供水工程設計淺析

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［摘要］隨著陜南避災移民搬遷安置項目的實施，集鎮骨架逐漸拉大，人口逐年增加，高灘集鎮現狀供水設施已無法滿足當地居民用水需求，亟需另建高標準供水設施。本文介紹該項目區的集中供水工程設計情況，在介紹用水需求的情況下，針對實際問題介紹集中供水工程設計的基本情況，進行工程的經濟效益分析，結果認為設計集中供水工程可以有效改善高灘集鎮供水問題，并取得較好的經濟效益。

［關鍵詞］農村供水；水資源；效益分析；管網

1工程概況和背景

高灘集鎮位于紫陽縣城西部，距縣城約26km。東邊與高橋鎮交界，南臨任河，西邊與毛壩鎮相鄰。項目區涉及高灘集鎮，高灘集鎮上街安置小區、下街安置小區、集鎮安置三期（供銷社）、畜牧獸醫站安置小區高灘鎮初級中學、高灘鎮中心小學共計規劃5000人。高灘集鎮供水最早建于20世紀80年代，水利局于2010年進行了改擴建，由于受資金限制，僅改造了供水水源，新增了一套一體凈化消毒設備，集鎮供水水源為龍銅巖溝和朱家溝，兩條溝為地表徑流，兩取水點以上流域面積一共3.1km2，僅能滿足當時的現狀供水需求，隨著陜南避災移民搬遷安置項目的實施，集鎮骨架逐漸拉大，人口逐年增加，現狀供水設施已無法滿足當地居民用水需求[1,2]，亟需另建高標準供水設施。高灘集鎮供水工程是一個改善高灘集鎮生產生活環境、促進城關鎮乃至縣域社會和諧發展的基礎建設項目。通過設計將幫助解決原有配水管網已遠遠達不到現有人口供水需求等問題，進一步加快項目區新農村建設步伐[3,4]。

2供水工程設計要點

2.1供水對象及需水量預測。高灘集鎮供水工程供水范圍涉及高灘集鎮安置小區一期60戶300人，高灘集鎮安置小區二期300戶1140人，高灘集鎮安置點三期418戶1337人，高灘集鎮街道社區1442人，高灘中心學校500人，高灘村281人，共計規劃人口5000人。設計用水量包括農村人口用水量、公共建筑物用水量、機關單位用水量及管網漏失與未預見水量。依據《村鎮供水工程技術規范》（SL689-2014），擬定各用水部門最高日用水定額：居民最高日用水定額為90L/人•d，學生公共建筑用水量按居民用水量的15%計列，管網漏失與未預見水量取上述三項用水量合計的152%。結合項目區實際情況，日變系數取1.5，時變系數取2.3。經計算，高灘集鎮供水工程最高日用水量580m3/d，年均用水量為14.1萬m3。2.2區域水資源概況。漁溪河為任河西岸一級支流，發源于安康市紫陽縣、漢中市鎮巴縣交界處的印子山主峰西南側，干流由西向東流經紫陽縣高灘鎮。在高灘集鎮上游2.7km處匯入任河。漁溪河全流域面積51.8km2，主河道長16.2km，河源海拔1618m，河口高程336m，主河道平均比降56.6‰。流域內溝溪密布，大小共有20余條，呈葉脈狀分布于干流兩岸。紫陽縣高灘集鎮供水工程取水樞紐位于漁溪河河口上游5km處，壩址以上流域面積40.4km2，主河道長11.2km，平均比降68.0‰。本工程為供水工程，需對來水量可靠性進行分析。該工程屬小型村鎮供水工程，徑流量年內分配主要作枯水年（P＝95％）時年內月分配計算，分配比采用紅椿水文站典型年徑流分配比例作參證變量計算壩址不同頻率的徑流月分配值。該工程屬小型村鎮供水工程，徑流量年內分配只作枯水年（P＝95％）時年內分配計算，計算得WP=0.45×2580=1161萬m3。2.3供水工程設計。根據《村鎮供水工程技術規范》，本工程為Ⅳ型供水工程。主要建筑物按10年一遇洪水設計，30年一遇洪水校核。根據水源條件、供水范圍，結合當地實際情況，工程取水口位于漁溪河中上游，通過輸水管道自流引水至凈配水廠，經過沉淀、過濾、消毒后，匯水至清水池，輸送至現有配水管網中。供水流程為:取水口→輸水管道→沉淀、過濾池→清水池→現有配水管網。2.3.1取水樞紐設計。取水樞紐由滲渠和河床溢流壩段組成，滲渠垂直于溢流壩。滲渠緊靠溢流壩前緣布置，采用混凝土砌筑，滲渠寬0.6m，高1.5m~2.0m，滲渠長為5.5m，上部采用10cm厚C25砼預制蓋板蓋，滲渠前鋪設砂石反濾料，砂石粒徑上細下粗。河床溢流壩段長度8.51m，壩頂高程507.9m，壩高3.0m，溢流壩堰面采用WES曲線，設計洪水位513.38m，相應的泄洪流量為232.11m3/s；校核洪水位514.31m，相應的泄洪流量293.63m3/s。溢流壩壩型為漿砌石重力壩，壩體采用M7.5漿砌石砌筑；溢流面采用C30鋼筋砼面板防沖，面板最小厚度0.3m；壩體上游面采用0.35m厚的防滲面板，壩基設0.2m厚C15砼地板，以保證壩體與基巖的可靠粘結。根據本工程水源條件、供水范圍、建設周期，供水區與水源地相對高差不大，采用UPVC塑料給水管。本工程設計新打深機井1眼，采用深層承壓地下水源，保證供水率，設計取用深層承壓水，設計井深為150m，單井出水量不小于30m3/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，視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。2.3.2輸水管道設計。水廠取水規模為609m3/d，輸水管道設計引水流量按此設計，為0.00705m3/s。取水口引水高程為505.92m，斜管沉淀池液面高程為462.164m，水位差43.76m，采用重力流輸水管道。輸水管線沿程起伏大，地質條件較好，設計采用單管引水方案，輸水管總長9140m。敷設方式采用地埋，管頂覆土厚度不小于0.8m，管材選用PE管與鋼管。在管道轉彎處設鎮墩，鎮、支墩采用漿砌石結構。根據水力計算，結合標準管材規格，選用壓力等級0.8MPa~2.0MPa的φ125~160PE塑料管，壁厚為6mmDN140鋼管，總水頭損失27.66m。2.3.3凈配水廠設計。水處理工藝采用加藥、沉淀、過濾、消毒處理。凈配水廠分為兩個臺地，地面高程為459.50m和456.00m，主要建筑物有反應沉淀池、重力無法濾池、清水池。源水引入水廠后，經過加藥后進入斜管沉淀池，然后進入重力式無閥濾池，最后經過消毒后進入清水池。2.3.4工程施工設計。高灘集鎮供水工程位于紫陽縣城西南部，距縣城約26km，項目區地形平坦，交通方便，利于施工機械進出場地及材料運輸。施工用電可從附近村網接引至工地，也可采用發電機發電，施工用水從漁溪河取水。工程所用水泥、鋼材、木材等可就近從紫陽縣城或者高灘鎮購買，機電設備、管材通過招標采購，工程區內硬質砌石料和砼用砂礫料均有分布，其質量和儲量基本滿足需求，運距不足1km。主要施工項目有取水樞紐砌筑、凈配水廠施工、管溝開挖、管道敷設、閘閥管件安裝等，工程施工以機械為主，人工為輔。施工程序依次為：施工準備、取水樞紐砌筑、凈配水廠施工、管溝開挖、管道安裝、閘閥井修筑、管道試壓、管溝回填、竣工驗收等工作。計劃于第一年11月施工準備，第一年年12月～第二年年4月全線施工，第二年年5月底前進行通水試驗及竣工驗收，總工期7個月。

