淳化县固贤镇咀头村供水工程设计报告

淳化县固贤镇咀头村供水工程设 计 报 告一、综合说明1、概况淳化县固贤镇咀头村位于县城东部、距固贤镇5公里，全村共244户,811人，耕地面积2184亩，其中果园面积660亩，2013年人均纯收入8198元。该村地平路畅，固洪公路穿村而过，交通十分便利。该村地处固贤镇东南部且三面环沟，村内有七十年代滑坡形成的水库一座，但已年久失修处于报废状态。随着新村建设规模不断扩大，农村基础设施的建设，农业产业结构不断调整，该村生产生活用水供需矛盾日渐突出，现已无有效保障。该村现有深井1眼，由于地下水长期开采，近年来该井水位不断下降，水量逐渐减少，无法维持现有群众生产生活用水和该村产业发展，为此解决该村生产生活用水问题迫在眉睫。受淳化县扶贫农发办委托，我院承担了“淳化县固贤镇咀头村供水工程”初步设计工作，在现场勘测和调查的基础上，依据村镇供水工程技术规范（SL3102004）室外给水设计规范（GB11386）和陕西省村镇供水工程初步设计要点等设计规范、规程，完成了“淳化县固贤镇咀头村供水工程”初步设计报告的编制。2、工程建设条件咀头村属暖温带大陆性季风气候，气候特点为春夏秋冬四季分明，春季温和少雨，夏季炎热，秋季湿润，冬季干燥，多年平均气温9.8，极端最高气温39.4，极端最低气温-23，多年平均无霜期183天，多年平均降水量606.8mm，最多902.2mm，最少346.1mm。降水年内分配不均，每年7、8、9三个月降水量占全年降水量的53%。该村地处鄂尔多斯地台南缘皱褶带上，地势由西北向东南倾斜，地层构成以第四纪以来的风积黄土为主，黄土层厚度多在100米以上，且三面环沟，地下水资源贫乏，近些年来利用的深井水量有下降趋势，再无开采地下水的条件。拟利用地表水为该村解决水源。经勘测调查，该村北龙虎沟现有泉眼三处，且相距在100米之内，三处泉水汇流后多年平均常流量为0.0056m3/s，且水质清冽甘甜。经有关部门水质化验该泉水富含多种矿物质及微量元素。经实测枯水期三处泉水最小常流量0.0055 m3/s，水量满足该村生产生活用水需求。取水处选择在咀头村北龙虎沟口。3、供水范围及供水规模“淳化县固贤镇咀头村供水工程初步设计”主要解决固贤镇咀头村811口人的人饮和100亩樱桃园灌溉以及3000余头牲畜的用水问题。二、水资源评价及供需平衡分析1、 水资源概况咀头村三面环沟，地下水资源贫乏，近些年来利用的深井水量有下降趋势，再无开采地下水的条件。拟利用地表水为该村解决水源。经勘测调查，该村北龙虎沟现有泉眼三处，且相距在100米之内，三处泉水汇流后多年平均常流量为0.0056m3/s，且水质清冽甘甜。经有关部门水质化验该泉水富含多种矿物质及微量元素。经实测枯水期三处泉水最小常流量0.0055 m3/s，2、需水量预测本工程主要解决固贤镇咀头村811口人的人饮和100亩樱桃园灌溉以及3000余头牲畜的用水问题。（1）生活与工业用水需水量预测定额主要参照陕西省行业用水定额，因为本村水源贫乏，考虑部分高效农业生产灌溉用水，优先满足生活与工业用水。经调查该村没有企业，不考虑工业用水。灌区设计水平年生活及工业需水预测现状年(2014年)设计水平年(2019年)数量需水标准日需水量m3数量需水标准日需水量m3农村人口811人40L/日.人32.44900人50L/日.人45.00牲畜3000头40L/日.头120.005000头40L/日.头200.00合计152.44245.00（2）灌溉需水量计算本工程规划灌溉面积为100亩樱桃园，采用滴灌技术。灌溉设计参数及灌水定额计算如下：灌水定额计算按照下式计算；土壤田间持水率（重量）：0田22%；计划湿润层深度：H0.60（m）。