紫陽縣高灘集鎮(zhèn)供水工程設(shè)計(jì)淺析

覃小菊

（陜西省紫陽縣水利局，陜西 紫陽 725300）

1 工程概況和背景

高灘集鎮(zhèn)位于紫陽縣城西部，距縣城約26 km。東邊與高橋鎮(zhèn)交界，南臨任河，西邊與毛壩鎮(zhèn)相鄰。項(xiàng)目區(qū)涉及高灘集鎮(zhèn)，高灘集鎮(zhèn)上街安置小區(qū)、下街安置小區(qū)、集鎮(zhèn)安置三期（供銷社）、畜牧獸醫(yī)站安置小區(qū)高灘鎮(zhèn)初級(jí)中學(xué)、高灘鎮(zhèn)中心小學(xué)共計(jì)規(guī)劃5000 人。

高灘集鎮(zhèn)供水最早建于20 世紀(jì)80 年代，水利局于2010年進(jìn)行了改擴(kuò)建，由于受資金限制，僅改造了供水水源，新增了一套一體凈化消毒設(shè)備，集鎮(zhèn)供水水源為龍銅巖溝和朱家溝，兩條溝為地表徑流，兩取水點(diǎn)以上流域面積一共3.1 km2，僅能滿足當(dāng)時(shí)的現(xiàn)狀供水需求，隨著陜南避災(zāi)移民搬遷安置項(xiàng)目的實(shí)施，集鎮(zhèn)骨架逐漸拉大，人口逐年增加，現(xiàn)狀供水設(shè)施已無法滿足當(dāng)?shù)鼐用裼盟枨骩1,2]，亟需另建高標(biāo)準(zhǔn)供水設(shè)施。高灘集鎮(zhèn)供水工程是一個(gè)改善高灘集鎮(zhèn)生產(chǎn)生活環(huán)境、促進(jìn)城關(guān)鎮(zhèn)乃至縣域社會(huì)和諧發(fā)展的基礎(chǔ)建設(shè)項(xiàng)目。通過設(shè)計(jì)將幫助解決原有配水管網(wǎng)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到現(xiàn)有人口供水需求等問題，進(jìn)一步加快項(xiàng)目區(qū)新農(nóng)村建設(shè)步伐[3,4]。

2 供水工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 供水對(duì)象及需水量預(yù)測(cè)

高灘集鎮(zhèn)供水工程供水范圍涉及高灘集鎮(zhèn)安置小區(qū)一期60 戶300 人，高灘集鎮(zhèn)安置小區(qū)二期300 戶1140 人，高灘集鎮(zhèn)安置點(diǎn)三期418 戶1337 人，高灘集鎮(zhèn)街道社區(qū)1442 人，高灘中心學(xué)校500 人，高灘村281 人，共計(jì)規(guī)劃人口5000 人。

設(shè)計(jì)用水量包括農(nóng)村人口用水量、公共建筑物用水量、機(jī)關(guān)單位用水量及管網(wǎng)漏失與未預(yù)見水量。依據(jù)《村鎮(zhèn)供水工程技術(shù)規(guī)范》（SL689-2014），擬定各用水部門最高日用水定額：居民最高日用水定額為90L/人·d，學(xué)生公共建筑用水量按居民用水量的15%計(jì)列，管網(wǎng)漏失與未預(yù)見水量取上述三項(xiàng)用水量合計(jì)的152%。結(jié)合項(xiàng)目區(qū)實(shí)際情況，日變系數(shù)取1.5，時(shí)變系數(shù)取2.3。經(jīng)計(jì)算，高灘集鎮(zhèn)供水工程最高日用水量580 m3/d，年均用水量為14.1 萬m3。

