贵州省沿河县中界乡天坪村农村饮水安全工程设计报告（可编辑）

'贵州省沿河县中界乡天坪村农村饮水安全工程设计报告贵州省沿河县中界乡天坪村农村饮水安全工程设计报告(送审稿) 青海省水利水电勘测设计研究院贵州分院二○一一年十月工程名称:沿河县中界乡天坪村农村饮水安全工程业主单位:沿河县水务局批准:分管院长:审定:审查:校核:工作人员:设计单位:青海省水利水电勘测设计研究院贵州分院单位邮编:550001 联系电话:0851-5202965传真:0851-5202965目录1概述11.1自然地理及社会经济状况11.2工程勘测设计22供水现状及水源水质情况52.1供水现状52.2水源情况52.3水源水质53水文气象及工程地质63.1水文气象63.2场区工程地质条件及主要存在的问题63.3主要建设物工程地质条件73.3天然建筑材料84供水方式及工程规模94.1供水方式94.2需水量计算94.3工程规模105工程布置及建筑物设计125.1设计依据125.2工程总体布置13 5.3取水工程设计135.4输、配水管网设计185.5水池设计235.6消毒设计245.7水源保护工程设计256工程施工266.1施工条件266.2主要建筑物施工266.3施工总布置286.4施工进度297投资概算及资金筹措307.1工程概况307.2投资主要指标307.3编制原则及依据307.4资金筹措328国民经济评价348.1评价依据及基本参数348.2经济评价348.3水价测算358.4经济效益及社会效益分析359环境影响和水土保持379.1环境影响设计37 9.2水土保持设计3810工程管理3910.1管理机构3910.2建设期管理3910.3建后管理39附:天坪村饮水安全工程平面布置图图号:YHTPYS-SS-SG-01管网布置图图号:YHTPYS-SS-SG-0230m3清水池设计图图号:YHTPYS-SS-SG-0330m3清水池钢筋图图号:YHTPYS-SS-SG-0420m3清水池设计图图号:YHTPYS-SS-SG-05泵房设计图图号:YHTPYS-SS-SG-06水源点水池、消毒房及管道埋设图图号:YHTPYS-SS-SG-07镇墩、支墩结构图图号:YHTPYS-SS-SG-08变压器组装示意图图号:YHTPYS-SS-SG-09概述自然地理及社会经济状况沿河土家族自治县位于贵州省东北角,铜仁地区北部,地处黔、渝、湘、鄂四省(市)边区结合部的乌江中下游。地跨东经108°03′49〃~108°37′53〃,北纬28°12′45〃~29°05′ 23〃,南北长98.28km,东西宽53km,行政区域总面积2468.8km2,占全省总面积的1.4%,占全区总面积的13.7%,辖22个乡镇,2006年末总人口57.8万人,其中土家族占全县总人口的53%,县城常住人口8万人。周边与省内的德江、印江、松桃、务川及重庆市的彭水、酉阳、秀山等县毗邻。离铜仁大兴机场180km,距渝怀铁路重庆酉阳火车站60km,326国道和411省道贯通县境,素有“黔东北门户,乌江要津”之称。中界乡位于贵州省沿河土家族自治县东南部,距县城20千米。东部与重庆酉阳自治县交界,北部与沙子镇相接,东南部与晓景乡接界,西南部与谯家、淇滩镇相连,西部与和平镇毗邻,地处东经108°29′23〃~108°35′03〃,北纬28°24′21〃~28°33′58〃,南北长17.7千米,东西宽10.10千米,国土面积75.07平方千米,1998年总人口2.24万人;境内属中亚热带季风湿润气候,年均温15.8~17.3℃,1月日均温4.4~6.0℃,极端最低温-7.4~-5.4℃,7月日均温25.9~27.6℃,极端最高温39.6~40.6℃,无霜期274~294天;年日照时数1200小时,年降水量1100毫米,气候温和,四季分明。农作物以一年二熟或一年三熟。该乡土地总面积112607亩。有耕地49730亩,其中田15992亩、土33738亩;林地45942亩,其中有林地146054亩;牧草地5520亩;水域705亩。土壤以黄壤土为主。 全乡辖3个办事处,22个行政村,85个村民组,6067户,25028人,其中少数民族13770人;总面积70.8平方公里,总耕地面积12458亩,其中田8336亩,土4122亩,荒山、草坡、林地面积34564亩,宜牧面积34564亩。全乡农村经济总收入6257万元,年财政收入40万元,农民人均收入3200元,粮食总产量11853吨,人均产粮453.6公斤。天坪村位于沿河县城东北方向,距县城15公里。全村行政区面积0.24平方公里,耕地总面积392亩,其中田297亩,土95亩,人均耕地0.57亩。全村共3个村民小组,683人,其中天坪一组上寨100人;天坪一组下寨330人;天坪二组253人。