农村饮水工程初步设计方案文本报告书.docx
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农村饮水工程初步设计方案文本报告书
1基本资料
本工程解决XX城区XX乡XX村五队374人、3400头（只）（2004年）大小牲蓄的饮水问题。
1．1自然情况
1．地形
XX城区XX乡位于XX南郊，博格达峰南麓。
在XX城区政府北侧，距XX城区政府所在地约13km处，距XX约110km。
项目区位于高崖子河和黑沟河下游，海拔高程在1000～1500m之间，地面纵坡1/30～1/50左右，地势北高南低，北靠天山，大部分是荒漠戈壁，荒漠戈壁占60%。
2．气象
项目区地处中欧亚大陆腹地，属典型的中温带大陆性荒漠气候，四季分明，夏季炎热，冬季寒冷，春季升温迅速，秋季降温快，昼夜温差大，无霜期较大。
由于项目区无气象观测资料，根据XX城镇上气象（1970—2002年）33年资料统计成果如下：
（1）热量气温：
项目区多年平均气温6.2度，1月份平均气
温-10.7度，7月份平均气温20.9度，年极端最高气温37.5
度，极端最低气温-31.9度，气温年较差31.7度。
无霜期136-145天，≥10年度的年积温2724度，年日照平均长度达3000—3200小时，热量充足，光热资源丰富。
（2）降水量、蒸发量：
XX城区自然降水少，而且地域差异
很大，降水空间分布特征是西多东少。
年降水量64㎜，春夏
较多，秋冬略少，夏季降水占全年的70%，多年平均蒸发量
2596.5㎜，蒸降比为40.6：
1，属于重于旱地区。
（3）风力风向：
干旱风是该地区气候的最大特点，当北疆准
葛尔盆地气压高于南疆时，风向南来，谷地盛行西北风；
当南疆气压高于北疆时，风向北去，刮东南风。
春秋季节
多大风，平均≥8级大风149天，是新疆有名的“百里风区”
之一。
1．2社会经济概况
XX乡位于XX南郊，博格达峰南麓。
全乡辖陈麻子村、XX村、沙梁子村、泉泉湖村、雷家沟村五个行政村。
2004年总人口4158人，大小牲蓄共25300头（只）。
农村经济总收入实现3832万元。
全乡土地总面积578平方公里：
耕地面积15500亩，主要种植小麦、蚕豆、蔬菜、土豆、苜蓿、玉米；林地面积2000亩，天然草场75万亩（其中30万亩退化草场）。
XX村位于乡政府东侧，下辖两个生产队分别为四队和五队，该村总面积106平方公里，耕地面积2800亩，草场面积5万亩。
现总人口677人，大小牲蓄数4500头（只），农村经济总收入526万元，人均收入3369元，该村成立于1990年，由回、汉两个民族组成，其中回族是主体民族，占总人口的87.7%
本次改水的XX村五队总面积80平方公里，耕地面积1500亩，草场面积5万亩，现总人口374人，72户。
大小牲蓄数3400头（只），其中大畜300头：
其中马50匹，牛250头；羊3100只；家禽1000只。
对外交通便利，有进村沥青公路通行，东沟乡公路穿境而过。
1.3人畜饮水现状
1995年XX城区XX乡为解决XX村农牧民吃水难的问题，在该村上游约1km处湿地理打了一眼自流井，井深40m，并铺设了1km多D63UPVC主管线及1.1kmD32UPVC分干管。
但是在使用过程中存在的问题较多，主要为井深太浅，造成出水量大量减少，加之管径较细，管件及附属设施锈蚀及破坏严重，致使整个供水系统处理闲置状态，无法满足居民及牲畜用水要求，XX村农牧民用水十分困难。
XX村农牧民为了生存，有运输工具的都用小四轮拖拉机在3-4公里之外的沙梁子村和乡政府附近拉水吃，无运输工具的农牧民在附近河道内的潜水溢出处担水吃。
一到冬季，水源村近有大量积冰，给全村民的生活带来极大的不便，夏季一方面牧民放牧时会对上游水产生污染，另一方面夹杂着牲畜粪便污水的洪水极度量污染现有水源牧民只能饮用这种被污染的水，由于水质相当差，造成许多畸形儿，大脖子病人此类病人占全村人口的15%。
由此造成的结果是影响农牧民正常劳动和经济收入。
由于饮水无法保证，且交通十分便利，但当地的经济开发相当缓慢，需投入很大精力解决吃水问题，对农牧民提高收入、改善生产结构带来诸多困难，所以解决XX村的人畜饮水问题对促进该村经济发展，提高人民生活水平及身体素质都起着举足轻重的作。
1.4水源
1.4.1水源概况
XX城区XX乡XX村五队防病改水供水水源地初步选在XX乡北偏东4km，XX村五队北偏东约2km花尔台子泉水溢出带。
