县城供水管网改造工程可行性研究报告.docx
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县城供水管网改造工程可行性研究报告
县城供水管网改造工程可行性研究报告
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1.概述
1.1编制依据、原则和范围
1.1.1编制依据
·某县城市总体规划（2005-2020）
——
某县人民政府
·某县城市近期建设规划（2010年）
——
某县人民政府
·某县城区供水管网现状图
——某县自来水公司
·某县城供水管网改造工程可行性研究报告编制委托书
——某县市自来水公司
·《城市给水工程规划规范》（GB50282-98）
·《室外给水设计规范》（GB50013-2006）
·《建筑设计防火规范》GB50016-2006
·《城市工程管线综合规划规范》（GB50289-98）
·《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268-97
·《给水排水工程结构设计规范》GBJ69-84
·其它相关设计规范及标准
·某县区图
1.1.2编制原则
·根据城市总体规划的要求，在城市总体规划指导下，结合城市供水现状，合理布置管道，做到设计方案合理可行，安全可靠，符合国家现行有关给水工程的设计规范和标准。
·从总体经济效益出发，充分利用现有管道，按照经济实用的原则，结合某县的具体情况，优先考虑技术可行，价格低廉，运输方便的材料与设备，尽量做到投资省、能耗低、效益高、供水安全可靠，达到相对优化。
·坚持“统筹兼顾、近远结合、分步实施”的方针。
·在技术可行的前提下采用先进技术科学管理，减少管网漏损，节约水资源。
·尽量考虑工程施工和投产运行以后日常维护的方便。
优化操作控制，提高供水系统的安全可靠性。
1.1.3编制范围
本可行性研究报告包括以下内容：
.
·本工程的编制范围为：
某县城供水管网改造，其供水范围东至东外环路、南至南外环路、西到西环路、北至北环路。
·某县供水设施中，现有第一水厂供水综合能力为0.7万吨/日，正在筹建的第二水厂2010年供水规模为3.0万吨/日。
结合县城给水现状，对管网改造规模进行论证。
并对工程方案进行投资估算和经济分析。
1.2城市概况及自然条件
1.2.1城市概况
某县位于河南省东部，介于东径114°49′~115°28′，北纬34°31′~34°52′之间，东西长57.8公里，南北宽36.9公里。
县境西连杞县，北接兰考，东邻山东曹县，东南濒垠商丘，南接睢县、宁陵。
县城西至省会郑州市151公里，东到行署商丘市55公里，南抵睢县县城25公里，北达荷泽市87公里。
全县总面积1222平方公里，耕地面积103万亩，人口63万。
辖19个乡镇，1个农场，2个林场，444个行政村，1353个自然村，以及商丘地区农场、林场（两场占地11万亩）。
某地处华北平原中南部，黄河大冲积扇南侧，黄河故道经过县境东北大部，历史上深受黄河影响。
1855年黄河改道后距县城最近处（兰考东坝头）约46公里。
根据《某县城市总体规划》（2005－2020），某县城市性质为：
商丘市市域次中心城市，庄子文化名城，工业与商贸型城市。
某县城距商丘市中心55公里，为建设商丘的西部窗口，陇海铁路、310国道、商开高速路横贯东西，民（权）—荷（泽）、民（权）—太（康）公路纵贯南北，处于欧亚大陆桥经济发展带内，交通、区位优势十分明显，某县城气候属半干旱、半温润季风气候，适于各类农作物及林木的生长，素有“绿洲”之称。
城区内工业体系初具规模，全县限额以上工业企业有26个，年产值7.5亿元，其中河南冰熊集团和某五丰葡萄酒有限公司是国家大二企业，形成了制冷和果酒两大工业体系。