工程区主要农作物:水稻、玉米、小麦、油菜,绝大多数年轻人外出务工。根据寻访当地村民知:2010年农民人均收入800元/月。乡村公路为毛路面,车辆行驶困难,通施工区公路主要靠乡村公路。本次设计共解决中界乡天坪村共683人设计人口757人饮水安全问题。工程的实施对加大当地基础设施建设,改善村民吃水难、用水难问题,推进经济可持续发展有着重大意义。工程勘测设计2011年9月,我院受沿河县水务局委托,承担了沿河县水务局农村饮水安全工程的设计工作,随后我院立即安排相关工程设计人员进行现场勘测、收集工程相关资料、征求当地群众意见及征询水务部门建议等外业工作,并随后开展水源论证、工程布局、技术施工图纸绘制等内业工作。本项目解决饮水安全683人设计人口757人,结合中界乡天坪村区域地形条件及水源、受益区分布情况,根据地理位置及村寨分散的情况,本工程从各分散水源点处采用重力引水方式和泵站提水方式给各村寨供水,拟新建1座20m3蓄水池、1座30m3清水池、1座泵站、3个1m3小水池(水源点处)。 设计供水规模W37.90m3/d,工程类型为Ⅴ型。主要设计内容包括水源保护工程、蓄水工程、输配水工程及其他附属建筑物四个部分。主要建筑物有:30m3清水池1座,20m3蓄水池1座,1m3小水池3座,2座消毒处理房,提水泵站1座,输、配水管道总长932m(其中PE80塑料管583m,DN50普通钢管349m。)主要工程量为:土方开挖247.67m3;石方开挖55.79m3;土石回填190.54m3;砌石62.00m3;砼32.70m3;模板:222.65?;钢筋制安0.49t。本工程国民经济指标:经济内部收益率为53.84%,大于8%;经济净现值为84.79万元,大于0;经济效益费用比为2.76,大于1;投资回收期为3年。沿河县中界乡天坪村农村饮水安全工程总投资为28.98万元,人均投资424元/人。工程特性见表1-1。表1-1工程特性表序号项目名称及特性单位备注一水源天坪村1#水源点天坪村2#水源点1名称2水源性质提水重力供水地下水3估算流量L/s0.49 0.490.16调查时间:2010年12月15日二设计供水规模1工程类型类型Ⅴ型2供水规模m3/d37.903供水方式泵站提水、重力供水4设计年限年155设计解决现状不安全人口人6836设计人口人7577年供水量万m31.06408供水受益行政村个19用水标准L/人?d35三主要建设内容30m3清水池个120m3蓄水池 10m3调节池个个121m3小水池个3DN50普通钢管m349PE80dn25(1.25MPa)m298PE80dn40(1.25MPa)m285泵站座1离心泵台250SLD12-25*3消毒房间22台二氧化氯投放器附属设施块1工程牌四施工特性1主要工程量土方开挖m3247.67石方开挖m355.79土石方回填m3190.54浆砌石m362.00混凝土m332.70钢筋制安t0.49模板?222.65管道安装长度m932 2主要材料及劳动力水泥t22.28钢材t0.52砂m367.64碎石m342.65块石m366.96炸药t0.04总工日工日412.5总工期月3五工程投资万元28.981建筑工程投资万元9.572机电设备及安装工程万元12.993管道设备及安装工程万元2.314临时工程万元0.505其它费用万元2.236基本预备费万元1.387人均投资元/人424六经济指标1经济内部收益率%53.842经济净现值万元84.793经济效益费用比2.764投资回收期年35水价元/m34.51 供水现状及水源水质情况2.1供水现状 村民饮用水情况:该村地处微风化石山区,特殊的地质地貌结构,分布少量的?沙水、井水和山泉,土壤含水率底,存不住地表水,地下水较深,改革开放后至今无水利工程实施,工程性缺水严重,村民主要靠直接饮用井水和山泉来解决饮水问题,大部分村民是靠肩挑取水。现状情况一是每到雨季,降水、径流增多,多数山泉水就变成了浑水,由于没有经过沉淀过滤、消毒杀菌等净水措施处理,水质不达标,不能直接饮用;二是秋冬季节降水量减少,山泉水流量降低,水量不足,不能满足当地群众生产生活用水需求。另外,按照《生活饮用水卫生标准》的要求,该村的饮水安全问题主要存在三个方面的突出难题:一是水质问题,由于是直接饮用,没有经过任何净化处理,饮用水里含有大量的杂质、沉淀物、细菌,长期饮用将严重影响村民身体健康,增大患病的机率。二是水量和方便程度问题。在冬季或干旱缺水时,山泉干枯,农户不得不到溪沟下游找水、挑水,路途远,费工费力。三是老百姓种田使用的农药、化肥,让溪沟水源水质不同程度受到污染问题。2.2水源情况根据实地调查分析,选用3个分散水源点的水源作为该村村民的居民饮用水,天坪村1#水源0.49L/s,引水入既有50m3高位水池后自流供水;天坪村2#水源0.16L/s,建蓄水池自流供水。