适宜土壤含水率上下限（占田间水率）0max、0min0max90%0田22%90%19.8%0min65%0田22%65%14.3%灌溉水利用率：95%土壤湿润比：P0.4滴灌灌水定额：M1000rdHP(0max-0min) /h 10001.320.600.4(19.8%-14.3%) /90% =19.36(mm)12.92（m3/亩）樱桃园滴灌面积100亩，滴灌灌水定额12.92m3/亩，总需水量1292 m3，灌水时间定为8天，日灌溉需水量161.5 m3/日。（3）水资源供需平衡情况咀头村设计水平年共有900人，牲畜5000头，设计滴灌面积100亩。经计算分析，中等干旱年高峰期日共需水406.5立方米，其中：生活用水245立方米，农业灌溉需水161.5立方米。3、设计水平年水资源供需分析在中等干旱年情况下，经实测枯水期咀头村北龙虎沟三处泉水最小常流量0.0055 m3/s，日抽水时间按22小时计算，则日可供水量440立方米，高峰期日需水406.5立方米，日富余水量33.5立方米。通过工程的实施，可满足咀头村811口人的人饮和100亩樱桃园灌溉以及3000余头牲畜的用水问题。三、工程设计（一）、抽水站工程设计1、水源及水质水源引用咀头村北龙虎沟三处泉水，经实测枯水期最小常流量0.0055 m3/s，水量满足用水需求。因此，选择咀头村北龙虎沟三处泉水水源水量是有保证的。水质：根据水质化验资料分析（水质化验资料附后），各项主要指标符合生活饮用水标准。且富含多种矿物质及微量元素，是理想的饮用水源。此水源为泉水，上游无任何污染，本次设计工艺流程为，在泉眼处用砼对泉眼进行封闭，利用110PE管将泉水引至抽水前池，以防泉水污染及汛期洪水与泉水混合使泉水浑浊。2、抽水站站址选择布置经过现场勘测，抽水站站址选择在清峪河支流的咀头村北龙虎沟沟口，河流中心的岩石上。站址高程649.45米，站址选在河床岩石上，岸坡较缓，水源水位变幅不大。经校核计算，满足50年一遇的泄流量的防洪标准。3、抽水站设计流量确定设计方案：在咀头村北龙虎沟取三处泉水为水源，依据室外给水设计规范（GBJ13-86）和陕西省村镇供水工程初步设计要点的规定。用地表水作为饮水工程供水水源时，其设计枯水期流量的保证率不低于90%，根据该沟道泉水常流量实测资料，枯水期日平均流量为0.0055 m3/s，可满足日供水能力406.5m3/d的需要。设计抽水流量确定为20 m3/h。水面高程647.45米，塬面水塔水面高程854.19米。4、抽水站设计扬程计算经测量抽水站至高位水塔地形扬程206.74m，管坡长度1290m。抽水站至300m3蓄水池地形扬程195.14m, 水塔至300m3蓄水池管道长度1670m。为了便于抽水运行管理，确定选用潜水泵抽水，查潜水泵产品样本，初选200QJ20270/2030kW潜水泵，上水管配套3吋钢管600米,90PE塑料管2360米。设计扬程计算（1）至高位水塔设计扬程计算H设= H地+ H损H损= H沿损+ H局损H沿损= H钢管损+ H塑管损=3.76+12.650.69 =30.93（m）H局损查潜水泵产品样本为0.4m；H损= 30.93+0.4 =31.33（m）3.70潜水泵产品样本，每百米钢管的损失扬程（m）。12.65查塑料管损失扬程，每千米塑料管的损失扬程（m）。H设= 206.74+31.33 =238.07（m）（2）至蓄水池设计扬程计算H设= H地+ H损H损= H沿损+ H局损H沿损= H钢管损+ H塑管损=3.76+12.65（0.69+1.67） =52.05（m）H局损查潜水泵产品样本为0.4m；H损= 52.05+0.4 =52.45（m）3.70潜水泵产品样本，每百米钢管的损失扬程（m）。12.65查塑料管损失扬程，每千米塑料管的损失扬程（m）。H设= 195.14+52.45 =247.59（m）5、水泵机组选择根据设计扬程计算结果，取抽水站设计扬程为至蓄水池设计扬程计算均能满足高位水塔扬程需要。