06年底，县城建成区面积12km2，城区常住人口12.5万人，城区内工业、商业、教育、餐饮、通讯、卫生等各业并举，欣欣向荣。
根据《某县城市总体规划》（2005－2020），2010年县城人口为16万人，建设用地面积为17.6平方公里。
1.2.2自然条件
1、地形地貌
县城所在地为黄河冲积平原，地势较为平坦，由西北向东南微倾，南北高差不大，县城北部为黄河故道，城区多为粘性淤土和淤、砂两合土，陇海铁路两侧地势稍低。
2、气象
某地处暖温带，受冬夏季风影响，表现出典型的暖温带大陆性季风气候特征。
冬季，受蒙古高压控制，偏北风影响，寒冷干燥；春季，风多且较大，常出现干旱；夏季，受西太平洋副热带高压北移，偏南风影响，炎热多雨，适宜农作物生长；秋冬，雨量偏少，日照充足，给农作物生长提供了有利条件。
某气候，春暖、夏热、秋凉、冬寒，四季分明，按气候平均气温划分四季。
1）气温
年平均气温：
14℃
最高气温：
43.6℃（1966年7月19日）
最低气温：
-16.0℃（1957年1月17日）
2）降雨量
平均降水量：
667mm
最大降水量：
1225mm（1957年）
最小降水量：
325mm（1966年）
3）风
年平均风速：
3.5米/秒
全年主导风向：
北和东北风，夏季为东南风
4）霜
无霜期：
上部为灰黄色粘土质213天
3、工程地质及水文地质
1）工程地质
本区位于华北新生代构造盆地的东南部。
以冲积平原地形为主，地势平坦，由西北向东南微倾。
区内发育地层自上而下为：
全新统Q4（厚度15-60m，一般为40m）；更新统Q1-3（厚度一般为120m），第三系N（厚度一般为500m）。
Q4河相冲积层砂、粉质粘土，夹1-2层“黑土”（含有机质），发育有粉细、中细砂透镜体；下部有一稳定的细砂层。
地表30m以上浅土层的承载力特征140-220KPa。
地下水埋深1.5-3.5米，一般为2.0米。
2）水文地质
某县处于暖温带半干旱、半湿润季风气候区位。
多年平均降雨量650-700mm。
本区以冲积平原地形为主。
黄河故道近东西向贯穿全县。
新生界地层总厚度超过600mm。
水资源分为三种类型：
地表水；潜水地下水；中深层承压地下水。
含水层岩性以细砂、中细砂为主。
潜水含水层补给源主要为大气降水和地表水的入渗，其次为侧向径流；中深层承压地下水的补给主要为侧向径流，其次为层间的越流。
（1）河流
全县河流属淮河水系，流经县城的河流有大沙河、清水河、民生河，这些河流均为季节性河流，主要作用为汛期排涝。
（2）潜水含水层
潜水为浅层地下水，富水区分布在古河道主流带。
含水层顶板10-20m，底板埋深20-40m，水位埋深2-4m。
（3）中深层含水层
含水层（组）分布较稳定，可分为多个组段：
一般埋深60-550m，富水区含水层（组）渗透系数5.2-10.3m/d。
单井出水量1000-3000立方米/日。
本层“民12”井有关资料：
井深306m，单井出水量53.7立方米/每小时，水位降深7.09m。
1.2.3地震
根据有关资料显示，某县处于地震活动水平较低的地区，在某县周围50公里范围内未发生过破坏性地震，地震烈度为7度。
2.给水工程现状及工程建设的必要性
2.1给水工程现状及存在的问题
2.1.1给水工程现状
某县自来水公司筹建于1983年，1986年开始供水。
公司现有水厂一座，水井十眼。
原设计供水能力为1万吨／日，现在实际供水能力为0.7万吨／日。
现有职工206人，其中专业技术人员40人，固定资产416万元，自来水用户8000余户，千吨水耗电350度，耗药0.2万元。
自来水公司供水能力远不能满足城区居民生活用水需求，相当一部分居民靠打压水井抽取浅水层水来维持生活，县城自备水供水能力为1.5万m3/日左右，县城总供水能力达到2.2万m3/d左右。
但因水质差，含氟量高，居民长期饮用，对身体危害很大，市民对此反应强烈，多年呼吁政府解决饮水问题，但由于当地财力有限，问题一直得不到彻底解决。
