凤翔县汉封乡五指岭地区供水工程初步设计评审修改稿2.docx
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凤翔县汉封乡五指岭地区供水工程初步设计评审修改稿2
凤翔县汉封五指岭供水工程
初步设计说明
1综合说明
凤翔县汉封五指岭供水工程位于凤翔县城西北25公里处，该项目涉及汉封乡的汉封村、景村、洛城村、关村、豆村、西沟村、程家塬村、后沟塬村8个行政村，现状人口7740人，饮水不安全人口6148人，设计供水人口8136人。
我院受凤翔县水利局委托，按照《陕西省村镇供水工程初步设计要点》，编制了凤翔县汉封五指岭供水工程初步设计。
汉封五指岭供水工程由水库取水工程、原水输水管道工程、水厂工程、配水干管、配水支管网及进户工程五部分组成。
供水水源为地表水，由原汉封水库供水。
其中，修建取水构筑物1处，埋设原水输水管道4公里，新建水厂1处，埋设φ160U-PVC给水管道942米，埋设φ125U-PVC给水管2000米,埋设φ110钢管2100米，埋设φ110U-PVC给水管道605米，埋设φ90U-PVC给水管道1784米，埋设φ75U-PVC给水管2685米，埋设φ63U-PVC给水管道8002米，埋设φ50U-PVC给水管道26082米。
设计供水规模600m3/d，工程概算总投资526.25万元，综合水价2.50元/m3。
该项目实施后，将彻底解决汉封乡8个行政村的供水紧张局面，极大改善汉封乡特别是五指岭5个行政村的居民生活和汉封乡的基础设施条件，将对汉封乡新农村建设起到很大的促进作用。
2工程概况
2.1自然概况
凤翔县汉封乡位于凤翔县城西北边陲，距县城25km，西面、北面环山，地势西北高、东南低，全乡总人口约7740人，辖8个行政村，总面积70.49平方公里。
项目区内有小
（二）型水库1座，位于北申家河流域上游，属千河一级支流，渭河二级支流。
汉封水库总库容56.5万m3，均质土坝，有效库容45万m3，淤积高程1139.0米，正常蓄水位1161.5米，坝顶长105米，坝高30米，坝顶高程1165.0米，放水工程为卧管，右岸开敞式溢洪道，
属Ⅴ等小⑵型工程。
2.2项目区社会经济情况
项目区总面积70.49平方公里，辖汉封村、景村、洛城村、关村、豆村、西沟村、程家塬村、后沟塬8个行政村，常住人口7740人，项目区主要以小麦、玉米种植为主，2008年农民人均纯收入3000元。
2.3供水现状和存在的问题
汉封五指岭地区目前的供水现状为分散式小规模供水，各村组各自为阵，供水水源为泉水，配水没有到户，在村组设有几处公共取水点，取水极为不便。
目前五指岭地区泉水现状供水能力根本无法满足五指岭地区群众的正常的用水需求。
另外，遇到干旱年份，泉水水位下降，出水量更少，供水矛盾十分突出。
泉水水质虽经检测基本符合农村饮用水标准，但并未进行消毒防止二次污染，所以群众饮水不安全。
目前，五指岭地区的供水工程设施都是上世纪九十年代甘露工程项目实施时修建的,当时的设计标准低,经过十几年的运行，年久失修，设施老化,管网渗漏，已很难适应当前五指岭地区的供水需求。
2.4项目建设的必要性，
目前五指岭地区的供水现状和存在问题已经严重影响到项目区群众的正常生产生活，缺水问题已经成为制约项目区经济发展的瓶颈。
凤翔县委县政府对建设五指岭供水工程也非常关心和支持，该县水利部门技术力量雄厚，在农村供水建设中积累了一定的施工、管理经验，完全有能力承担该项目的建设任务。
项目区群众对实施五指岭供水工程的呼声和热情极高，投资投劳有保障。
项目区交通便利，具有一定的经济基础，从财力上具备项目实施的条件。
五指岭供水工程建成后，将彻底解决五指岭地区群众的饮水不安全问题，产生很大的社会效益。
因此，开辟新的水源地，建设五指岭供水工程迫在眉睫。
村名
受益人口
公共建筑
涉及供水村小组（个）