水源点流量随降雨量变化大,受季节影响大。这几处水源为岩溶泉水,水质较好,清澈透明,无异味。大气降雨直接补给泉水,暴雨时泉水出现浑水,其他的时期泉水清澈透明,经过二氧化氯消毒处理后,水质达到国家规定的人蓄饮用水安全卫生标准。2.3水源水质经调查天坪村水源点主要问题为菌群超标,不符合国家《生活饮用水卫生标准》的要求,其他各项水质指标均满足生活饮用水水质要求,本次设计考虑使用二氧化氯投放器进行消毒处理,以保证村民饮水安全。3水文气象及工程地质3.1水文气象 项目区内属中亚热带季风湿润气候。年均温13.9~16.4℃,1月日均温2.7~5.3℃,极端最低温-9.6~-6.4℃,7月日均温24.3~26.8℃,极端最高温36.1~40.2℃,无霜期246~280天。年日照时数1300小时,多年平均降水量1000mm,是县内降水量最少的地区。海拔高,雾日多,气候冷凉,农作物以一年一熟为主。干旱现象出现频繁,冬季的严冻期较长,农民的生产生活及农作物的生长条件在不同程度上受到气候影响较大。工程区属无水文资料区,本次设计引用沿河县气象站1958~2007年共计50年的长系列降雨和干旱资料,经频率计算得多年平均降雨量X1150mm,最大年降雨量为1648.1mm,最小年降雨量为952.1mm,多年平均水面蒸发量为700mm,平均陆面蒸发量为431mm,平均风速0.7m/s,以NE风居多,多年平均连续干旱46.9天,最大连续干旱89天,最短连续干旱17天。95%枯水年分降雨量为810.5mm,连续干旱73.2天,境内灾害性气候有干旱、暴雨、倒春寒、秋季低温、冰雹、大风等。根据沿河县气象站1958~1995年共38年连续干旱资料分析,95%枯水代表年为1988年,代表年的连续干旱天数73天,全年共243天无雨,小雨99次,中雨以上23次共536.8mm。3.2场区工程地质条件及主要存在的问题 工程区地质属扬子准地台-黔北台隆-遵义断供-凤岗北东向构造变形区。主要为燕山期构造形迹,构造简单,无近晚期构造活动形迹。工程区地处乌江中下游地带,境内山峦较多,起伏陡峭,沟谷纵横。岩性以可溶性碳酸盐类岩石为主,地下岩溶发育。经调查,工程区内主要构造无复活现象,对工程区的影响较小。工程区未发现该断层有活动迹象,未发现褶皱等其它地质构造存在。经实地勘察,工程区无影响工程建设的各种不良地质现象,地层稳定,适宜工程建设。查《中国地震烈度动参数区划图》(GB18306-2001),本区地震烈度小于Ⅵ度,查《中国地震动峰值加速度区划图》,本区地震动峰值加速度小于0.05g;查《中国地震力反应谱特征周期区划图》,本区反应谱特征周期为0.35s。无晚期构造活动,地壳稳定,工程建筑可不设防。工程区域内构造无复活现象,区域稳定性好。工程区由于受到地质构造、岩性等地影响,未形成长期地表水河流,只有季节性溪沟,大气降雨直接渗入地下,沿岩溶裂隙汇集转入地下暗河,地表水资源较差。该区地下水主要有:灰岩发育的地下岩溶水,基岩裂隙和孔隙水,地下岩溶水分布极不规则,工程区地表水资源由于受大气降雨直接影响,季节性较强,抗旱能力弱。3.3主要建设物工程地质条件1、水源水池工程地质条件沿河县中界乡天坪村农村安全饮水工程水源点,地面高程为600~710m,所处地貌为中高山沟谷地貌,地形较陡,出露地层为茅草铺组(T1m),岩性为灰色中至厚层灰岩及白云岩,岩层产状为倾向N12°W,倾角23° 。根据取水点地形地质条件,建议选择灰岩弱风化层作为建基面。经调查,取水点部位无破坏性构造通过,不存在滑坡、崩塌泥石流等不良地质影响,稳定性较好,表层覆盖松散堆积的粘土,厚0.5~1.5m。根据地形地质条件,建议清除表面覆盖层,选择灰岩弱风化层作为建基面。其工程地质条件可以满足工程建设要求。2、管线工程地质条件根据供水区住户比较分散,供水范围较大等特点,结合工程区的实际地形地质条件,为力求使整个供水系统布置合理,在工程布置过程中,要求尽量缩短管线长度、少拆迁、少占农田;尽量满足管道地埋要求,避免管线急速转弯、较大起伏、穿越不良地质地段,充分利用地形条件,优先考虑重力自流输水,同时应考虑施工、运行、维护和管理方便同时应考虑近远期相结合和分步分阶段实施的可能性等要求。新建管线由水源小水池至蓄水池或高位水池后再到各供水点,沿途经过地形地貌以高原中高山、山间谷地以及山间台地为主。管道经过地层为三迭系为主,岩性主要为灰白色中厚层白云岩及灰岩。管道所经部位第四系覆盖层厚0~1.5m,管道基础持力层以粘土为主,局部地段为基岩;其基础持力层能满足管道对地基的要求。经调查,管线沿线构造无复活现象,构造稳定性较好,无大型的滑坡、崩塌、泥石流等不良地质现象,对局部地段的垮塌,可对管道进行覆盖等方式处理。管道沿线工程地质条件较好,能满足建设管道的需要。