鉴于上述原因，某县自来水公司积极筹建第二水厂，拟建第二水厂位于人民路与外环路交叉口西南部,设计规模为2010年3.0万m3/日，工程总投资为4356.35万元。
第二水厂建成后，自来水公司的供水能力将达到3.7万m3/d，县城总供水能力将达到5.2万m3/d左右。
将大大缓解县城用水供需矛盾。
2.1.2存在的问题
·供水能力不足
随着工业生产的发展，县城人口的增长以及人民生活水平的提高，县城需水量增长很快，现有的供水能力已不能满足需要。
·水质达不到标准
由于县自来水公司供水能力不足，部分居民和企业靠抽取浅层水来维持生产和生活，浅层水水质较差，不能满足生产和生需求。
此外，城区大部分自备井由于地下水水位不断下降，出水量减少，供水量远远不能满足生产和生活需要。
·管网不配套，供水普及率低
敷设管网存在盲目性，管道管径小，管材老化严重，供水普及率低。
现状配水管网配水能力仅有0.7万m3/d。
·地下水资源缺乏统一管理
由于地下水资源的开采没有统一规划和必要的法规约束，致使局部地区地下水水位下降严重，出水量减少，水质不同程度受到污染，影响了全县供水规划的实施。
·受投资因素的制约，供水管网未能与净水厂进行配套建设，管网覆盖面积小，配水能力严重不足，净水厂供水能力不能得到充分发挥。
·现状供水管网多为钢筋砼管和普通铸铁管，管网材质差，且部分附属设施已老化，经常发生爆管、破管现象，阀门的年久失修、部分关闭不严等原因造成漏失严重，2005年城区管网漏失率达31%。
·城市供水配水管网能力的不足，严重制约了某县新区的开发，限制了城市经济发展和人民生活水平的提高。
·现状供水管网配水能力不足，管网布局不合理，部分区域水压偏低，现有供水管网不能满足日常生产生活需要，更难保证消防和事故时的用水要求。
2.2工程建设的必要性
某县城区规模不断扩大，部分地段配水管网尚未铺设.某县目前供水管网存在的主要问题是供水管网服务面积小,其配水能力远远小于现状水厂的供水能力，配水能力仅0.7万吨/日。
另外，由于管网布局不合理，一些区域管径偏小，管网材质较差，管网老化，造成管网漏失严重，部分区域供水紧张。
某县供水管网改造工程是城市的重要基础设施项目，该项目的建设将使供水管网的配水能力与现有的第一水厂和正在筹建的第二水厂的供水能力相适应、极大地改善市区的用水紧张状况，改善某县的投资环境，从而为城市经济发展和人民生活水平提高提供保障。
同时，该项目的实施将使供水管网系统趋向合理，降低现状水厂的能耗、减少管网漏失，增加企业生产能力，从而极大地改善企业的经营状况。
综上所述，某县城供水管网改造工程是迫在眉睫的大事，势在必行，本工程的建设是十分必要的。
3.城市发展规划及给水工程规划
3.1城市发展规划
3.1.1某县中心城市的发展目标
根据某中心城市的区位条件和现状发展基础，是：
到2020年，将某县中心城市建设成为具有较高区域地位、充满活力的宜居城市。
3.1.2人口规模
2010年主城区人口规模16万人
2020年主城区人口规模28万人
3.2给水工程规划
3.2.1需水量预测
根据总体规划，规划2010年主城区人口规模16万人，规划2020年主城区人口规模28万人。
根据《给水工程规划规范》GB50282-98（1999年版）2.2.3条，参考同类型城市并结合某实际情况，按照“城市单位人口综合用水量指标”法进行需水量预测并和分类预测法做比较。
2）城市单位人口综合用水量指标预测需水量
某属于第二区小城市，考虑到河南省的实际水资源状况（人均水资源量不及全国人均水资源量的四分之一）和某所在淮河流域片的水资源严重缺水的客观现实，同时兼顾某的工业特点及节水政策，因此确定：
2010年城市单位人口综合用水量指标值为0.30万吨/（万人·日）；2020年城市单位人口综合用水量指标值为0.25万吨/（万人·日）；2020年城市单位人口综合用水量指标值为0.32万吨/（万人·日）。