涉及供水户数（户）
总人数
（人）
饮水不安
全人数（人）
学校（所）
人数
（人）
景村
4
71
482
482
1
人数已计入
洛城村
6
350
1577
1177
1
人数已计入
汉封村
8
391
1760
1760
2
人数已计入
关村
6
264
1190
1190
1
人数已计入
豆村
4
195
740
0
1
人数已计入
西沟村
4
110
494
33
1
人数已计入
程家塬村
6
170
760
760
1
人数已计入
后沟塬村
7
215
746
746
1
人数已计入
合计
45
1600
7740
6148
9
人数已计入
2.5项目区供水范围
汉封乡8个行政村，现状人口7740人，设计供水人口8136人。
现状年供水范围、供水对象统计表
3工程建设条件
3.1自然条件
项目区属低山丘陵区，地形海拔高程970～1140米。
属暖温带大陆性季风气候，半湿润半干旱地区，春暖多风，夏热少雨，秋凉多涝，冬寒少雪。
据凤翔县气象观测资料统计，多年平均气温11.5℃,极端最高气温40℃,极端最低气温-19℃,多年平均降雨量632.0mm，冻土层深0.5米。
3.2区域水资源概况
北申家河由项目区西北向东南穿过，该流域属千河一级支流，渭河二级支流，流域总面积40.9km2。
北申家河流域内未曾设立过水文站及雨量站，属无资料地区。
流域位于黄土低山丘陵区，地形起伏，沟谷发育，水土流失较为严重。
北申家河干流上建有小
（二）型水库——汉封水库，总库容56.5万m3，有效库容45万m3。
坝址以上流域面积为12.5km2。
现入库流量主要为汛期河道径流。
该区多年平均径流深80mm，多年平均径流量100万m3。
北申家河径流主要是由降水形成，降水和下垫面的特性决定该河的径流特性。
本区降水具有年际变化大，年内分配不均的特点，降水主要集中在7～9月份，约占全年降雨60%以上。
3.2.1径流计算
由于汉封水库无实测径流资料，径流计算采用《宝鸡市水文手册》中的年径流深法计算。
年平均径流量计算
①年径流深法
从《宝鸡市实用水文手册》中3-1、3-2图中查得，该流域多年平均径流深为80mm，径流变差系数CV=0.58,CS=2.5CV，用年径流深法计算汉封水库的多年平均径流量W。
计算公式：
W=y×F/10
式中：
W—流域多年平均径流量（万m3）；
y—流域平均年径流深（mm）；
F—流域面积（km2）；
汉封水库坝址以上流域面积F=12.5km2,代入计算得多年平均径流量W=100万m3。
⑵径流分析计算
①不同频率的年径流量计算
根据《宝鸡市实用水文手册》，不同频率的设计年径流量按下式计算：
WP=KP×y×F/10
式中：
WP—某频率的设计年径流量（万m3）；
KP—某频率的模比系数（查皮—Ⅲ型曲线）；
Y—流域平均年径流深（mm）
F—流域面积（km2）;
经计算，不同频率设计年径流量计算成果如下：
P=50%时，W=87万m3；
P=75%时，W=58万m3；
P=95%时，W=41万m3。
3.3工程地质
3.3.1区域地质情况
3.3.1.1地形地貌及物理地质现象
项目区位于关中平原西部渭河以北，黄土高塬南缘丘陵沟壑区。
3.3.1.2地层岩性
第四系（Q）风积和风洪积黄土（Q3eol）、黄土状壤土层（QI-2eol+pl），分布于黄土地貌区，层厚50----100m。
3.3.1.3水文地质条件
区内地下水按含水层岩性可分为孔隙～裂隙潜水和基岩裂隙水，孔隙裂隙含水层岩性为冲积、洪积的砂、卵（砾〉石层和风洪积黄土状壤士，基岩裂隙水含水层为中生代碎屑岩。
地下水主要补给来源为大气降水，排泄于附近的沟谷及河流。
3.3.1.4区域构造稳定性及地震烈度
工程区周围30km范围内历史上曾发生过4级以上地震5次，5级以上地震2次，有史记载的最大地震为公元前780年的扶风以北的6～7级地震，据《中国地震动参数区划图（2001）》，工程区地震基本烈度Ⅶ度，地震动峰值加速度为O.15g。
