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集中供水的工程设计论文
1工程概况和背景
南阳镇强家村位于扶风县城东北约22.0km处，地势北高南低，海拔高程在700m左右。项目区地处内陆，属暖温带大陆性气候区。项目区涉及人口2748人、773户。共有耕地4800亩，人均耕地1.75亩，农作物种植种类以小麦、玉米为主，经济作物有苹果、辣椒等。除传统的家庭散养外，养殖业有了一定的发展，强家村现有百头以上猪场2个，2009年农民人均纯收入3800元。项目区内目前无统一供水工程设施，群众饮水主要以村内原有的一口农用机井和从邻村拉水为主。逢农忙、雨雪天，群众吃水问题显的尤为突出，农用机井由于取用的是浅层地下水，现状供水能力只能满足基本生活要求，无法满足项目区经济发展和群众生产生活水平发展对水的更高需求。随着项目区社会经济的迅速发展，人口的不断增长，群众生活用水量和养殖业用水量增加，现有的供水方式已远远不能适应新农村快速发展要求，按照国家实施饮水安全“十一五”规划要求，设计新建区域集中供水工程已势在必行。
2集中供水工程设计要点
2.1供水对象和需水量预测
供水区设计供水人口2889人，设计供水面积3.0km2。项目区现状水平年为2009年，设计水平年为2019年，远期设计年为2029年。项目供水区涉及强家村的6个村民小组，现状供水人口2748人，设计供水人口2889人。通过对供水范围用户的实地调查了解情况，结合供水工程实际情况和村民生活习惯与用水状况，综合考虑项目区未来经济发展状况，根据相关规定确定有关用水参数。其主要参数如下：居民生活用水量W=Pq/1000，其中P为设计用水居民人数2889人；q为最高日居民生活用水定额，结合当地具体情况取均值60.00L/d人，所以最终W=2889×60.00/1000=173.34m3/d。由于缺乏资料，根据规范建议的范围，考虑当地发展情况，公共建筑用水量取居民生活用水量的10%，计算得W×10%＝17.33m3/d。结合当地发展情况，管网漏失水量和未预见水量之和=按上述用水量之和的10%取值=19.07m3/d。根据上述计算确定最终供水规模（即最高日供水量）=居民生活用水量+公共建筑用水量+管网漏失水量及其它未预见用水量=209.74m3/d；最高日平均时供水量＝8.74m3/h；最高日最高时供水量Qmax=khQcp=21.85m3/h；年平均供水量Qa=365×Qd/kd=5.10万m3。预测到2019年，项目区设计日最大需水量209.74m3/d。
2.2区域水资源概况
强家村无地表水源，项目区内的浅层水水质污染较严重，已不能做为饮用水源。可选用的水源主要为深层地下水，浅层地下水主要受大气降水及地表水灌溉入渗补给，浅井涌水量一般为10m3/h~25m3/h，潜水储藏量较丰富；承压水主要受上游河流径流及洪积扇底部地下水径流补给，深井涌水量一般为30m3/h~40m3/h，含水层岩性为砂砾石，承压水顶板埋深120m~130m，承压水储藏量丰富。项目区深层承压地下水水质良好，没有超采。从当地实际出发，确定以深层承压水为水源，根据水文地质资料及邻村已成井数据分析，打180ｍ深机井，水泵安装深度140ｍ，出水量大多可在40m3/h～45m3/h左右，其水质符合二级标准，可以以地下水作为项目区供水水源。项目区开采模数为3.30万m3/km2，补给模数2.82万m3/km2。该区地下水年总补给量3.0km2×2.82万m3/km2=8.46万m3，可开采量3.00km2×3.30万m3/km2=9.90万m3，该区年均需水量5.10万m3。因此，到2019年该区地下水可以满足供水工程需要。
2.3集中供水工程设计
为了改善项目区现状，实行统一集中供水，主供强家村全部生产生活用水，按照可持续发展原则，保证乡村居民饮用水的安全性，在水源统一规划设计的基础上，近远期相结合，并为以后的发展留有余地。本工程总体布置按水源选择方案，采用深层承压地下水水源，新建清水池作为调蓄设施，用户利用变频调速恒压设施供水，按树枝状布设管网。
2.3.1水源工程设计
本工程设计新打深机井1眼，采用深层承压地下水源，供水保证率高。本次供水设计最高日供水量为210m3,根据地下水资料，结合本次取水要求，打配1眼机井日供水量可以满足供水需求。设计取用深层承压水，设计井深为180m，单井出水量不小于40m3/h。设计为管井,井孔成孔直径600mm，井壁结构为φ250mm砼井壁管，滤水管采用定型配套产品，含水层厚度按井深度的30%左右考虑，滤料为φ4mm～8mm砾石，要求级配合理。根据已成井资料，该区域深层承压水层静水位埋深130m，动水位埋深80m，单井出水量40m3/h～45m3/h。本次设计配套200QJ32-195/15潜水泵1台，水泵安装深度140ｍ，每小时抽水量32m3，功率30kw。