地面高程约1470m，地面的南偏西倾斜，地面坡降2%-2.5%，垂直坡的地面起优较大形的沟梁相间地貌。
花尔台子位于阿克苏河洪积扇南偏西下缘。
阿克苏河出山口高程1710m，至花尔台子7.5km，高程降至1470m，高差240m。
地面坡降由3%-3.5%，逐渐变缓至2%-2.5%。
由于XX城山间隆起构造的影响，在花尔台子的南部和北部形成底山邱陵和剥蚀残山地貌。
而花尔台子则形成大面积沼泽湿地，湿地上面有大量的冻土球体。
形成典型的寒沼泽地貌。
1.4.2地理地貌及水文地质情况
（一）地下水补排关系
阿克苏河没有栏蓄工程，只有简单的河道引水工程和少量的渠道防渗工程。
阿克苏河多年平均径流量8560万m3，除灌溉期部分水引入渠道外，其余水出山口后全部入渗到山前冲洪积形成砾卵石层中，形成潜水，在隔水底板的顶托下向下游运移，潜水通过包气带与地表连通。
由于XX城山间隆起使隔水底板抬高并高出地表，迫使地下潜流埋深逐渐变浅，最终溢出地表，形成大面积湿地和泉水。
由于地下潜流埋深每浅或出露地表，在毛细管和液面，植物叶面蒸腾作用下，部分水体蒸发到大气中，而另一部水体以泉水的形式溢出地表形成地面径流排向XX，但仍有一部分水潜伏在地下缓慢的向XX运移。
泉水的排泻量与大气降水量，山区来水有相同的变化规律，但一般均溢出，据当地老农讲泉水从来干涸过，只是每年5-6月份水量较小。
（二）泉水流量
花尔台子沼泽地溢出泉水点很多，这次工作仅对选定的一个泉水出露点进行了实测。
2005年元月7日北京时间12时我们用壁三角量水堰测水，堰两侧平均水深读数为10.25，算出过堰流量为4.652升/秒。
野外虽然冰天雪地，但测得泉水温度为5℃。
1.4.3供水水源地保证率分析
阿克苏河多年平均径流量8560万m3，保证率95%的年份河水流量也有5955万m3。
河水除在灌溉期部分水量引向农区灌溉外，其余水量出山口后全部入渗到地下，比过运移，在阿克苏河洪积扇扇缘地带的不同位置和高程形成大面积溢出和泉水。
泉水汇流成地面径流分别排向东沟，方家沟、XX和其他沟谷中，为当地的农牧民生产和生活提供了丰富的水资源。
这些泉水在不同的年份和季节虽然有大小不同的变化，但从未干涸过。
如果不在阿克苏河的上游沟中建设大型拦蓄和防渗引入工程。
供水水源地不会干涸水量充分可有保证。
水源地处在花尔台子该地下游边缘地带，由于该地有丰盛的水草、是家畜和野生动物喜欢光临的地带，牲畜和野生动物的大时活动容易污染水源。
在供水水源地建设的同时，应该对水源地进行围拦保护。
2水源水质、卫生防护及水质净化
2．1水源水质
本工程水源类型为地下浅水，水源地地表水经水样化验，水质达到《新疆农村人畜饮水工程初步设计纲要》农村生活饮用水一级水质标准。
2．2水源卫生防护
本工程方案一水源位于XX村五队以北约1.6km湿地处,由于夏季牲蓄浅踏，地表水易污染，需设置围栏，加强保护极为重要。
待工程修建完成后，水源地四周50m以内不得修建旱厕、渗井、渗水坑、排污水管道，以减少污染水源。
加强取水构筑物的保护，防止杂物进入给水系统，必要时设置警示牌。
2．3水质净化消毒措施
本工程水源各项指标均符合生活饮用水卫生标准，因此不需对水源进行净化消毒处理，但工程运行后应加强水质监测
2．4工程验收及运行中的水质检测
工程竣工验收应进行水质检测评价。
检测指标为：
“农村实施《生活饮用水标准》准则”规定的20项指标。
运行使用过程中对供水进行经常性水质检测，以便掌握水质的变化，并采取相应处理措施。
由区防疫站每季度定期对水进行大肠杆菌、细菌总数及一般化学指标的常规检测。
由区防疫每年定期两次对井水的20项检测项目进行检测，并出具正规检测报告。
根据检测结果进行投药消毒处理，以确保水质。
3.工程方案
3.1工程方案选择原则
①水源稳定可靠，水质满足生活饮用水卫生标准的原则；
②施工场地地形开阔，便于机械化施工；
③工程线路平缓、起伏不大，减少附属建筑物的原则；
④尽量少占耕地、草场，维护、检修便利的原则；
⑤工程投资最少，运行成本低，运行管理简单的原则；
⑥兼顾现实照顾规划的原则。
3.2工程方案
本次工程设计的主要目地是为XX乡XX村建成一套完善的人畜饮水设施，并便于运行管理。
针对运行管理问题本次初设阶段提出两个方案。
方案一：
根距本地区地形特点及水源地情况，水源地布置于XX村五队以北约1.6公里处潜水溢出带处，工程水源地0+010处做一个内径φ1500mm的非完全式大口井，按照地形特点，分别布设两根滤水花管引水。