3、岩土物理力学参数(一)、与工程相关的岩土体部分物理力学性质参数表3-1岩土质单元的主要物理力学参数值岩性名 称容重(KN/m3)饱和抗压强度(MPa)泊松比弹性模量(GPa)内聚力(MPa)内摩擦角°承载力fa(KPa)灰岩(弱风化)27350.27601333000粘土(含碎石、可塑)170.0310150砂砾及卵石层20200(二)、人工边坡系数岩质边坡:临时边坡为1.0:0.2~0.3;永久边坡为1.0:0.5;土质边坡:临时边坡为1.0:0.5~0.6;永久边坡为1.0:1.0。3.3天然建筑材料本工程所选石料场为就近原则,料场可在工程区茅草铺组(T1m)及夜郎组玉龙山段(T1y2)地层内取用,岩性为灰、深灰色中至厚层灰岩夹少量泥质白云岩,可直接进行开采利用,运距小于1km,储量大,质量能满足工程需要。4供水方式及工程规模4.1供水方式中界乡天坪村农村饮水安全工程共解决天坪村683人设计人口757人的饮水安全问题。经实地调查,由于项目区内可饮用水源多是零星水源,水量严重不足且水质不达标,从而造成当地群众饮水存在安全隐患。目前中界乡天坪村大部分村民的饮用水是通过人挑的方式取水,费时费力;部分家庭因缺乏劳力,枯水季节部分村民只能就近饮用水质较差的坑塘水、屋檐水等,对村民身体健康带来极大的安全隐患。根据水利部、卫生部2004年联合下发的“ 农村饮水安全的评价指标体系”,以下四项指标中只要有一项低于安全或基本安全值,就不能定为饮用水安全或基本安全。①水质:符合国家《生活饮用水卫生标准》要求的为安全,符合《农村实施〈生活饮用水卫生标准〉准则》要求的为基本安全。②水量:每人每天可获得水量不低于55L为安全,不低于35L为基本安全。③方便程度:人力取水往返时间不超过10min为安全,取水时间往返不超过20min的为基本安全。④保证率:供水保证率不低于95%为安全,不低于90%为基本安全。按以上原则对项目区范围内的农村饮水现状进行调查,供水区域的饮水不安全人口达683人设计人口757人。饮水不安全的类型主要为用水量不足、保证率不达标及菌群超标。项目区内居民居住比较分散,主要分布在高程600~710m范围内,从天坪村周围水源分布情况来看,有3个小流量的水源可作该工程的供水水源,本次设计采取在水源边上修建小水池,引入蓄水池后,通过重力自流方式对项目区进行供水。4.2需水量计算根据规范、当地村民生活习惯与用水现状,结合当地农村经济发展状况,确定天坪村饮水安全项目设计参数如下:1、设计年限为15年。2、设计人口 按公式:?PP0(1+γ)n+P1?进行计算(计算结果见表4-1)。式中:P?设计人口数;P0?现状常住人口数,包括无当地户籍的常住人口;P1?设计年限内人口的机械增长总数;γ?设计年限内人口的自然增长率:取6.9‰;n?工程设计年限。3、用水定额用水量定额:q35L/人?d;时变化系数:Kh2.3;日变化系数:Kd1.3;4、村民生活用水量村民生活用水量按公式:WPq/1000进行计算。5、管网漏失水量和未预见水量按上述用水量之和的10%计取。经计算,本次沿河县中界乡天坪村农村饮水安全工程供水规模W37.90m3/d,年用水总量1.0640万m3,工程类型为Ⅴ型。表4-1中界乡天坪村现状及设计人口及用水量计算表序号组名供水人口(人)设计人口日用水定额日用水量人畜合计日用水量m3公共建筑用水m3管损与未预见水量m3平均日用水量m3最高日用水量m3年用水量m3居民L/人居民m3 天坪村天坪一组上寨100111353.883.880.000.394.275.551557.93天坪一组下寨3303663512.7612.760.001.2814.0918.315141.18天坪二组253280359.829.820.000.9810.8014.043941.57注:设计年限取15年,人口自然增长率为6.9‰4.3工程规模根据该工程供水区与所选水源的位置、相对高程分布情况,工程主要由水源保护工程、取水构筑物、蓄水构筑物、输配水管网、附属构筑物设施等组成。本工程设计供水规模W37.90m3/d,工程类型为Ⅴ型,年供水量为1.0640万m3。项目建成后,可解决中界乡天坪村683人饮水安全问题,进一步促进当地经济可持续发展。主要建筑物的规模及工程量如下。1、新建蓄水池2座,容积为30m3的1座,20m3的1座;2、新建小水池3座,容积为每座1m3;(水源点)3、消毒房2座,每座8.75m2;4、泵站1座,建筑面积18.36m2;5、安装输配水管DN50普通钢管349m;PE80dn25管(1.25MPa)298m;PE80dn40管(1.25MPa)285m; 6、主要工程量为:土方开挖247.67m3;石方开挖55.79m3;土石回填190.54m3;砌石62.00m3;砼32.70m3;模板:222.65?;钢筋制安0.49t。