3.3.2项目区工程地质条件
输水工程、水厂工程地质条件
施工区地处低山丘陵区，上部为黄土覆盖。
黄土在天然不饱和状态下，具有较高的抗剪强度和较高的压缩性，黄土状坝二～三级湿陷性，采取重夯夯实，以及防水，排水措施，切断渗入地基的水源：
或从结构上采取措施，增强建筑物抵抗地基的湿陷变形的能力，满足基础需要。
4.工程规模
4.1设计范围、供水对象及设计水平年
本工程的设计范围为汉封乡的汉封村、景村、洛城村、关村、豆村、西沟村、程家塬、后沟塬8个行政村，现状人口7740人。
设计年限10年。
现状年2009年，设计水平年为2019年。
4.2需水量预测
⑴居民生活用水量
农村居民最高日生活用水定额取60L/人·d，镇区（汉封村）居民最高日生活用水定额按70L/人·d。
设计人口
设计用水居民人数P=P0（1+γ）n
W—居民生活用水量，m3/d
P—设计用水居民人数，人
P0—供水范围内的现状常住人口
γ—设计年限内人口的自然增长率
n—工程设计年限10年
γ按当地的自然增长率的5‰
P=7740×（1+5‰）10=8136人
W=6286×60/1000+1850×70/1000=506.70m3/d
⑵公共建筑用水量
农村按居民生活用水量的5%计，镇区按居民生活用水量的10%计。
6286×60/1000×5%+1850×70/1000×10%=31m3/d
⑶管网漏失水量和未预见水量
按居生活用水量、公共建筑用水量之和的10%计列。
（506.70+31）×10%=54m3/d
⑷水厂自用水量
按前3项之和的5%计列
（506.70+31+54）×5%=29.5m3/d
（5）农村用水变化系数及供水时间
①本工程供水规模介于200m3/d-1000m3/d之间，Kh值取2.5
②日变化系数Kd值取1.5
供水时间为24小时
4.3供水规模的确定：
供水规模计算表
项目
计算说明
用水定额
用水量小计
备注
居民生活
6286×60/1000+1850×70/1000
农村60L/人·d镇区70L/人·d
506.7
公共建筑
（6286×60/1000）×5%+
（1850×70/1000）×10%
农村按居民用水的5%计，镇区按居民用水的10%
31
管网漏失水量和未预见水量
（506.70+31）×10%
按居生活用水、公共建筑用水之和的10%计列。
54
合计
591.7
根据以上计算设计供水规模确定为600m3/d。
5.水源选择
地下水源
根据《凤翔县周围地下水资源调查及评价报告》，项目区属低山丘陵区，地层以第四系粘土为主，夹少量砂砾，以下为奥陶系灰岩，水文地质条件差异很大。
项目区地下水资源十分贫乏。
地表水源
汉封乡境内有小型水库（汉封水库）1座，均质土坝总库容56.5万m3,有效库容45万m3。
该水库原职能为灌溉和防汛，经当地水行政主管部门申报批准，现决定取消灌溉职能，专门为五指岭地区供水。
汉封水库1973年建成投用，距汉封乡政府5km，位于北申家河干流上游，坝址以上流域面积12.5平方公里，径流主要由降雨形成，多年平均径流量100万立方米。
水库大坝经安全鉴定，安全稳定。
库区上游植被良好，没有工业企业，水库水质良好，经凤翔县疾控中心检测，该库的水质除细菌总数、总大肠菌群超标外，其余均符合国家《生活饮用水卫生标准》。
详见《汉封水库水质检验报告》。
由于汉封水库缺乏实测地表径流资料，通过水文分析计算，汉封水库不同频率的来水量，当来水保证率P=50%时，来水量为87万立方米；P=75%时，来水量为58万立方米；P=95%时，来水量为41万立方米。
多年平均径流量为100万立方米。
新建净水厂年均需水量为：
Qa=365×600/1.5=14.6万m3
