供水工程设计浅析

［摘要］随着陕南避灾移民搬迁安置项目的实施，集镇骨架逐渐拉大，人口逐年增加，高滩集镇现状供水设施已无法满足当地居民用水需求，亟需另建高标准供水设施。本文介绍该项目区的集中供水工程设计情况，在介绍用水需求的情况下，针对实际问题介绍集中供水工程设计的基本情况，进行工程的经济效益分析，结果认为设计集中供水工程可以有效改善高滩集镇供水问题，并取得较好的经济效益。

［关键词］农村供水；水资源；效益分析；管网

1工程概况和背景

高滩集镇位于紫阳县城西部，距县城约26km。东边与高桥镇交界，南临任河，西边与毛坝镇相邻。项目区涉及高滩集镇，高滩集镇上街安置小区、下街安置小区、集镇安置三期（供销社）、畜牧兽医站安置小区高滩镇初级中学、高滩镇中心小学共计规划5000人。高滩集镇供水最早建于20世纪80年代，水利局于2010年进行了改扩建，由于受资金限制，仅改造了供水水源，新增了一套一体净化消毒设备，集镇供水水源为龙铜岩沟和朱家沟，两条沟为地表径流，两取水点以上流域面积一共3.1km2，仅能满足当时的现状供水需求，随着陕南避灾移民搬迁安置项目的实施，集镇骨架逐渐拉大，人口逐年增加，现状供水设施已无法满足当地居民用水需求[1,2]，亟需另建高标准供水设施。高滩集镇供水工程是一个改善高滩集镇生产生活环境、促进城关镇乃至县域社会和谐发展的基础建设项目。通过设计将帮助解决原有配水管网已远远达不到现有人口供水需求等问题，进一步加快项目区新农村建设步伐[3,4]。

2供水工程设计要点

2.1供水对象及需水量预测。高滩集镇供水工程供水范围涉及高滩集镇安置小区一期60户300人，高滩集镇安置小区二期300户1140人，高滩集镇安置点三期418户1337人，高滩集镇街道社区1442人，高滩中心学校500人，高滩村281人，共计规划人口5000人。设计用水量包括农村人口用水量、公共建筑物用水量、机关单位用水量及管网漏失与未预见水量。依据《村镇供水工程技术规范》（SL689-2014），拟定各用水部门最高日用水定额：居民最高日用水定额为90L/人•d，学生公共建筑用水量按居民用水量的15%计列，管网漏失与未预见水量取上述三项用水量合计的152%。结合项目区实际情况，日变系数取1.5，时变系数取2.3。经计算，高滩集镇供水工程最高日用水量580m3/d，年均用水量为14.1万m3。2.2区域水资源概况。渔溪河为任河西岸一级支流，发源于安康市紫阳县、汉中市镇巴县交界处的印子山主峰西南侧，干流由西向东流经紫阳县高滩镇。在高滩集镇上游2.7km处汇入任河。渔溪河全流域面积51.8km2，主河道长16.2km，河源海拔1618m，河口高程336m，主河道平均比降56.6‰。流域内沟溪密布，大小共有20余条，呈叶脉状分布于干流两岸。紫阳县高滩集镇供水工程取水枢纽位于渔溪河河口上游5km处，坝址以上流域面积40.4km2，主河道长11.2km，平均比降68.0‰。本工程为供水工程，需对来水量可靠性进行分析。该工程属小型村镇供水工程，径流量年内分配主要作枯水年（P＝95％）时年内月分配计算，分配比采用红椿水文站典型年径流分配比例作参证变量计算坝址不同频率的径流月分配值。该工程属小型村镇供水工程，径流量年内分配只作枯水年（P＝95％）时年内分配计算，计算得WP=0.45×2580=1161万m3。2.3供水工程设计。根据《村镇供水工程技术规范》，本工程为Ⅳ型供水工程。主要建筑物按10年一遇洪水设计，30年一遇洪水校核。根据水源条件、供水范围，结合当地实际情况，工程取水口位于渔溪河中上游，通过输水管道自流引水至净配水厂，经过沉淀、过滤、消毒后，汇水至清水池，输送至现有配水管网中。供水流程为:取水口→输水管道→沉淀、过滤池→清水池→现有配水管网。2.3.1取水枢纽设计。取水枢纽由渗渠和河床溢流坝段组成，渗渠垂直于溢流坝。渗渠紧靠溢流坝前缘布置，采用混凝土砌筑，渗渠宽0.6m，高1.5m~2.0m，渗渠长为5.5m，上部采用10cm厚C25砼预制盖板盖，渗渠前铺设砂石反滤料，砂石粒径上细下粗。河床溢流坝段长度8.51m，坝顶高程507.9m，坝高3.0m，溢流坝堰面采用WES曲线，设计洪水位513.38m，相应的泄洪流量为232.11m3/s；校核洪水位514.31m，相应的泄洪流量293.63m3/s。溢流坝坝型为浆砌石重力坝，坝体采用M7.5浆砌石砌筑；溢流面采用C30钢筋砼面板防冲，面板最小厚度0.3m；坝体上游面采用0.35m厚的防渗面板，坝基设0.2m厚C15砼地板，以保证坝体与基岩的可靠粘结。根据本工程水源条件、供水范围、建设周期，供水区与水源地相对高差不大，采用UPVC塑料给水管。本工程设计新打深机井1眼，采用深层承压地下水源，保证供水率，设计取用深层承压水，设计井深为150m，单井出水量不小于30m3/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，视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。2.3.2输水管道设计。水厂取水规模为609m3/d，输水管道设计引水流量按此设计，为0.00705m3/s。取水口引水高程为505.92m，斜管沉淀池液面高程为462.164m，水位差43.76m，采用重力流输水管道。输水管线沿程起伏大，地质条件较好，设计采用单管引水方案，输水管总长9140m。敷设方式采用地埋，管顶覆土厚度不小于0.8m，管材选用PE管与钢管。在管道转弯处设镇墩，镇、支墩采用浆砌石结构。根据水力计算，结合标准管材规格，选用压力等级0.8MPa~2.0MPa的φ125~160PE塑料管，壁厚为6mmDN140钢管，总水头损失27.66m。2.3.3净配水厂设计。水处理工艺采用加药、沉淀、过滤、消毒处理。净配水厂分为两个台地，地面高程为459.50m和456.00m，主要建筑物有反应沉淀池、重力无法滤池、清水池。源水引入水厂后，经过加药后进入斜管沉淀池，然后进入重力式无阀滤池，最后经过消毒后进入清水池。2.3.4工程施工设计。高滩集镇供水工程位于紫阳县城西南部，距县城约26km，项目区地形平坦，交通方便，利于施工机械进出场地及材料运输。施工用电可从附近村网接引至工地，也可采用发电机发电，施工用水从渔溪河取水。工程所用水泥、钢材、木材等可就近从紫阳县城或者高滩镇购买，机电设备、管材通过招标采购，工程区内硬质砌石料和砼用砂砾料均有分布，其质量和储量基本满足需求，运距不足1km。主要施工项目有取水枢纽砌筑、净配水厂施工、管沟开挖、管道敷设、闸阀管件安装等，工程施工以机械为主，人工为辅。施工程序依次为：施工准备、取水枢纽砌筑、净配水厂施工、管沟开挖、管道安装、闸阀井修筑、管道试压、管沟回填、竣工验收等工作。计划于第一年11月施工准备，第一年年12月～第二年年4月全线施工，第二年年5月底前进行通水试验及竣工验收，总工期7个月。