天坪村农村饮水安全工程供水规模W37.90m3/d,工程类型为Ⅴ型,年用水总量1.0640万m3。项目建成后,可解决中界乡天坪村共683人设计人口757人的饮水安全问题,进一步促进当地经济可持续发展。5工程布置及建筑物设计5.1设计依据1、相关文件(1)国务院办公厅《关于加强饮用水安全保障工作的通知》(国办发[2005]45号)(2)国家发改委、水利部、卫生部、教育部《关于做好农村学校饮水安全工程建设工作的通知》(发改农经[2005]1592号)。(3)水利部、卫生部《关于印发农村饮用水安全卫生评价指标体系的通知》(水农[2004]547号)(4)水利部《关于印发村镇供水站定岗标准的通知》(水农[2004]223号)(5)水利部《关于加强村镇供水工程管理的意见》(水农[2003]503号)(6)国家发改委、水利部、卫生部《关于加强农村饮水安全工程建设和运行管理工作的通知》(发改农经[2007]1752号)(7)工程建设的有关批准文件2、部委规章 (1)《农村实施《生活饮用水标准》准则》(全国爱卫会、卫生部1991年5月3日颁布)(2)《饮用水水源保护区污染防治管理规定》(国家环境保护局、卫生部、建设部、水利部、地矿部1989年7月10日颁布)(3)水利部水总(2002)116号文《水利工程设计概估算编制规定》。3、技术规范(1)《农村生活饮用水量卫生标准》(GB11730-89)(2)《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2005)(3)《村镇供水工程技术规范》(SL310-2004)(4)《给水排水工程管道结构设计规范》(GB50332-2002)(5)《室内给水设计规范》(GB50013-2006)(6)《水利水电建筑工程概算定额》((2002)116号文)(7)《建设项目经济评价方法与参数》(发改投资[2006]1325号)5.2工程总体布置 工程区地形起伏大,各村寨相对分散,区内一般高程在600~710m之间。工程措施宜采取因地制宜,合理布置的原则。水源的选择应在保证水量满足供应的前提下,优先考虑水质较好的水源,并注意水源保护的要求。水源在具备水量可靠及势能条件下采用一个给水系统同时供给多个村民组,其系统管理集中,供水安全,单位水量的基建投资较低。对于地势较高的村民组,结合区域水源分布,就近选择水源,采取重力自流方式供水。水源与用户间直接由重力自流输水入村,节约能耗。给水管网尽量做到线路最短,施工维护方便,少占农田,避免穿越山谷、公路、工程地质不良的地段。根据区域自然、地理、供水现状、用水需求、水资源等条件及其管理要求,进行引水工程布置,分述如下:天坪村1#水源点:由于水源点位置较低,通过在水源点下方修建30m3清水池后,修建泵房,用84m扬程多级离心泵提水,通过DN50普通钢管317m引水进入50m3高位水池,在高位水池处分支供水,一条通过PE80dn25管173m到天坪一组上寨供水点,另外一条通过PE80dn40管151m引水进入既有50m3蓄水池,再由既有50m3蓄水池通过PE80dn40管123m到天坪一组下寨供水点。天坪村2#水源点:该水源处有两个小水源点,由于地势较高,通过在水源点处修建1m3小水池后用PE80dn40管11m引水进入20m3蓄水池,再由蓄水池通过PE80dn25管70m和55m分别输送到天坪二组1#、2#供水点。输、配水管道均采用地埋式。中界乡天坪村农村饮水安全工程解决683人设计人口757人,工程具体布置详见“天坪村饮水安全工程平面布置图”。5.3取水工程设计5.3.1取水口设计 本工程采取从各村寨分散取水,考虑到取水口处需作拦截、过滤、集水,因此在水源点修建1m3小水池,并可根据情况进行调整,采用PE80引入蓄水池。输水管安置在小水池侧墙上,进口设拦污珊防止树枝等杂物进入进水管堵塞管道。5.3.2蓄水池设计从各水源通过PE80管引水至新建的蓄水池内,蓄水池采用半埋式矩形浆砌石定型水池,边墙采用M7.5浆砌石砌筑,侧墙及底板均采用C20混凝土防渗。考虑水池的稳定,水池基础开挖深1~1.5m,基础需达到相应承载力要求。池顶盖板采用C20钢筋混凝土封闭,厚12cm。为便于水池的检修、清洗,在水池顶部设置0.7m×0.7m的进人孔,进人孔内设Φ16圆钢爬梯。水池结构尺寸详见蓄水池设计图。5.3.3提水站设计提水泵站所处地貌为缓坡沟谷地貌,地形较为平缓,出露地层为茅草铺组(T1m),岩性为灰色中至厚层灰岩及白云岩,岩层产状为倾向N12°W,倾角23°。根据取水点地形地质条件,建议选择灰岩弱风化层作为建基面。经调查,取水点部位无破坏性构造通过,无悬崖陡坎,不存在滑坡、崩塌泥石流等不良地质影响,稳定性较好。