则：
预测近期2010年用水量为：
0.25×16≈4万吨/日
预测远期2020年用水量为：
0.32×28≈9万吨/日；
注：
人口综合用水量指标为规划期最高日用水量指标，其值已包括管网漏失水量。
规划中取的指标较适中,因此2010年和2020年的水量预测值也较合适。
4.需水量预测和工程规模的确定
4.1需水量预测
城市需水量预测，是城市供水工程建设的基础和水资源综合利用的
依据，因此需水量预测力求符合城市用水的实际情况，同时必须建立在城市建设和工业发展规划的基础上，经合理分析当地水资源、水环境质量和用水习惯、工业结构，参照其邻近地区供水发展经验，采用适当方法、确定合适的用水指标，进行需水量预测。
需水量主要由生活用水和工业用水两大部分组成。
需水量预测涉及的因素较多，基于城市的性质和工业基础不同，很难有一定规律可循，目前常用的预测方法有三种，一是分项预测法，根据总体规划提供的数据，按生活、工业用水分项预测，结合工业用水重利用率的提高，人均生活用水量的增加等因素，加以综合确定。
二是供水量递增预测法：
根据收集到的历年城市供水递增率，结合工业及人口增加比率，确定今后的供水增长率，从而确定城市需水量。
三是数量统计法：
即用最小二乘法的数学原理，对收集到的历年城市供水量数据，经分项整理后，拟合一条适当曲线（或斜线），使实际值与趋势值离差平方和为最小，以此来预测今后需水量。
由于某县用水统计资料年限太短，资料不足，因此采用生活需水量和工业需水量分项预测来确定需水量。
生活用水采用综合生活用水定额（L/人·d），其中包括城市居民日常生活用水和公共建筑用水。
工业用水按工业万元产值单耗水量指标预测。
4.1.1生活需水量预测
根据2000-2005年的河南省城乡建设统计资料汇编，目前县城的平均日综合生活用水指标为105L/人·d左右，因此依据某县城市总体规划及给水工程规划，参照《室外给水设计规范》，结合当地用水现状及用水习惯，参考河南省大部分县城的生活用水指标，确定某县城2010年平均日人均综合生活用水指标为160L/人·d。
目前，某县城市人口数量为12.5万人，根据《某县城总体规划》，2010年城市人口将达到16万人。
则2010年，城市综合用水量为：
Q1=0.16×16.0×104=2.56万吨/日
4.1.2工业用水量预测
以某县自来水公司提供的某县城区国有及限额以上工业企业2001至2005年用水情况和某县经济贸易委员会的统计资料2001—2005年城区国有及限额以上工业企业总产值统计资料，2001－2005年县城的工业产值分别为5.1亿、5.6亿、7.2亿，7.4亿、7.8亿工业万元产值用水量分别是80.65m3/万元、75.25m3/万元、73.12m3/万元、72.25m3/万元和71.12m3/万元。
工业用水量与工业产值、产业结构、工业用水重复利用率等密切相关。
本工程在考虑以上因素的同时以现状工业万元产值取水量为基础，对某县城2010年工业产值取水量进行预测。
通过对2001－2005年的工业产值和用水量的分析，并考虑节水因素，最终确定某县城2010年工业万元产值取水量分别为65m3/万元。
·工业产值
依据某县城市总体规划，2010年某县城工业产值为11亿元。
·县城工业用水量
根据某县城工业产值及工业万元产值取水量，确定某县城2010年工业用水量如下：
工业用水量表
年份
项目
2010年
工业产值（亿元）
11
万元产值取水量（m3/万元）
65
用水量（万m3/d）
1.96
即：
Q2=0.16×16.0×104=2.56万吨/日
4.1.3浇洒道路和绿地用水量预测
根据《室外给水设计规范》（GB50013－2006），浇洒道路和绿地用水量可根据路面、绿化、气候土壤等条件确定，计算浇洒道路可按浇洒面积以2.0－3.0（L/m2·d）计算；浇洒绿地可按浇洒面积以1.0－3.0（L/m2·d）计算。