3工程經濟效益分析

3.1工程投資概算。紫陽縣高灘鎮集鎮供水工程位于紫陽縣高灘鎮，本工程建筑工程費為327.86萬元，機電設備及安裝工程費為7.63萬元，金屬結構制作及安裝費為14.24萬元，臨時工程費12.09萬元，費用為72.42萬元，基本預備費為21.71萬元，水土保持工程1.5萬元，環境保護工程1.5萬元。靜態總投資為458.96萬元，動態總投資為458.96萬元。3.2工程效益分析。工程以漁溪河作為供水水源，計劃解決高灘集鎮共計規劃5000人。供水規模580m3/d，設計水平年供水量為14.1萬m3。本工程概算總投資458.96萬元。為使工程建設后盡快走上良性運行軌道，且便于管理，實行水費征收制。工程所收的水費主要應用于工程的年運行費用支出，故水價的確定應以當年運行費用為準。根據用水量計算，設計水平年供水量W總＝14.1萬m3/年。供水成本主要包括：水資源費、生產管理人員工資及福利費、藥劑費、維護修理費、折舊費、燃料及動力等其他費用。①人員經費y1：定員2人，按1.5萬元/人計，y1＝3.0萬元；②辦公費y2：按0.5萬元/人計，y2＝1.0萬元；③工程維修費y3：按投資的1％計，y3＝4.59萬元；④藥劑費y4：根據供水量按0.05元/m3計，y4＝0.71萬元；⑤水資源費y5：按0.2元/m3計，y5＝2.82萬元；⑥其它費用y6：取①～⑤之和的10％計，則y7＝1.21萬元；年運行費y＝y1＋y2＋y3＋y4＋y5＋y6＝13.33萬元。成本C＝年運行費y＋年基本折舊費Z，年基本折舊費Z＝K×0.7×0.05＝16.06萬元。則成本C＝y＋z＝29.4萬元。由以上計算可得，供水成本R=C/W=2.09元/m3。該項目為群眾公益性事業工程，其效益主要為國民經濟社會效益，不同于企業盈利性質。工程建成后收益為水費收入，收入主要用于維護企業運營發展。根據經濟現狀和現有類似工程收費標準，按2.5元/m3計算，年財務收入35.25萬元，而年成本29.4萬元，收大于支，故財務方面合理可行。由于該項目效益主要為國民經濟效益，財務收益相對較小，故不進行財務動態分析計算。綜合以上初步分析計算表明，工程不但社會效益顯著，售水價格合理，群眾能夠接受。本工程總運行成本為29.4萬元，初步核定經營水價為2.5元/m3，據此確定本項目的供水盈虧平衡點為11.76萬m3/年。

4結論和建議

根據水價分析計算的國民經濟、環境影響評價和水土保持的結果，以及項目區經濟發展現狀來看，高灘集鎮供水工程投資收益率較高，投資回收年限短，同時該項目各項設計合理可行。高灘集鎮供水工程將切實改善飲水困難群眾的飲水條件和生存環境，保障群眾飲水安全，保障農業和農村經濟用水安全。

參考文獻

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[4]曾凡珺.淺談農村供水運行管理[J].中國新技術新產品,2014,(1):139-141.

作者:覃小菊 單位:陜西省紫陽縣水利