故初选的200QJ20270/830kW潜水泵符合设计扬程要求，按照抽水站设计流量，确定选择200QJ20270/830kW潜水泵1台。配套3吋上水钢管600m, 90PE塑料管2360米。6、机组管路布置及建筑物根据所选水泵和配套管道，上水管道布置沿管坡埋设一路，设置镇墩13个。7、电气设备选择（1）高压电气设备选择 变压器选择S=（K1P1/cos）+P2K2 =（130/0.860.89）+40.9 =42.79（kVA）式中：S变压器容量（kVA）；表示同时投入运行的电动机功率之总和；K1电动机负荷系数；P1电动机额定功率（kW）；电动机的效率；cos电动机的功率因数；P2照明用电总功率（kW）；K2照明用电同时系数，一般取0.80.9。按计算的变压器容量，查变压器产品样本目录，选择变压器型号及规格为：S11-M-50kVA/10kV全密封配电变压器1台。 变压器高压侧保护设备选择根据所选变压器容量50kVA，高压侧电压10kV，选择：跌落式熔断器：RW710/50 A 3只阀型避雷器： FS410kV 3只 主结线设计根据地形条件，确定变压器安装在塬畔管理站院内，采用双杆柱上式变电台。在变压器旁建1间配电房，变压器低压侧出线直接引入配电房内低压配电屏的主母线上，从低压配电屏引出一条支路至软启动控制柜，再用低压地埋电缆引至沟下抽水站，向抽水机组供电。（见抽水站电气主结线图）（2）低压电气设备选择 低压配电屏选择根据配套动力一台30kW电机，选择：低压配电屏：BSL 10 型 1面 起动器选择根据所选潜水泵配套电动机功率30kW，选择软启动控制柜RQG30kW 1面。 潜水泵电动机引线选择潜水泵电动机引线，根据地形条件，设计采用地埋电缆。根据该抽水站架设专用变压器，供电电压较高的实际情况，潜水泵运行时，电机端电压降不大于额定电压的5 %便可正常运行。按下列公式计算电缆截面积：S=M/Cu% =301000/835 =72.3（mm2）式中：S电缆截面积，mm2；M负荷距（kWm），即输送有功功率P（kW）和输送距离l（m）的乘积；C电压损失计算常数，铜导线83；u%电压损失的百分值。根据计算结果，选择电缆型号及规格为：VV型370（mm2）铜芯电缆。8、10kV架空线路（1）电线截面的选择按输电容量35kW，输电距离0.6km，查小型水利手册（下册）P622页 表7-3-5，选出电线的型号和截面为：LGJ25mm2钢芯铝线。（2）电杆和档距的选择根据本地区的气象和地质条件，架空电线的型号和规格，电杆选用梢径17cm，长10m的园形水泥杆，因为地形平坦，最大档距选为80m，满足架空电线最大弧垂点对公路地面的距离不小于7.0m的要求。9、建筑物设计（1）引水渠及进水前池泉水引水采用110PE管道直接引至抽水前池，具体布置形式详见设计图。抽水站前池设计为长方形，侧向进水，池深3.0m，池长4.0m，池宽2.6m。C25钢筋砼结构，池底部凿打1.01.0米，深2.5米的吸水坑。底部共浇筑锚杆20个。池顶盖用C25钢筋混凝土封闭并设一检修孔高出池顶盖1.0米以防洪水混入池中污染泉水。具体结构尺寸详见设计图。（2）管坡工程整个管坡总长600米，由于地形限制，管坡坡比设计为变坡1：1.36-1:7.77。为防止突然断电而产生的水锤压力，对机组造成破坏，设计13个砼镇墩，整个管道埋入管坡地面下不小于0.8米处，具体尺寸详见设计图。管坡边坡为原状土，确定两侧开挖边坡为1：0.3。根据实测的管坡纵断面图，管坡底宽取0.7米。（二）管理站工程设计管理站设计建在塬面距沟畔450m处，总面积300.0。建筑面积77.15，二间为管理房，一间为配电房，管理站东西长20米，南北宽15米，设围墙、大门及院内绿化。详见设计图。（三）供水系统设计1、供水构筑物设计为保证咀头村人畜饮水，由于受地形条件的限制，本次设计确定人饮供水采用高位水塔供水，以保证人饮管道末端有足够的压力。