至2019年，汉封水库来水保证率为P=95%时，来水量为41万立方米，在满足工程用水量的同时每年仍有26.4万立方米的盈余水量。
由此可见，在保证率P=95%情况下，能满足汉封五指岭地区供水。
通过以上水源分析，确定本次工程水源采用汉封水库地表水。
水源水量可靠，水质合格，取水方便，易于管理。
6.工程总体布置
6.1设计依据和原则
6.1.1设计依据
⑴《凤翔县周围地下水资源调查及评价报告》
⑵汉封水库地表水水质监测报告
⑶工程范围地形图（1：
10000）
⑷凤翔县汉封水库枢纽基本资料
⑸《建筑给水排水设计规范》（GB50015－2003）
⑹《室外给水设计规范》（2006）
⑺《生活饮用水卫生标准》
⑻汉封供水工程基本情况资料
⑼相关专业有关技术《规范》、《规程》等
⑽陕西省村镇供水工程《初步设计要点》
⑾水利部《村镇供水工程技术规范》
6.1.2设计原则
依据本工程总需水量规模及水源水质指标，合理确定水处理结构工艺，保证水源工程管理运行的可持续性。
以解决生活供水为重点，充分利用现有水利工程，有效降低工程建设投资和运行费用。
坚持以政府投资为主与群众自筹相结合的投资办法。
引用新材料、新设备、新技术、新工艺，提高工程设计与运行管理自动化水平，确保农村供水工程长期有效发挥效益。
6.2工程等级类型及防洪标准
凤翔县汉封五指岭供水工程属一般供水工程，根据《水利水电枢纽工程等级划分及洪水标准（SJ252—2000）》、《防洪标准（GB50201—94）》，该供水工程按Ⅳ型供水工程进行设计，按10年一遇洪水设计，30年一遇洪水校核。
6.2.1水质及水压要求
（1）水厂出水水质按照国家现行《生活饮用水卫生标准》（GB5749—2006）设计，其中出厂水浊度不大于1NTU。
（2）根据农村的建筑高度及分布,考虑满足二层楼的供水要求,配水管网最不利点服务水头农村不小于0.08MPa,城镇区（汉封村）按0.15MPa。
个别建筑物水压不足时，自行加压解决。
6.2.2工程抗震标准
根据《建筑抗震设计规范》（GB500111）以及《构筑物抗震设计规范》（GB50191）的有关规定。
本工程属Ⅳ型供水工程，主要建筑物按抗震设防裂度按7度设防。
6.3工程总体布置原则
本着节约投资的原则，采取浮筒式库内取水形式。
在水面放置2只连结在一起的钢筒，用缆绳将钢筒固定并锚固在岸边，将10米软管连接在浮筒上，另一端与涵洞进水口预埋的管口连结，在放水涵管内铺设管道与坝后输水管道连结，利用重力向水厂输水。
充分利用地形条件，将水厂建在关村北边的一处高地上，地形标高1115.0m，利用地形高差优势，采取重力向用户供水。
净水厂至村庄配水管网沿公路布设，便于施工和运行管理。
6.4供水系统
给水系统的选择原则为：
稳妥可靠，适应性强，操作简单，运行费用低，管理方便，同时考虑节约工程投资。
本次工程供水系统主要包括：
取水构筑物，原水输水管道工程，净水厂工程，净水输水管道工程，配水管网与入户工程。
6.5水源和取水工程
本工程水源为汉封水库地表水，采用浮筒式库内取水形式，保证始终取用表层水，取水管口包扎滤网。
6.6输水线路及管材选择
水源距水厂4公里，将输水管道埋设在原灌溉渠道内，输水管道管材选用φ250U-PVC管，由于水库取水最低水与汇流调压池自然高差只有10m，经水力计算，管径采用φ250U—PVC管道，采取重力输水，输水管道末端接混流调压池。
6.7净水厂位置及工艺确定
根据水源水位高程及供水区管网水力计算，对净水厂位置高程进行确定，经踏勘，本供水工程供水管网最不利点位于关村一组，最不利点的地面高程1100.00m，农村供水水压按0.08MPa设计，经过水力计算，水厂的地面高程确定为1115.0米，水厂内清水池的底板高程取1112.0米，容积按供水规范规定，取供水规模的25%，经计算为150m3。
水厂占地面积1500m2，自然地形高程1115.0米。