2.3.2输水线路及管材选择
本设计输水线路按树枝状布设两条独立系统。输水管线管材选择：本次设计通过对PE管、钢管、球墨铸铁管、UPVC管比较分析可以看出，UPVC塑料给水管自重小，韧性好，适应性强，基础费用和安装难度小，管径相对较小，单位综合造价低。钢管的使用寿命在很大程度上取决于钢管内外防腐层的材料和施工质量。球墨铸铁管易结垢，钢度大，有内衬可使用30年以上，选用管径较大，安装费用较高。PE管综合造价相对UPVC塑料给水管偏高。通过分析比较，本次设计选用UPVC塑料给水管作为主要管材。本工程主管网布置根据农户居住情况，管网布设两条，管径为Φ110mm~Φ32mmUPVC管,主支管网总长13.57km。
2.3.3配水系统及管道布置
根据项目区用水现状和近远期发展规划，为提高供水可靠性，采用清水池调蓄，变频调速恒压设施加压供水，配水管网设计管材选择UPVC塑料给水管，管网以树枝状为主布设，使项目区配水管网满足日供水210m3的要求。在输、配水管网建设过程中，与管网配套的阀门、阀门井等附属设施也应同时建设，保证管网的安全供水，便于管网的维护和管理。为便于供水管网管理，根据管网运行情况分别设置检修阀门，阀门布置位置结合重点配水支管及村组居住情况设置。管网最不利点的服务压力按0.09MPa水柱设计。该工程最高日用水量为210m3/d,故主管道设计流量为Q=210×2.5/24=21.85m3/h=6.07L/s。支管网流量根据人均用水权值和各管段用水大户配水流量计算确定。管道设计经济流速0.6m/s～1.2m/s。管道管径根据设计流量和设计流速确定为d=18.8cm。管网沿主干路一侧布设,管沟宽0.5m、埋深1.2m，管床用原土夯实即可。管网根据规范、村组居住情况，设置控制阀门。管材选用φ32mm~φ110mmUPVC给水管,管材连接采用配套专用管件连接,管材公称压力0.6MPa～1.0MPa，敷设管道13.57km。
3工程经济效益分析
3.1工程投资概算
扶风县南阳镇强家村集中供水工程涉及供水人口2748人。主要工程量为：新打180m深机井1眼，配套200QJ32-195／15潜水泵1台，KLD-3.7kW变频调速恒压自动供水设备1台，新建100m3清水池一座，新建、加压泵房、加氯间1座73m2，敷设管道13.57km，控制闸阀6个，建内径1.5m的闸阀井6座。开挖回填土石方1.57万m3，浇筑砼21.50m3，安装管道13.59km；工程所需水泥26.5t、砂子34m3、石子42.9m3、钢材0.7t、木材0.1m3，投入劳动工日5969个。工程总投资149.25万元，其中建筑工程117.50万元，机电设备安装工程17.47万元，临时工程0.47万元，其他费用7.03万元，预备费用6.77万元。本项目总投资149.25万元，计划利用国家投资126.83万元，市县配套资金14.92万元，剩余7.49万元为群众自筹。
3.2工程效益分析
本工程供水规模为210m3/d，设计年供水量5.10万m3。工程年水费收入计算按抽水成本2.13元/m3，国民经济评价建议水价按2.50元/m3计算。年可节约医疗费按规划解决人口每人每年节约6元计，节约劳动力费用按每户每天节约0.15个工日，每工日7元，节约天数200天计算。另外庭院经济每户每年收入平均按20元计算。本工程效益计算表见表1。通过计算项目供水成本和供水效益，并进行项目国民经济评价，得出项目经济内部收益率为18.54%，大于社会折现率12%；经济净现值为62.46万元，大于零；经济效益费用比大于1。因此可看出本项目在国民经济上是合理的。通过从项目国民经济评价分析成果来看，本工程项目各项指标符合供水工程建设指标要求，充分说明本工程初步确定的水价是可行的，通过调查，群众也可以接受。
4结论和建议
根据水价分析计算的国民经济、环境影响评价的结果，以及项目区经济发展现状来看，我们认为该工程项目投资收益率较高，投资回收年限短，是一个技术条件优良、投资条件优越、经济效益和社会效益显著的工程项目，具备立项建设的条件。
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