由抽水站直接供水到水塔，水塔塔身高24米，池容积30 m3圆形结构，采用国家建筑标准设计图集定型设计图（详见设计图）。考虑到樱桃园灌溉，确定在利用村西制高点原修建的300 m3蓄水池，蓄水池供水由抽水站经管理站院内闸阀转换直接供给。蓄水池距管理站1920米，由计算得出供水管道选择为90mm的PE管材。详细结构尺寸见设计图。2、输水管道设计（1）系统总体布置因村人饮管道现已基本埋设到位，只需将高位水塔出水口连接至村人饮管道即可。樱桃园灌溉采用滴灌进行灌溉。滴灌系统采用如下结构：水源（蓄水池）网式过滤器干管一级支管二级支管毛管。系统田间工程由干管引水至支管，田间管网根据地形按干管、支管、毛管三级布设，干管地埋固定式布设。系统布置干管1条，自西北部地形最高点的蓄水池（水源由抽水站经管理站闸阀转换直接供水）由东南方向向灌区辐射。干管1条，埋深1m。一级支管垂直干管布设，长度控制在200300m之间，间距90m，一级支管上布设出水栓，间距50米，单向供水。二级支管与出水栓连接，在二级支管上布置快速接头连接毛管（滴灌管），长50m，间距4m，外径16mm，工作压力1.0MPa，滴头流量2.2L/h。田间管网包括一、二级支管和毛管。每条一级支管及所属毛管组成一灌水小区。每行果树布置一条滴灌管，二级支管应尽量垂直于作物种植行布置，毛管尽量顺作物种植行布置，并与等高线平行，以保证灌水均匀。一级支管进口安装主控闸阀一个，并设120目过滤器一只。（2）管径确定 高位水塔至人饮管道，输水管道全长100m，沿程未有分流管段，设计输水流量Q=245m3/ d，水头损失计算公式为：i=0.000915Q1.774/D4.774，查管道水力计算表，水头损失0.48m，选取内径为110mmPE管材。该段地形高差29.14m，经计算自由水头为28.66m。查PE给水管材表，确定选用外径110mm的PE管材。樱桃产业园位于咀头村中部，其规模为100亩，采用滴灌技术，日供水161.5吨，输水管道干管全长2800m。沿程未分流，只起输水功能，管道设计流量Q=161.5m3/ d，查管道水力计算表，选取内径为100mmPVC管材。一级支管垂直干管布设，长度控制在200300m之间，间距90m，一级支管上布设出水栓，间距50米，单向供水。二级支管与出水栓连接，在二级支管上布置快速接头连接毛管（滴灌管），长50m，间距4m， 则支管设计流量Q=2420 L/h。查PE给水管材表确定取外径50mmPE规格的管材。田间滴灌管采用16mmPE内镶滴灌管，滴灌管工作压力为1.0Mpa，滴水流量为2.2L/h。（3）管沟设计该区冻土层深度较小，但管道走向多为田间，为保证管道安全，根据管道直径及安装方便，管道开挖宽度取0.7m，最小深度为0.9m，开挖深度见管道纵断面图。（4）闸阀井设计在管理站、供水池、高位水塔出水口设计闸阀井3座，在四条一级支管首端设闸阀井4座，以便于管理检修。闸阀井设计为园形，具体结构尺寸详见设计图。四、工程投资预算1、预算编制依据：本工程投资预算编制依据省计委陕计项目（2000）1045号文颁发的陕西省水利水电工程概预算编制办法及费用标准、陕西省水利水电建筑工程预算定额、陕西省水利水电设备安装工程预算定额和陕西省水利水电工程施工机械台班费定额（1996）及省发改委陕发改项目（2009）821号文批复的陕西省水利水电工程概预算编制办法及费用标准（2000版）调整意见的有关规定进行编制。2、定额依据：建筑工程：执行本建筑工程预算定额（2000）及（2000版）调整意见。 设备安装工程：执行本设备安装工程预算定额（2000）及（2000版）调整意见。 施工机械台班费：执行陕水计（1996）140号文件颁发的陕西省水利水电工程施工机械台班费定额，一类费用调整系数取1.15进行计算。3、基础单价：人工费单价：按编制办法及费用标准（2000版）调整意见规定计算：技工46元/工日，普工38元/工日。