其工程地质条件可以满足工程建设要求。新建泵站一座,泵站设计满足《村镇供水工程技术规范》及《泵站设计规范》相关要求。泵站建筑面积18.36m2(5.1m×3.6m),泵站地面高程643.4m,内设两台水泵、一台控制柜及其他辅助设备。 本工程通过DN50普通钢管从清水池提水,利用50SLD12-25*3型卧式离心泵提水至高位水池(高位水池底板高程713.6m)。采用自流方式从50m3高位水池内将水输送至各供水点,最高日用水量W1=23.86m3/d,高位水池进水管高程为715.6m,则最大净扬程为715.6-641.574.1m。1、提水设计流量提水设计流量为提水时间内最高日平均时取水量,按下式计算:QW1/T式中:Q-泵站设计流量,m3/h;W-最高日取水量,W1=23.86m3/d;T-日工作时间,取T=4h;由上式计算得Q=5.97m3/h。根据《灌溉与排水工程设计规范》(GB50288-99),输水管道水头损失采用下列公式计算:hff×式中:hf??管道沿程水头损失(m);f??摩阻系数,对于钢管f0.948×105;m??流量指数,m1.77;b??管径指数,b4.77;Q??流量(m3/h),5.97;L??管道长度(m),317;d??管道内径(mm),53; 经计算,管道沿程水头损失hf4.23m。局部水头损失按沿程水头损失的10%进行计算,即局部水头损失hj0.42m。由此得输水管道总水头损失hhf+hj4.23+0.424.65m,提水净扬程为72.2m,则泵站设计扬程为74.1+4.6578.75m。泵站布置在30m3清水池旁边,直接由清水池提水,考虑到提水扬程和流量,初步推荐采用多级单吸卧式离心泵。根据需水流量和实际扬程,选择50SLD12-25*3型多级单吸卧式离心泵2台一台备用,泵机进水管口中心点距泵房底板高层60cm(底板高程643.4m),配套电机5.5kw,水泵名牌扬程84m,流量7.5m3/h,机组效率44%,进口管径Φ50,出口管径Φ40。为保证正常供水,泵站内设置2台水泵,一台工作,一台备用,以防机组运行过程中突然出现故障,造成受益区急需用水的不良现象。2、电器设备电机与水泵配套,泵站内安装50SLD12-25*3型多级单吸卧式离心泵两套,水泵配套电机功率为5.5kw(转速2920r/min),为不影响居民用电安全,新建变压器一台,变压器安装采用Φ190mm*8m水泥电杆及Φ190mm*10m水泥电杆架空安装,并安装LEC-2AcL-Y-18.5型控制柜一台及其他配套设备。经过计算,新建变压器进线侧采用2.5mm2的高压电缆,长度150m,出线侧采用2.5mm2的低压电缆,长度50m,电缆均采用架空方式铺设。本工程占用电源功率约为5.5kw,拟在泵站50m附近架设一台S9-M-30/10型变压器供泵站日常运行用电。根据《泵站设计规范》GB/T50265-97,变压器容量选择在用下式计算确定:………………① 式中:--变压器容量kVA;1.05--网络损失系数;0.8--各种不同用电设备的平均负荷系数,根据统计及运行经验确定;n--单个变压器个数;--计算容量之和;--同时系数,根据具体情况而定;--电机功率kw;η--电机效率;--电机功率因素;--硅整流及其他负荷等本项目不考虑此项荷载。①式可简化为:………………②根据泵站特性及用电规模,变压器个数n1,同时系数,电机功率5.5kw,电机功率因素0.88,电机效率η0.855。将数据代入计算得6.2kVA。表5-150SLD12-25*3型卧式离心泵性能指标表型号级数流量(m3/h)扬程(m)效率%电机功率(kw)转速(r/min)50SLD12-25*337.584445.52950表5-2Y132S1-2三相异步电动机性能指标表 型号额定功率(kw)额定电流(A)效率(%)功率因数堵转转矩堵转电流最大转矩振动速度(mm/s)转速(r/min)Y132S1-25.511.185.50.882倍额定转矩7倍额定电流2.3倍额定转矩2.82920表5-3S11型10/10kv双绕组无励磁调压油浸式配电变压器性能指标表型号额定容量(kVA)电压组合(kV)损耗(kw)空载电流(%)短路阻抗(%)安装尺寸(mm)高压分接范围低压空载负载轨距轮距S11型10/10变压器1010±5%0.40.060.262.14400400考虑到照明用电以及控制柜用电,选用一台S11型10/10kv双绕组无励磁调压油浸式配电变压器能满足设计要求,同时配备WBX(T)-1A低压配电柜一个。3、水泵安装高程计算水泵厂家提供的水泵必须汽蚀余量△hc为2.0m,根据标准JB1040-67规定,在此基础上再加上0.3m的安全余量,[△h]△hc+0.32.3m。