2.2 區(qū)域水資源概況

漁溪河為任河西岸一級(jí)支流，發(fā)源于安康市紫陽縣、漢中市鎮(zhèn)巴縣交界處的印子山主峰西南側(cè)，干流由西向東流經(jīng)紫陽縣高灘鎮(zhèn)。在高灘集鎮(zhèn)上游2.7 km 處匯入任河。漁溪河全流域面積51.8 km2，主河道長(zhǎng)16.2 km，河源海拔1618 m，河口高程336 m，主河道平均比降56.6‰。流域內(nèi)溝溪密布，大小共有20 余條，呈葉脈狀分布于干流兩岸。紫陽縣高灘集鎮(zhèn)供水工程取水樞紐位于漁溪河河口上游5 km 處，壩址以上流域面積40.4 km2，主河道長(zhǎng)11.2 km，平均比降68.0‰。

本工程為供水工程，需對(duì)來水量可靠性進(jìn)行分析。該工程屬小型村鎮(zhèn)供水工程，徑流量年內(nèi)分配主要作枯水年（P＝95%）時(shí)年內(nèi)月分配計(jì)算，分配比采用紅椿水文站典型年徑流分配比例作參證變量計(jì)算壩址不同頻率的徑流月分配值。該工程屬小型村鎮(zhèn)供水工程，徑流量年內(nèi)分配只作枯水年（P＝95%）時(shí)年內(nèi)分配計(jì)算，計(jì)算得WP=0.45×2580=1161 萬m3。

2.3 供水工程設(shè)計(jì)

根據(jù)《村鎮(zhèn)供水工程技術(shù)規(guī)范》，本工程為Ⅳ型供水工程。主要建筑物按10 年一遇洪水設(shè)計(jì)，30 年一遇洪水校核。根據(jù)水源條件、供水范圍，結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，工程取水口位于漁溪河中上游，通過輸水管道自流引水至凈配水廠，經(jīng)過沉淀、過濾、消毒后，匯水至清水池，輸送至現(xiàn)有配水管網(wǎng)中。供水流程為:取水口→輸水管道→沉淀、過濾池→清水池→現(xiàn)有配水管網(wǎng)。

2.3.1 取水樞紐設(shè)計(jì)

取水樞紐由滲渠和河床溢流壩段組成，滲渠垂直于溢流壩。滲渠緊靠溢流壩前緣布置，采用混凝土砌筑，滲渠寬0.6 m，高1.5 m～2.0 m，滲渠長(zhǎng)為5.5 m，上部采用10 cm 厚C25 砼預(yù)制蓋板蓋，滲渠前鋪設(shè)砂石反濾料，砂石粒徑上細(xì)下粗。

河床溢流壩段長(zhǎng)度8.51 m，壩頂高程507.9 m，壩高3.0 m，溢流壩堰面采用WES 曲線，設(shè)計(jì)洪水位513.38 m，相應(yīng)的泄洪流量為232.11 m3/s；校核洪水位514.31 m，相應(yīng)的泄洪流量293.63 m3/s。溢流壩壩型為漿砌石重力壩，壩體采用M7.5 漿砌

3.1 工程投資概算

石砌筑；溢流面采用C30 鋼筋砼面板防沖，面板最小厚度0.3 m；壩體上游面采用0.35 m 厚的防滲面板，壩基設(shè)0.2 m 厚C15砼地板，以保證壩體與基巖的可靠粘結(jié)。

根據(jù)本工程水源條件、供水范圍、建設(shè)周期，供水區(qū)與水源地相對(duì)高差不大，采用UPVC 塑料給水管。本工程設(shè)計(jì)新打深機(jī)井1 眼，采用深層承壓地下水源，保證供水率，設(shè)計(jì)取用深層承壓水，設(shè)計(jì)井深為150 m，單井出水量不小于30 m3/h。設(shè)計(jì)為管井,井孔成孔直徑600 mm，井壁結(jié)構(gòu)為φ250 mm 砼井壁管，濾水管采用定型配套產(chǎn)品，視含水層厚度按井深度的30%左右考慮，濾料為φ4 mm～8 mm 礫石，要求級(jí)配合理。2.3.2 輸水管道設(shè)計(jì)