材料预算单价：主要材料按编制办法及费用标准（2000）中规定价进入单价，预算价和规定价之差计入税金后以价差计算进入工程单价，工程单价计算中，次要材料按市场调查价确定。4、工程单价：直接费：建筑工程按本工程的工料单价计算，安装工程根据编制办法及费用标准（2000）中的规定，按本工程工料单价进行调整计算，其它直接费按编制办法及费用标准（2000版）调整意见中规定。其它直接费建筑工程取7%，安装工程取8.2%。间接费：按编制办法及费用标准（2000）中规定计算，以人工费为取费基础，费率为：土方工程40%，石方工程55%，砼工程140%，辅助工程75%，设备安装工程150%。利润、税金：依据编制办法及费用标准（2000）中规定计算：利润为4%，税金3.22%。5、工程投资预算：本工程预算总投资149.80万元。五、工程施工1、施工条件工程区位于咀头村、固洪公路穿村而过，交通条件十分便利。工程占地采用征用或租赁解决，所用材料可就近购买，工程使用水电就近接入，有固贤镇政府和咀头村委会的大力支持，使该项目具备良好的施工条件和社会环境，可确保工程的顺利实施。2、施工方法抽水站施工应根据设计，严格按照泵站施工规范（SL234-1999），泵站技术规范（SD204-86）,给水排水管道工程施工及验收规范（GB5026897），电气装置安装工程低压电气施工及验收规范（GB502496）的要求进行施工。塬面水池及抽水站进水池施工方法。水池由基础、池壁、池盖及进出水管附件组成。基础开挖采用人工辅助机械开挖，基础开挖前，应按工程总平面图及标高认真做好定位、放线工作，明确进水管方位。基础开挖时，应根据设计图纸和设计要求施工。基础混凝土施工采用机械拌合，人工小斗车入仓，混凝土浇筑沿两个以上方向向中线合陇，浇筑时宜快速连续作业，尽量不留施工缝。砖砌结构采用人工砌筑，砌筑工艺严格按照砌体工程施工质量验收规范（GB50203200）要求进行。砌筑时应满铺砂浆，灰缝要饱满、平直、厚度均匀、厚度为10mm，砖石要上下错缝搭砌，接茬牢固。管道施工方法管道施工包括管槽开挖、管道铺设和管槽回填。本工程管槽开挖深度0.9米、宽度0.7米、管槽底部平整，尽量沿路外的一侧布置，以防管道被破坏。管槽回填土内不得含有机物、冻土、砖块及大于20mm的石子。在管道试压前，管顶以上回填土高度不宜小于0.5米，可留出管道接头处0.4米范围内不进行回填。管道试压合格后的大面积回填，宜在管道内充满水的情况下进行。回填时应保持管道同时分层夯实回填，采用机械回填土时，机械不得在管道上方行驶，管道敷设后不宜长期处于空管状态。管道试压对于无阀门等中间连接的管道不宜大于1.0公里，对有中间连接件的管道可根据其位置分布进行试压。采用两种或两种以上材质的管道，应按不同材质的试压要求分布进行试验。对PE给水管道工程，在开始敷设管道长度达到400米时施工单位应立即进行水压试验，通过检验合格后，再继续敷设。3、施工进度计划施工总工期4个月，其中施工准备工作15天，抽水站、管理站、管网施工3个月，调试及竣工验收15天。六、环境影响及水资源保护1、环境影响工程区抽水站进水池在沟道之中，管坡在右岸的坡面上，管理站址距塬畔450米处。当地村民以农业种植业为主，对水质、空气污染较小。工程施工期间由于机械车辆，施工人员进住工地，会导致生产生活废水废弃物增加，噪声污染增强，车辆运输引起粉尘飞扬，这些都对环境产生不利影响，因此需要采取必要的环保措施。（1）施工前应编制施工环保计划，合理安排施工企业布局和场内交通网络，避免施工运输与附近交通发生严重干扰，对污染影响较大的噪声源应尽量安排在离居住区较远的场所，同时应加强施工机械的维护保养，减少废气排放量和油类泄露事故，采取科学施工方案，配备相应的除尘、降尘设备，减少工区的粉尘和飘尘量。（2）设立弃渣区，施工期产生的生产、生活垃圾混合后集中于弃渣场掩埋。（3）在施工人员集中的施工区，建立一