允许吸上真空高度[Hs]10.09-[△h]+vs2/(2g),式中vs为水泵进口断面平均流速,单位m/s。计算得[Hs]10.09-[△h]+vs2/(2g)10.09-2.3+1.22/(2*9.8)7.82m 水泵提升水位641.5m至715.6m之间,水泵安装高程为644.0m,水泵吸上高度在2.5m以内,小于[Hs]7.82m,水泵吸上高度满足设计要求。4、泵站布置设计泵站位于清水池下游旁,泵站地面高程为643.4m,水池水位满足机组的气蚀性能以及吸水要求。为便于提水管的出线与输电线路的连接,结合进水工程建筑物的布置,机组采取双列横向布置,水泵的纵轴线朝蓄水池方向,配电盘柜置于输电线进线一端,靠近水泵纵轴线的另一端。在泵站后墙开电缆通道孔,直接从泵站后墙处接入。泵房长5.1m,宽3.6m,安装2台水泵,控制柜1台,排水沟断面尺寸为0.3m×0.3m。在泵站旁50m处安装变压器,变压器安装接地严格按照相关机电安装规范执行,并按照相关检测方法检测合格方可投入使用。详见“泵站设计图”。5、提水管设计泵站提水流量为1.66L/s,根据《村镇供水工程技术规范》取进水管流速为1.2m/s,由公式:D24Q/π*v,D41.93mm,采用DN50普通钢管可满足要求(根据《五金手册》查得),进水管总长16m(两根),钢管采用对焊连接。泵站提水流量为1.66L/s,根据《村镇供水工程技术规范》取出水管流速为1.5m/s,由公式:D24Q/π*v,D37.50mm,采用DN50普通钢管可满足要求,提水管道总长317m,经计算,在管道转弯处、地形变化处设镇墩,每个50m左右设置支墩,镇墩及支墩均用C15混凝土浇筑。镇墩是用来承受管道因改变方向而产生的不平衡力,不允许管道在支墩处发生任何位移。镇墩的抗滑稳定安全系数最小值取Kc 1.3,反推出镇墩的重量,镇墩的重量G计算公式为:G,再推求镇墩尺寸如下表。表5-2支墩尺寸统计表单位:mm编号abcdefghi支墩长度600600600600600600600600600支墩宽度400400400400400400400400400支墩高度100010001000100010001000100010001000镇墩及机墩结构尺寸见相关图纸。6、水锤压力计算水锤压力计算采用福泽清治简易算法计算停泵水锤,以校核管道强度。首先计算出和参数2ρ,其中:;;式中:N0为水泵设计功率,单位kw;GD2为水泵和电机的飞轮惯量之和(GD2GD12+GDf2,此处不设计飞轮部分,故不GDf20,单位kgf.m2;n0为水泵设计转速,单位r/min;V0为压力钢管流速,单位m/s;H0为工作扬程,单位m;a为均质圆形管(e/d1/20)水击波传播速度,单位m/s;d为管径,单位mm;e为管壁厚度,单位mm;K为水的弹性模数,K2.06GPa;;E为管材纵向弹性模数E206GPa。带入数值,水锤波传播速度: a1337m/s,1.3×0.04校核管道强度:压力钢管采用的是壁厚3.5mm的钢管,当关阀时间大于Tt2L/α2*317/13370.474s时产生间接水锤,水泵出水口处最大压力为115.8m(0.0098×115.81.13Mpa1.96MPa),管道强度符合设计要求。5.4输、配水管网设计5.4.1输配水管网布置结合供水区工程条件,住户比较分散,相对高差大,木林坪组、周家堡组、腊牛溪组采用泵站提水方式供水,石路垭组采用重力输水的方式供水。输配水管网布置:PE80管连接,根据项目点的实际位置情况,从各水源点到各蓄水池再到各节点,再从各调节池对各项目点进行供水。输、配水管采用单管布置,地埋铺设,埋深大于或等于70cm。各管段的管径、设计流量、管长见表5-3。表5-3管道长度及流量表管段图上距离长度(m)规划人口(人)用水量(m3/天)设计流量L/s判断管径(mm)标准管径mm计算 内径mm泵站~50m3高位水池27.8931747716.701.6641.9350(公秤直径)5350m3高位水池~50m3蓄水池12.9715136616.700.4927.904032.650m3高位水池~天坪一组上寨供水点15.331731113.890.1515.362520.450m3蓄水池~天坪一组下寨供水点11.1112336612.810.4927.904032.6天坪2#水源点~20m3蓄水池0.94112809.800.3724.404032.620m3蓄水池~天坪二组1#供水点6.33701143.9*90.1515.572520.420m3蓄水池~天坪二组2#供水点4.92551665.810.2218.792520.45.4.2管材选择目前农村安全饮水室外管网,常用的有镀锌钢管、球墨铸铁管、UPVC管和PE管等。镀锌钢管:热镀锌具有镀层均匀,附着力强,使用寿命长等优点。