由于某县城浇洒道路和绿地面积有不可预见的因素，本可研浇洒道路和绿地用水量按生活用水量的10％计，即：
Q3=2.56×10％=0.256万吨/日
4.1.4未预见水量预测
未预见水量及管道漏失量以需水量20%计，则2010年未预见水量为：
Q4=（2.56+1.96）×20%=0.904万吨/日
4.1.4消防水量预测
某县城区人口规模为16人，根据《高层民用建筑设计防火规范》及《建筑设计防火规范》，同一时间火灾次数为二处。
每处消防用水量为45L/s，共计90L/s。
4.1.5城市总需水量
县城需水量预测表
年份
项目
2010年
备注
综合生活用水量（万m3/d）
2.56
工业用水量（万m3/d）
1.96
未预见水量（万m3/d）
0.90
按前两项之和的20%计
浇洒道路和绿地（万m3/d）
0.26
按生活用水量的10%计
总需水量（万m3/d）
5.94
4.2供水规模的确定
由前述结果可知，2010年某县城区总需水量为5.94万吨/日，目前，某县城第一水厂供水能力为0.7万吨/日，正在筹建的第二水厂到2010年规模为3.0万吨/日,近期内可将城区自备水作为城市供水的补充水源，自备井水量为1.5万吨/日,远期随着城市供水规模的扩大及地下水资源保护政策的进一步贯彻，将对城区地下水逐步取缔，因此近期2010年城区供水缺口为0.74万吨/日，根据需水量预测，结合某县人力物力情况及水源情况，考虑需水量预测存在有一些难以预见的因素，结合某县自来水公司第一、二水厂的供水能力，确定本管网工程建设规模为3.7万m3/日。
5.供水管网工程方案
5.1供水管网布置原则
·管线的走向和位置应符合城市总体规划的要求，布置时应考虑配水管网分期建设的可能，并留有充分的发展余地。
·管网布置必须保证供水安全可靠，当局部管网发生事故时，断水范围应减到最小。
·管线遍布整个用水区内，保证用户有足够的水量和水压。
·力求以最短距离敷设管线，以降低管网造价和供水能耗。
·为满足供水经济安全的要求，管网采用环状与枝状相结合的布置形式。
对供水要求高的地区采用环状管网，要求低的地区采用枝状管网。
·管网改造重点为运行40年以上，老化、漏失严重的管道，以节约水资源，节省能耗。
·供水管道按城市规划道路布置，应尽量避免在高级路面或重要道路下通过。
管线在道路以下的平面位置和标高，应符合城市地下管线综合设计的要求，给水管线和建筑物、铁路及其它管道的水平净距，应符合有关规范。
5.2供水管网布置方案
本改造工程的供水管网布置方案为：
城区配水管网布置如下：
一水厂供水能力7000吨/日，通过绿洲路、科研路和治安路DN300的现状干管向城区配水，并将新铺设的互助路DN200和秋水路DN200的现状干管道作为联络管。
二水厂供水能力30000吨/日，由庄周大道与上海路新铺设的DN600和DN500干管向城区配水，同时沿黄河路、人民路设置DN200和DN400的联络管道。
并在庄周大道与和平路上沿桥加设DN500的管道，使沙河东西两岸的配水管网连通。
在商城路和电力大道上从现状桥涵下分别铺设DN500和DN400的供水干管穿越陇海铁路，使铁路南北的配水管网连通，并沿花园路、南华大道、常青路、鲲鹏路等道路铺设DN200和DN150的联络管。
该方案的特点是：
管线沿主要道路敷设，管网的主干管布置在用水大户区，减少了配水支管的数量；管网合理地分布全供水区，缩短了管网的总长度；充分利用现状管道，改造不合理的现状管道；尽量减少穿越河流、铁路的次数，降低工程造价，保证供水安全。
采用环状与枝状管网相结合布置形成，既节约投资，又能保证大用水户的供水安全。
本方案的供水区域为：
东至东外环路、南至南外环路、西到西环路、北至北环路。
6.管材选择