净水厂进水水压按0.10MPa设计，经计算，混流调压池底板高程1125.0米，混流调压池容积按供水规模的30%设计，由于水库与净水厂距离较远，考虑检修时的调蓄作用，适当增加混流调压池容积，故混流调压池按200m3设计。
水处理工艺流程（采用CXQ-1型全自动多功能净水器）
汉封水库地表水通过输水管道引至混流调压池，地表水经混流调压池通过输水管道进入CXQ-I型全自动多功能净水器初处理器。
地表水经定量加药器自动加药后，经管道混合器快速混合，由入口1进入初处理器，通过其内部的网格反应区和斜板沉区的作用，进行絮凝、沉淀，沉淀后再由出水口进入终处理器内的过滤区，完成净水过程的最后一步过滤。
滤后水在终处理器内的压缩空气驱动下由出水管3直接进入清水池，进行有压供水。
初处理器和终处理器顶部均设有压力传感器4、5感应出设备的内部净水负荷。
CXQ—1型全自动多功能净水器工艺图
水处理工艺流程示意图
汉封水库地表水
初处理
（反应沉淀）
输配水管网
清水池
终处理器
（过滤）
加氯消毒
6.8配水系统和管材选择
合理地选用管道材质是节省工程投资，确保供水水量、水质、水压和安全运行的重要环节，根据五指岭地区的地形，地形情况，输水管道材选用给水用硬聚氯乙稀管（PVC—U管），设计内水压力按0.6MPa选用。
Z供水管道上新建减压调蓄池以下3公里管道要穿越深沟，供水压力过大，经设计计算，管材选用钢管，管径为DN100。
7.工程设计
供水系统设计流量表
序号
构筑物
基本情况
设计流量
1
原水输水管道
汉封水库到净水厂
60m3/h
2
净水厂
混凝、沉淀过滤常规工艺选用一体化净水器
40m3/h
3
输水管道
净水厂至配水管网
60m3/h
4
配水管网
直接用户
60m3/h
7.1取水构筑物设计
由于汉封水库水位变幅大，为了取表层水，经实际勘察，确定采取浮桶式取水，坝下输水涵管内铺设管道与后输水管道连结，重力向水厂供水。
7.2原水输水管道设计
由于一体化净水设备净水生产量设计为40m3/h，考虑到地表水到净水厂的管路水量损失，经综合计算考虑，原水输水管道设计流量按60m3/h设计。
库水位处于最低水位时，重力水头10米，经水力计算，输水管径按φ250设计，管材为U-PVC管，设计内水压力0.6MPa，埋深1.0米。
输水管道末端接混流调压池，混流调压池为钢筋混凝土结构，容积经计算按200m3设计，池底板高程1125.0米。
7.3净水厂设计
⑴根据汉封水库原水水质分析和出水水质要求以及本供水工程供水规模，确定水处理净化工艺为一体化净水器。
⑵净水厂位于关村以北附近一处高地上，占地面积1500m2，东西长35米，南北宽30米，地面高程1115米。
⑶净水器选用CXQ—1型全自动多功能一体化净水器，为成套化定型设备。
型号为CXQ—1—40，每小时处理水量40m3/h，使用压力0.3MPa，外形尺寸初处理器φ2200×3300（mm）,终处理器φ2200×3300（mm）,主要技术参数：
进水浊度：
≤1000mg/L，出水浊度：
≤3mg/L，滤速：
≤10mg/L，分离区上升流速：
＜3mm/s，絮凝时间：
5-7min，进水压力0.06～0.3MP。
⑷净水药剂选择氯化铝药液，采用JY型絮凝剂定量加药设备投药。
该设备具有自动控制程序高，操作简便，计量泵投加增加了设备投加药的精确度。
⑸水质消毒采用CXB系列二氯化氯发生器，通过设备自动控制的德国名牌计量泵精确计量，精确地投加到处理水中。
⑹排泥水及冲洗水通过排水沟排至沟道内。
⑺生产建筑物长21.6米，宽6.0米，建筑面积136.0m2。
主要包括一体化净水器厂房、消毒间、加药间、仓库、配电室、化验室；办公、生活用房建筑面积210m2，主要包括办公室、宿舍、食堂、多功能厅。
⑻厂内给水、排水管布置及雨水排放措施见平面布置图，道路标准为混凝土路面，绿化面积80m2。