为了保证高峰期的用水，在桩号0+150处修建30m3的调蓄水池，通过大口井引水入蓄水池通过管道自压供给各家各户。
主管总长km，其中D管长km，D管长km、D管长km、D管长km，地形高差米。
穿越耕地150米，沼泽100米，涵洞一处，其余为戈壁，且管道沿道路边铺设。
方案二：
根据水文勘测在XX村以北2.5公里处打机井，井深为70m，在0+000与方案一管线接上，在桩号处修建30m3的调蓄水池，井水抽入蓄水池，通过自压供各家各户。
主管总长km，其中D管长km，D管长km、D管长km、D管长km，地形高差米。
穿越耕地225米，沼泽100米，湿地275米，桥涵一座，其余为戈壁，且管道沿道路边铺设。
3.4工程经济比选
3.4.1工程投资比选
方案一：
工程由滤水花管40m、内径φ1500mm的非完全式大口井，30m3蓄水池、离心泵、km管道工程组成。
方案二：
工程由泵房、一台潜水泵、30m3蓄水池、km管道工程组成。
方案一：
总投资万元，方案二总投资万元，方案二比方案一总投资高。
3.4.2工程运行管理费比选
方案一年运行费及维护费用低于方案二
3.5工程方案比选
方案一：
优点：
管理方便运行成本低，工程投资小。
方案二：
优点：
管理方便。
缺点：
工程投资大，运行成本高。
考虑当地牧民经济条件，控制运行成本及总投资，经全面比选，该人畜饮水工程拟选方案一。
4.用水量计算
4.1农村用水的组成
用水主要包括：
生活用水、牲畜用水量。
4.2基本资料
根据XX乡政府提供的资料：
XX村5队2004年总人口为374人，大畜300头，其中：
50匹马，250头牛；羊3100只；折算成标准羊为4600只；家禽1560只。
4.3水量计算
4.3.1生活用水量计算
㈠设计年限
根据水XX镇的经济发展状况，发展规划及给水系统管材寿命等因素综合考虑，本工程现状年为2005年，规划年为2020年。
㈡人口自然增长率
以设计时前一年的人口为基数，按照当地计划生育规划和年自然增长率10‰-12‰，取值12‰。
㈢用水人口
用水总人数采用下式进行计算。
P1=P0（1+a）n
式中P1—设计年限末该村居民用水人口数
P0—设计时该村当年的人口数
n—设计年限
a—人口自然增长率
4.3.2生活用水指标
根据《新疆农村人畜饮水工程初步设计编制纲要》，人均日供水量30~60升/人·日，根据当地生活水平，生活习惯及今后的经济发展状况，取人均日供水量为50升/人·日。
4.3.3生活用水量计算
Q1＝pq/1000
式中：
Q1－最高日生活用水量m3/d
P－设计年限末用水人口数
q－最高日生活用水指标L／人·d
4.3.4牲畜用水量计算
㈠牲畜自然增长率
按照自治区畜牧厅规定，牲畜自然增长率2％-4％，本次设计以3％自然增长率计算牲畜用水量。
㈡用水牲畜数
X＝X0（1＋a牲）n
式中：
X－设计年限未用水牲畜数，标准头；
X0－设计时现状牲畜数，标准头；
a－年牲畜平均自然增长率；
n－设计年限
4.3.5牲畜用水指标
根据《新疆农村人畜饮水工程初步设计编制纲要》规定；“牲畜数高于1万头时，取5L／只·日，牲畜数低于1万头时，取10L／只·日，家禽用水量取1L／只·日。
4.3.6牲畜用水量计算
Q2＝Xq2/1000
式中：
Q2－最高日牲畜用水量m3/d
X－设计年限末用水牲畜数
q2－最高日牲畜用水指标L／日·标准头
4.3.7管网漏失水量
根据《新疆农村人畜饮水工程初步设计编制纲要》规定；取以上部分用水量之和的5-10%计，由于本工程管线较长，渗漏量相对较大，因此本工程取值10%。
Q3=（Q1+Q2）×10%
式中：
Q3－管网漏失水量m3/d
Q1－最高日生活用水量m3/d
Q2－最高日牲畜用水量m3/d
4.3.8未预见水量
根据《新疆农村人畜饮水工程初步设计编制纲要》规定；取以上部分用水量之和的10-20%，本次设计未预见水量取值20%。
Q4=（Q1+Q2）×20%
式中：
Q4－未预见水量m3/d
Q1－最高日生活用水量m3/d
Q2－最高日牲畜用水量m3/d
4.3.9总供水量
Q总=Q1+Q2+Q3+Q4
具体计算见表4-1。
4.3.10供水管网设计流量
Q设=Q总/24×K小时
式中：
Q设－设计流量L/s
Q总－总供水量m3/d