水廠取水規(guī)模為609 m3/d，輸水管道設(shè)計(jì)引水流量按此設(shè)計(jì)，為0.00705 m3/s。取水口引水高程為505.92 m，斜管沉淀池液面高程為462.164 m，水位差43.76 m，采用重力流輸水管道。輸水管線沿程起伏大，地質(zhì)條件較好，設(shè)計(jì)采用單管引水方案，輸水管總長(zhǎng)9140 m。敷設(shè)方式采用地埋，管頂覆土厚度不小于0.8 m，管材選用PE 管與鋼管。在管道轉(zhuǎn)彎處設(shè)鎮(zhèn)墩，鎮(zhèn)、支墩采用漿砌石結(jié)構(gòu)。

根據(jù)水力計(jì)算，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)管材規(guī)格，選用壓力等級(jí)0.8 MPa～2.0 MPa 的φ125～160PE 塑料管，壁厚為6 mmDN140 鋼管，總水頭損失27.66 m。

2.3.3 凈配水廠設(shè)計(jì)

水處理工藝采用加藥、沉淀、過濾、消毒處理。凈配水廠分為兩個(gè)臺(tái)地，地面高程為459.50 m 和456.00 m，主要建筑物有反應(yīng)沉淀池、重力無法濾池、清水池。源水引入水廠后，經(jīng)過加藥后進(jìn)入斜管沉淀池，然后進(jìn)入重力式無閥濾池，最后經(jīng)過消毒后進(jìn)入清水池。

2.3.4 工程施工設(shè)計(jì)

高灘集鎮(zhèn)供水工程位于紫陽縣城西南部，距縣城約26 km，項(xiàng)目區(qū)地形平坦，交通方便，利于施工機(jī)械進(jìn)出場(chǎng)地及材料運(yùn)輸。施工用電可從附近村網(wǎng)接引至工地，也可采用發(fā)電機(jī)發(fā)電，施工用水從漁溪河取水。工程所用水泥、鋼材、木材等可就近從紫陽縣城或者高灘鎮(zhèn)購(gòu)買，機(jī)電設(shè)備、管材通過招標(biāo)采購(gòu)，工程區(qū)內(nèi)硬質(zhì)砌石料和砼用砂礫料均有分布，其質(zhì)量和儲(chǔ)量基本滿足需求，運(yùn)距不足1 km。

主要施工項(xiàng)目有取水樞紐砌筑、凈配水廠施工、管溝開挖、管道敷設(shè)、閘閥管件安裝等，工程施工以機(jī)械為主，人工為輔。施工程序依次為：施工準(zhǔn)備、取水樞紐砌筑、凈配水廠施工、管溝開挖、管道安裝、閘閥井修筑、管道試壓、管溝回填、竣工驗(yàn)收等工作。計(jì)劃于第一年11 月施工準(zhǔn)備，第一年年12 月～第二年年4 月全線施工，第二年年5 月底前進(jìn)行通水試驗(yàn)及竣工驗(yàn)收，總工期7 個(gè)月。

3 工程經(jīng)濟(jì)效益分析

紫陽縣高灘鎮(zhèn)集鎮(zhèn)供水工程位于紫陽縣高灘鎮(zhèn)，本工程建筑工程費(fèi)為327.86 萬元，機(jī)電設(shè)備及安裝工程費(fèi)為7.63 萬元，金屬結(jié)構(gòu)制作及安裝費(fèi)為14.24 萬元，臨時(shí)工程費(fèi)12.09 萬元，費(fèi)用為72.42 萬元，基本預(yù)備費(fèi)為21.71 萬元，水土保持工程1.5 萬元，環(huán)境保護(hù)工程1.5 萬元。靜態(tài)總投資為458.96 萬元，動(dòng)態(tài)總投資為458.96 萬元。