3工程经济效益分析

3.1工程投资概算。紫阳县高滩镇集镇供水工程位于紫阳县高滩镇，本工程建筑工程费为327.86万元，机电设备及安装工程费为7.63万元，金属结构制作及安装费为14.24万元，临时工程费12.09万元，费用为72.42万元，基本预备费为21.71万元，水土保持工程1.5万元，环境保护工程1.5万元。静态总投资为458.96万元，动态总投资为458.96万元。3.2工程效益分析。工程以渔溪河作为供水水源，计划解决高滩集镇共计规划5000人。供水规模580m3/d，设计水平年供水量为14.1万m3。本工程概算总投资458.96万元。为使工程建设后尽快走上良性运行轨道，且便于管理，实行水费征收制。工程所收的水费主要应用于工程的年运行费用支出，故水价的确定应以当年运行费用为准。根据用水量计算，设计水平年供水量W总＝14.1万m3/年。供水成本主要包括：水资源费、生产管理人员工资及福利费、药剂费、维护修理费、折旧费、燃料及动力等其他费用。①人员经费y1：定员2人，按1.5万元/人计，y1＝3.0万元；②办公费y2：按0.5万元/人计，y2＝1.0万元；③工程维修费y3：按投资的1％计，y3＝4.59万元；④药剂费y4：根据供水量按0.05元/m3计，y4＝0.71万元；⑤水资源费y5：按0.2元/m3计，y5＝2.82万元；⑥其它费用y6：取①～⑤之和的10％计，则y7＝1.21万元；年运行费y＝y1＋y2＋y3＋y4＋y5＋y6＝13.33万元。成本C＝年运行费y＋年基本折旧费Z，年基本折旧费Z＝K×0.7×0.05＝16.06万元。则成本C＝y＋z＝29.4万元。由以上计算可得，供水成本R=C/W=2.09元/m3。该项目为群众公益性事业工程，其效益主要为国民经济社会效益，不同于企业盈利性质。工程建成后收益为水费收入，收入主要用于维护企业运营发展。根据经济现状和现有类似工程收费标准，按2.5元/m3计算，年财务收入35.25万元，而年成本29.4万元，收大于支，故财务方面合理可行。由于该项目效益主要为国民经济效益，财务收益相对较小，故不进行财务动态分析计算。综合以上初步分析计算表明，工程不但社会效益显著，售水价格合理，群众能够接受。本工程总运行成本为29.4万元，初步核定经营水价为2.5元/m3，据此确定本项目的供水盈亏平衡点为11.76万m3/年。

4结论和建议

根据水价分析计算的国民经济、环境影响评价和水土保持的结果，以及项目区经济发展现状来看，高滩集镇供水工程投资收益率较高，投资回收年限短，同时该项目各项设计合理可行。高滩集镇供水工程将切实改善饮水困难群众的饮水条件和生存环境，保障群众饮水安全，保障农业和农村经济用水安全。

参考文献

[1]武文水.农村供水存在的安全问题及措施探讨[J].中华民居,2014,(21):97-99.

[2]牟方珍.农村供水的困境及科学前景分析[J].江西建材,2014,(6):90-92.

[3]杨永涛.农村供水工程管理与维护[J].北京农业,2014,(21):193-195.

[4]曾凡珺.浅谈农村供水运行管理[J].中国新技术新产品,2014,(1):139-141.

作者:覃小菊 单位:陕西省紫阳县水利