间距可为11.5km；当管线长度310km时，间距可为22.5km；当管线长度1020km时，间距可为34km。5.4 管材选择1）地埋管道，应选用PE或UPVC给水塑料管。2）明设管道，应选用钢管、球墨铸铁管等金属管道或混凝土管。3）管道设计内水压力，可按下表确定。 不同管材的设计内水压力 单位：Mpa管材种类最大工作压力P设计内水压力钢管PP0.50.9塑料管P1.5P铸铁管P0.52PP0.5P0.5混凝土管P1.5P注1：塑料管包括聚乙烯管、硬聚氯乙烯管、聚丙烯管等;铸铁管包括普通灰口铸铁管、球墨铸铁管等；混凝土管包括钢筋混凝土管、预应力混凝土管等注2：最大工作压力应根据工作时的最大动水压力和不输水时的最大静水压力确定5.5 管道水力计算1）输配水管道设计流速，宜采用经济流速。2）管道水头损失，包括沿程损失和局部损失。沿程损失计算公式：h=i*L，局部损失按沿程损失的10%计算。钢管、离心球墨铸铁管水力计算公式：i=0.000912(1+0.867/v)0.3v2/dj1.3UPVC、PE管水力计算公式：i=0.000915Q1.774 /dj4.774其中：i水力坡降；dj管子的计算内径（m）；Q计算流量（m3/s）。v管内流速（m/s）。5.6 调节构筑物1）调节构筑物的有效容积，可按最高日用水量的4060%确定。2）型供水工程的清水池、高位水池的个数或分隔数，应不少于2个，并能单独工作和分别泄空。3）清水池、高位水池应加盖，周围及顶部覆土。4）水池应设进水管、缢流管、出水管、排空管、通气孔、检修孔。6、净水设计6.1 水厂总体设计6.1.1 厂址选择1）充分利用地形高程，使整个供水系统布局合理，能耗降低。2）不受洪水、内涝威胁，排水方便。3）卫生环境良好，便于设立防护地带。4）少拆迁、少占农田。6.1.2 生产构筑物于净水装置布置1）应按净水工艺流程顺流布置。2）多组净水构筑物宜平行布置切配水均匀。3）构筑物的竖向布置，应充分利用原有地形坡度，优先采用重力流布置。6.1.3 水厂平面布置1）生产构（建）筑物和生产附属建筑物，宜分别集中布置，生活区与生产区分开。2）加药间、消毒间应分别靠近投加点，宜设在水厂下风处，并与办公、居住区保持一定安全距离。3）充分考虑绿化，新建水厂绿化面积率应不少于20%。6.1.4 水厂内管道布置1）生产构筑物间的连接管道应短且顺直，避免迂回，并设置超越管。2）排水系统按重力流设计，构筑物的排水、排泥可合为一个系统，生活污水管道应另成体系。3）自用水管线应自成体系，加药管道布置应便于检修、更换。4）出厂水总管应设计量装置，必要时，进厂水总管也应设计量装置。6.2 净水工艺设计6.2.1净水工艺选择1）水质良好的地下水，可只进行消毒处理。2）原水浊度长期不超过20NTU、瞬间不超过60NTU，可采用慢滤加消毒或接触过滤加消毒的净水工艺。3）原水浊度长期低于500NTU、瞬间不超过1000NTU，可采用混凝沉淀（或澄清）、过滤加消毒的净水工艺。4）原水含沙量变化较大或浊度经常超过500NTU时，可在常规净水工艺前采取预沉措施；高浊度水应按高浊度水给水设计规范（CJJ40的要求进行净化。6.2.2净水工艺设计此部分另有专门介绍。6.2.3 净水器选择净水器只是水处理构筑物的一种型式，适用于处理水量较小的，且原水浊度较低，变化不大的型供水工程。1）原水浊度长期低于500NTU、瞬间不超过1000NTU的水净化，可选择将絮凝、沉淀、过滤工艺组合在一起的一体化净水器。2）原水浊度长期不超过20NTU、瞬间不超过60NTU，可选择接触过滤工艺的净水器。3）压力式净水器应按工作压力的1.5倍选择净水器。6.2.4 消毒1）消毒剂可采用液氯、二氧化氯、次氯酸钠、漂白粉等，紫外线消毒成本高、无持续作用，只适用于无配水管网的小水厂。2）消毒剂宜在滤后投加，应与水充分混合，接触时间不少于30分钟。3）采用氯消毒时，出厂水游离性余氯不应低于0.3mg/L，管网末梢水游离性余氯不应低于0.05mg/L；采用二氧化氯消毒时，出厂水二氧化氯量不应低于0.1mg/L，管网末梢水游离性余氯不应低于0.02mg/L。7、劳动定员及制水成本分析7.1 劳动定员参照村镇给水设计规范及村镇供水站定岗定员标准，并结合工艺要求，按照因事设岗、以岗定员、精简高效的原则。产水量2001000（m3/d），岗位定员人数37人。产水量10005000（m3/d），岗位定员人数1227人。一般农村水厂岗位设置为：1.单位负责岗位2.安全生产岗位3.会计岗位4.出纳岗位5.收费岗位6.计量抄表岗位7.制水岗位8.建筑物管道与水表安装岗位。业务相容的岗位可合并，也可一人多岗，但会计与出纳、超标与收费不得兼岗。7.2 制水成本1）水资源费E1(或原水水费)E1= Q/ Kd365t Q最高日供水量+水厂自用水（m3/d）Kd用水量日变化系数t-原水单价(元/m3)2）动力费E2E2 = QHd/（Kd）（36524）/（10286.4）= 0.994QHd/（K1）Q最高日供水量（m3/d）H计算总扬程（m,包括一级、二级和加压泵站的全部扬程）d电费单价（按一般工业用电当地最新规定价）水泵和电机的效率（%，一般为70%75%）Kd用水量日变化系数自流工程无电力提水过程，费用不计。3）药剂费E3药剂费E3 = （ Q365）/（106Kd）（a1b1+a2b2） Q最高日供水量（t/d） Kd日变化系数，取1.15 a1混凝剂平均投加量（mg/L）b1混凝剂单价（元/t）a2消毒剂平均投加量（mg/L） b2消毒剂单价（元/t）4) 工资福利费E4E4 = AN（元/年）A-职工平均工资福利(元/年)N劳动定员（人）5) 折旧提成费E5E5 = SPS