K时－时变化系数，根据《新疆农村人畜饮水工程初步设计编制纲要》规定；小于500人，采用全日供水形式，K时取值3.7-2.7，本次设计K时取值2.8。
Q设=124.24/24×2.8=14.50m3/h=0.00403m3/s
4.4用水区全年供水量计算
根据规范：
小城市变化系数1.4~1.8,本次取1.4。
以下根据用水区的用水人口、牲畜数用水量，得到全年总供水量。
Q年=Q日×365/K日=124.24×365/1.4=32391m3/年=3.239万m3/年
K日－日变化系数，根据《城市给排水规划设计手册要》规定；采用全日供水形式K日取值1.4—1.8，由表4-1可知冬、夏两季高峰期用水变化不大，因此日变化系数取1.4。
用水量计算汇总表
设计参数
用水量组成
设计时当年人口（牲蓄）数
设计年限末数值
用水指标
用水量
表4-1
生活用水量
P0/人
P/人
q1/（L/人·d）
Q1
374
447
50
22.35
牲蓄用水量
大小牲蓄
X0/标准头
X/标准头
q2/（L/标准头·日）
Q2
4600
7166
10
73.22
家禽
1000
1558
1
管网漏失水量（m³/d）
Q3
（Q1+Q2）×10﹪
9.56
未预见水量（m³/d）
Q4
（Q1+Q2）×20﹪
19.11
总供水量（m³/d）
Q
Q1+Q2+Q3+Q4
124.24
供水管网设计流量m³/h
Q计
Q/24*K时
14.50
全年供水量（万m³/年）
3．239
5.输水配水管道
5.1管道布置的原则及要求
5.1.1布置原则
管道布置首先应考虑供水安全，选用符合规范规定的管材、管径及压力，尽量少穿越公路，少占农田，管道布置沿公路敷设以便于维护，检修。
5.1.2布置要求
1.线路最短；
2.力求少占农田；
3.管线顺直，地形起伏小，以减少管件及阀井的数量；
4.长距离输水，在隆起点设置排气阀；
5.配水干管沿公路及简易道路布置，以便于施工、检修；
6.配水管网应根据用水要求，遍布整个给水区，结合今后发展需求留有足够的水压；
7.管道埋深应在冻土以下。
5.1.3管道布置
工程水源地0+010处做一个内径φ1500mm的非完全式大口井，按照地形特点，分别布设两根滤水花管引水，花管纵坡%，一根花管沿方向引水，总长m，另一根花管沿方向引水，总长m。
为了保证高峰期的用水，通过大口井引水入桩号0+150处修建30m3的调蓄水池蓄水池。
主管道桩号处穿越耕地，长度为150米，主管道桩号处穿越沼泽，长度为100米，主管道桩号处穿越涵洞一处，主管总长m，在主管道上，根据居民住宅共设置了2个分干管，他们的位置分别在。
总长m，主管道共设闸阀井个，分干管共设闸阀井个，管道总长米。
5.2管材种类及规格
5.2.1管材选择
该工程管材的选择采用了三种管材进行了经济比较，管材1为UPVC塑料管，管材2为PE管。
方案比较见下表。
管材方案比较表
比较
方案
优点
缺点
管径
造价
UPVC
1、管材重量轻安装速度快
2、耐腐蚀；
3、拉运方便、装载数量多。
管理方便；
抗上面的外荷载较差
D110
D40
D75
D63
D50
15.79
10.87
7.53
5.67
4.46
PE管
1、柔韧性好；
2、施工管沟槽要求低；
3、施工速度快。
接头管件密封性差
D110
D90
D75
D63
D50
64
39
32
22.9
9.4
本次饮水工程引水管道管径小于150mm，玻璃钢管和预应力砼管厂家无本次工程新需管材的规格故本工程管材采用UPVC管。
5.3管道水力计算
管道水头损失包括沿程水头损失和局部水头损失，本工程沿程水头损失采用舍维列夫公式，局部水头损失按沿程水头损失的10%计算。
hf=iL=1.1×0.000915×Q1.77L/d4.77
式中hf—水头损失（m）
Q—管道流量（m3/s）
d—管道直径（m）
5.3.1方案一采用集中流计算
节点流量计算表（方案一）
部分
节点号
节点流量（升/秒）
主管道
0+000
4.03
1+660.2
4.03
分干
（一）
0+000
0.168
0+154
0.336
0+270.4
0.28
0+350
0.28
415.6
0.28
∑
1.344
分干
（二）
0+150
0.392
0+250
0.728
0+377
0.672
0+490
0.336
0+538.6
0.224
0+650
0.168
∑
2.52
支干
0+158
0.168