近年来随着工程技术、新型材料的发展，加上大量引进国外先进技术设备，为供水工程管道材质的选择提供了更多的余地。
目前用于城区配水管网的管材有钢管、给水UPVC塑料管、给水球墨铸铁管、给水夹砂玻璃钢管等。
供水企业的根本任务是向用户提供清洁的饮用水，连续供应符合压力要求的水，同时降低供水费用。
供水管网是供水系统中造价最高并且是极为重要的环节，对于供水管道管材的选择，应考虑以下几个因素。
·管材安全可靠
供水管道是城市的生命线，应尽量避免管线爆管，减少管道损失，因此，管材质量应为第一因素。
考核管材的质量，不仅要考虑管道生产工艺，原材料及其出厂压力试验报告，同时还要考虑其在运行实践中的质量稳定，尤其是长年运行的安全性。
·封闭性能好
供水管道是承压的管道，管道具有良好的封闭性，才是保证管网连续有效供水的基本保证。
因管线的水密性差，以至经常漏水，会增加管理费用和导致经济上的损失。
·输送水质佳
自来水从水厂到用户，要经过较长的管道，往往需要几个小时乃至几天。
管网实际上是一个大的反应器，出厂水未完成的化学反应将在管网中继续进行，因此要求管道内壁既要耐腐蚀性，又不会向水中析出有害物质。
·水力条件好
供水管道的内壁不结垢、光滑、管路畅通，才能降低水头损失，确保服务水头。
·管材管件的规格齐全。
由于城市供水管道的分支管件规格较多，对管材的管件要求规格齐全，能适应安装需要。
·城市道路下面管线种类多，布置紧凑，立体交错，这些都要求管材的适应性强，拆装方便。
·建设投资省
供水管网的建设费用通常占供水系统建设费用的30%-50%，因此应通过技术经济比较，恰当选用既满足使用要求，又投资费用省的管材。
1.钢管
钢管有极好的机械强度，可以承受较高的内压和外压。
钢管的制作技术和焊接技术已经相当成熟，在穿越障碍较多，地形复杂的地段时，钢管有很强的适用性。
钢管的内外防腐多采用环氧煤树脂防腐涂料，防腐效果较好。
相比较而言，钢管在现场的工作量较大一些。
2.给水球墨铸铁管
·球墨铸铁管内衬水泥砂浆，输水符合卫生要求。
·球墨铸铁管承受内水压力2.0Mpa以上，可以满足供水管道输送压力水的要求。
·球墨铸铁管具有较大的延伸率、刚度、抗拉强度，具有较强的承受土壤荷载及地面动荷载的能力。
·球墨铸铁管的管件规格齐全，能适应安装的需要。
·球墨铸铁管系柔性接口，折装方便，承受局部沉陷能力好。
·球墨铸铁管耐腐蚀性好。
·球墨铸铁管使用寿命长。
·对于DN≥1000mm及DN≤200mm的球墨铸铁管道及管件铸造难度大，价格较高。
3.给水UPVC管
目前，我国生产硬聚氯乙稀管（UPVC管）的工厂较多，产品质量逐步提高。
这类管道的优点是加工安装方便，不结垢、无毒、质轻及表面光洁。
但大部分管材质脆，不耐外压及冲击，膨胀系数较大，多适用于室内给排水管道及埋入受外压较小的管道工程，不宜直埋城市道路车行道下。
·对于DN≤300mm的UPVC管件产品规格齐全配套。
·施工简单，造价较低。
·维护量少，管理方便。
4.给水夹砂玻璃钢管（简称FRP管）
夹砂玻璃钢管在国外的应用已有近60年的历史，实践证明它是一种性能优异的管材。
现在国内许多供水工程中也有应用。
夹砂玻璃钢管以其优异的耐腐蚀性能、轻质高强、输送流量大、安装方便、工期短和综合投资低等优点，成为输水工程和供水管网工程的最佳选择。
它具有其它金属管材无法比拟的优越性，主要具有以下特点：
·具有优良的耐腐蚀性能。
·无毒害、无二次污染。
·重量轻、装卸方便、易于安装。
·单根管道长度长。
·机械性能好、水力学性能优异、节省能耗。
·热膨胀系数小。
·使用寿命长、安全可靠。
·设计灵活、产品适应性强。
5.管材的工程费用比较
各种管材的工程费用比较表单位：
万元/km
管材
管径
给水UPVC管
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