热镀锌钢管基体与熔融的镀液发生复杂的物理、化学反应,形成耐腐蚀的结构紧密的锌一铁合金层。合金层与纯锌层、钢管基体融为一体,故其耐腐蚀能力强。 球墨铸铁管:该管的特点是强度高、韧性大,重量较轻,抗氧化、耐高压、接口的水密性好,抗震效果也好,此外,它还有较强的抗腐蚀能力,且有适应地基变形的能力,安装施工也较方便。UPVC管:UPVC管抗腐蚀能力强、易于粘接、价格低、质地坚硬,但是由于有UPVC单体和添加剂渗出,只适用于输送温度不超过45℃的给水系统中。PE管的特点是:耐腐蚀、不结垢,管壁光滑、水力条件好;重量轻、安装方便,价格便宜。结合管材的特点及管道沿线地形、地质条件,本项目采用PE80塑料管及镀锌钢管,在一条管线上,可根据地形的坡度及高差,选择PE80塑料管管材使用,力求尽量达到经济、安全、实用,不造成管材浪费又能达到使用的理想效果,本工程PE80主要采用承压1.25Mpa,并应符合《给水用聚乙烯(PE)管材》(GB/T13663)和国家卫生、现行产品标准要求。5.4.3管网水力计算输水管按树枝状布置,人均用水当量计算:式中:q?人均用水当量(L/(h?人));W?村或镇的最高日用水量(m3/d);W1?企业、机关及学校等用水大户的用水量之和(m3/d);Kh?时变化系数,取2.3;P?村镇设计用水人口(人)。各管段计算流量(Q)应为其后各管段节点出流量之和。1、管径确定管径的确定采用下列式公式计算: 式中:D―管段管径(m);q―管段流量(m3/s);因各受益区供水规模较小,输配水管管内流速取值为0.5~1.0m/s。局部管段因受地形条件限制,为满足供水需求,管内流速取小值;当管道下游富余水头大时,管内流速取大值。2、管网水力计算输配管网采用下列式公式进行水力计算:hh1+h2h1iL1PE管单位管长水头损失计算式:i0.000915Q1.774/d4.7742钢管单位管长水头损失计算式:i0.000912v21+0.867/v0.3/d1.3(当ν<1.2m/s时)i0.00107v2/d1.3(当ν≥1.2m/s时)式中:h?总水头损失,m;h1?沿程水头损失,m;h2?局部水头损失,局部水头损失按其沿程水头损失的10%计,m;L?计算管段的长度,m; i?单位管长水头损失,m/m;Q?管段流量,m3/s;d?管道内径,m;v?管内流速,m/s。按以上各式进行水力计算,本工程采用重力自流方式进行供水,主输水管输水时间为24小时,根据《村镇供水工程技术规范》(SL310-2004)规定,配水管网时变化系数可在2.0~3.0范围内取值,本工程取2.3。受益区输配管网水力计算成果详见表5-4。表5-4水力计算成果表管段计算内径mm流速m/sihlmhjmhfm首端高程m末端高程m高差m首端测压水头m末端侧压水头m50m3高位水池(既有)~50m3蓄水池(既有)32.60.5850.015282.300.232.53715.667441.60.039.150m3高位水池(既有)~天坪一组上寨供水点20.40.4530.017252.980.303.28715.668233.60.030.350m3蓄水池(既有)~天坪一组下寨供水点32.60.5850.015281.880.192.076746677.00.04.9 天坪2#水源点~20m3蓄水池(新建)32.60.4470.009500.100.010.11620618.61.40.01.320m3蓄水池(新建)~天坪二组1#供水点20.40.4650.018081.270.131.40618.66162.60.01.220m3蓄水池(新建)~天坪二组2#供水点20.40.6770.035221.940.192.13618.66162.60.00.55.4.4管道敷设非冻地区管顶覆土宜不小于0.7m(土基),管道埋设在未经扰动的原状土层上;土基管槽开挖断面为梯形,上口宽0.6m,下口宽0.4m,槽深0.7m;岩基上铺设管道:上口宽0.4m,下口宽0.4m,槽深0.5m;穿越道路、农田或沿道路铺设管顶以上覆盖土厚不低于1m;管道裸露部分需采用0.2×0.2mC15混凝土包裹。5.5水池设计5.5.1水池容积的确定结合受益区水源、用户地理分布,地形条件,供水系统布置及用水需求量,为了合理调节各供水点水压、尽量减少配水管的长度。本工程通过采用地区连续干旱72天计算水量平衡确定蓄水池容积,计算结果见表5-5表5-5水量平衡计算表水源点组名水源流量(L/s)折合日来水量(m3/d)日需水量(m3/d)日盈亏水流量(m3/d)缺水天数(d)枯水期总亏水量(m3) 1#水源点天坪一组上寨0.4924.19223.860.3372+23.91503天坪一组下寨2#水源点天坪二组0.1613.82414.04-0.2172-15.44169'