供水管网水力计算表（方案一）
管段编号
计算流量（L/S）
管径（mm）
管内流速m/s
管底高差（m）
水力坡降
管段水头损失（m）
压力水头（m）
管段长度（m）
主管道
0+020-0+200
4.03
110（103.6）
0.478
1.33
0.002890
0.52
1.47
180
0+200-0+1660.2
4.03
75（70.6）
1.030
34．29
0.018006
26.29
8.81
1460.2
∑
35.62
1640.2
分干一
1.343
（主管道1+660.2）
0+000-0+154
1.175
50（46）
0.707
3.71
0.015683
2.42
10.11
154
0+154-0+270.4
0.839
50
0.505
5.22
0.008640
1.01
14.32
116.4
0+270.4-0+350
0.559
40（36）
0.549
2.57
0.013557
1.08
15.81
79.6
0+350-0+415.6
0.279
32（28）
0.453
2.12
0.013140
0.86
17.07
65.6
∑
13.62
415.6
分干二
（主管道1+660.2）
0+000-0+0150
2.686
63（59）
0.983
3.40
0.020671
3.10
9.11
150
0+150-0+250
2.294
63
0.839
2.73
0.015635
1.56
10.28
100
0+250-0+377
1.566
50（46）
0.943
3.47
0.026076
3.31
10.43
127
0+377-0+490
0.896
50（46）
0.539
3.08
0.009706
1.10
12.42
113
0+490-0+538.6
0.56
40（36）
0.550
1.33
0.013600
0.66
13.09
48.6
0+538.6-0+650
0.168
32（28）
0.273
3.06
0.005354
0.60
15.55
111.4
∑
17.07
650
支干
分干二（0+538.6）
0+000-0+062
0.168
32（28）
0.273
3.4
0.005354
0.85
20.81
158
5.3.2方案二采用沿线流计算
1．比流量
qs=（Q-∑q）/∑L
其中qs——单位管长比流量（L/s.m）
Q—管网设计流量（L/s）
∑q—管网集中供水流量的总和（L/s）
∑L—有用户用水管段长度的总和（米）（不供水的管段不计算在内，单面供水的管段只计算一半长度）
qs=（4.03-0）/896.4=0.0045L/s.m
2．沿线流量
qp=qs*L
其中qp——某管段配水流量流量（L/s）
Q—管网设计流量（L/s）
L—某一管段的供水长度（m）
3．节点流量
qi=1/2*∑qp
其中qi——m某节点的节点流量（L/s）
∑q—交汇于该节点各管段沿线流量之总和（L/s）
节点流量计算表（方案二）
部分
节点号
节点流量（升/秒）
主管道
1+660.2
4.03
分干
（一）
0+000
0.174
0+154
0.304
0+270.4
0.310
0+350
0.327
415.6
0.148
∑
1.263
分干
（二）
0+000
0.131
0+150
0.356
0+250
0.511
0+377
0.540
0+490
0.364
0+538.6
0.360
0+650
0.251
∑
2.512
支干
0+158
0.168
沿线、管段流量计算表（方案二）
管段
计算管道长度/m
沿线流量L/S
管段计算流量L/S
分干一
0+000-0+154
77（单面供水）
0.347
1.262
0+154-0+270.4
58.2（单面供水）
0.262
0.915
0+270.4-0+350
79.6
0.358
0.653
0+350-0+415.6
65.6
0.295
0.295
∑
280.4
1.262
分干二
0+092-0+0150
58
0.261
2.772
0+150-0+250
100
0.450
2.511
0+250-0+377
127
0.572
2.061
0+377-0+490
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