7.4调节构筑物设计
按《村镇供水技术规范》，地形高差超过60米要考虑减压措施，为了调压减压，在马连滩新修100m3调蓄池一座，供水人口3800人。
调蓄池形式为钢筋混凝土结构，利用自然地形采用重力供水。
池底板高程1050.0米。
在程家塬村南建一座20m3钢筋砼减压调蓄池，供水人口746人，池底板高程1005.0米。
在关村南800米处建一座20m3钢筋砼减压调蓄池，供水人口494人，池底板高程1008.0米。
砼蓄水池设计按《国家建筑标准设计图集》（04S803）设计。
7.5输配水工程及入户工程设计
净水厂高位清水池到五指岭各村的输水干管敷设沿乡村道路边缘外1米处埋设，埋深1.2米。
为了保证管网安全运行，输水干管未端将水输入各村现有的调蓄水罐内，水罐高出地面10米，安全稳定，既起到了调压作用，又使供水支管网水压相对稳定，调压调蓄构筑物前配置自动关闭闸阀。
管网布置均采用U-PVC给水管，设计管道压力0.6MPa，配水支管网沿村庄道路一侧布设。
由于配水支管网年久失修，渗漏严重，基本处于报废状态。
本次进行全部更换，设计进户1600户。
水力计算
根据前面的设计计算可知，项目区净水厂最高日供水量为600m3/d，则最高日最高时流量为60m3/h。
管网中所有管段的沿线出水流量之和应等于最高日最高时用水量。
各管段的沿线出水流量，根据人均用水量和各管段用水人口、用水大户的配水流量计算确定。
人均用水量按q=1000（W—W1）kh/24p计算，式中q—人均用水量，L/（h·人）
W——该区最高日用水量（m3/d）为600m3/d
w1————企业、机关及学校等用水大户的用水量之和不计（m3/d）
kh——-——时变化系数取2.5
p——-该区设计用水人口，p=8137人
管段设计内径，根据设计流量和设计流速由式d=18.8
确定，式中d——计算内径（mm），Q——设计流量（m3/h），V——设计流速（m/s）。
管道水头损失计算，包括沿程水头损失和局部水头损失，局部水头损失按沿程水头损失的10%计。
沿程水头损失按
Hf=0.000915
·L——管道长度m。
管网附属设施
⑴闸阀设置
为了便于供水管网管理，根据具体情况分别设置检修阀门，阀门布置应满足事故管段的隔断及规范的要求，在每个村供水点前设置一个闸阀。
⑵闸阀井设计
闸阀井采用砖砌形式。
按规范要求，根据管径、控制阀大小确定其内径及深度，上加承重钢筋砼井盖保护。
⑶排气阀设置
管网中在管道的凸起点和平直段必要的位置应设置自动复合式排气阀，以便及时排出管网内空气，避免发生气塞；并在管道放空时引入空气，防止管道产生负压，确保管网安全供水。
⑷泄水阀设置
为了便于管道冲洗时管底沉积物的排出以及事故检修时的放水需要，管道的相对低点设置泄水阀和泄水管，将泄水引入低凹地区或河道。
⑸消防给水栓设置
给水管网采用低压消防，消防栓主要设置在汉封镇区街道旁，设置消防给水栓一处。
设置在道路交叉处或醒目处，距建筑物不小于5米，距公路不小于2米，为地上式布置。
水网水力计算见管网水力计算图。
（6）进户设计
每户进户管道长度6米，管径为φ20，管材为PPR管,修筑水表坑一座,宁波水表一只，防冻龙头一个，φ15球阀一个，砌筑洗涤池一座。
7.6建筑设计
根据生产工艺要求确定建筑平面布置，本供水工程净水厂水处理工艺为一体化净水器，根据外形尺寸，确定生产建筑物为一层，层高5.0米，生产建筑物布置在北区。
南区为管理人员生活区，修建综合楼一栋，二层、层高3.3米，建筑面积210m2。
7.7供配电设计
（1）用电负荷统计计算
本水厂内用电对象主要有加氯机、加药机、办公管理用电、室内外照明等。
经负荷统计，水厂合计总用电负荷为25—35K
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