3.2 工程效益分析

工程以漁溪河作為供水水源，計(jì)劃解決高灘集鎮(zhèn)共計(jì)規(guī)劃5000 人。供水規(guī)模580 m3/d，設(shè)計(jì)水平年供水量為14.1 萬m3。本工程概算總投資458.96 萬元。

為使工程建設(shè)后盡快走上良性運(yùn)行軌道，且便于管理，實(shí)行水費(fèi)征收制。工程所收的水費(fèi)主要應(yīng)用于工程的年運(yùn)行費(fèi)用支出，故水價(jià)的確定應(yīng)以當(dāng)年運(yùn)行費(fèi)用為準(zhǔn)。根據(jù)用水量計(jì)算，設(shè)計(jì)水平年供水量W總＝14.1 萬m3/年。供水成本主要包括：水資源費(fèi)、生產(chǎn)管理人員工資及福利費(fèi)、藥劑費(fèi)、維護(hù)修理費(fèi)、折舊費(fèi)、燃料及動(dòng)力等其他費(fèi)用。①人員經(jīng)費(fèi)y1：定員2 人，按1.5萬元/人計(jì)，y1＝3.0 萬元；②辦公費(fèi)y2：按0.5 萬元/人計(jì)，y2＝1.0 萬元；③工程維修費(fèi)y3：按投資的1%計(jì)，y3＝4.59 萬元；④藥劑費(fèi)y4：根據(jù)供水量按0.05 元/m3計(jì)，y4＝0.71 萬元；⑤水資源費(fèi)y5：按0.2 元/m3計(jì)，y5＝2.82 萬元；⑥其它費(fèi)用y6：?、佟葜偷?0%計(jì)，則y7＝1.21 萬元；年運(yùn)行費(fèi)y＝y(tǒng)1＋y2＋y3＋y4＋y5＋y6＝13.33 萬元。成本C＝年運(yùn)行費(fèi)y＋年基本折舊費(fèi)Z，年基本折舊費(fèi)Z＝K×0.7×0.05＝16.06 萬元。則成本C＝y(tǒng)＋z＝29.4 萬元。

由以上計(jì)算可得，供水成本R=C/W=2.09 元/m3。該項(xiàng)目為群眾公益性事業(yè)工程，其效益主要為國(guó)民經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益，不同于企業(yè)盈利性質(zhì)。工程建成后收益為水費(fèi)收入，收入主要用于維護(hù)企業(yè)運(yùn)營(yíng)發(fā)展。根據(jù)經(jīng)濟(jì)現(xiàn)狀和現(xiàn)有類似工程收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，按2.5 元/m3計(jì)算，年財(cái)務(wù)收入35.25 萬元，而年成本29.4 萬元，收大于支，故財(cái)務(wù)方面合理可行。由于該項(xiàng)目效益主要為國(guó)民經(jīng)濟(jì)效益，財(cái)務(wù)收益相對(duì)較小，故不進(jìn)行財(cái)務(wù)動(dòng)態(tài)分析計(jì)算。綜合以上初步分析計(jì)算表明，工程不但社會(huì)效益顯著，售水價(jià)格合理，群眾能夠接受。本工程總運(yùn)行成本為29.4 萬元，初步核定經(jīng)營(yíng)水價(jià)為2.5 元/m3，據(jù)此確定本項(xiàng)目的供水盈虧平衡點(diǎn)為11.76 萬m3/年。

4 結(jié)論和建議

根據(jù)水價(jià)分析計(jì)算的國(guó)民經(jīng)濟(jì)、環(huán)境影響評(píng)價(jià)和水土保持的結(jié)果，以及項(xiàng)目區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀來看，高灘集鎮(zhèn)供水工程投資收益率較高，投資回收年限短，同時(shí)該項(xiàng)目各項(xiàng)設(shè)計(jì)合理可行。高灘集鎮(zhèn)供水工程將切實(shí)改善飲水困難群眾的飲水條件和生存環(huán)境，保障群眾飲水安全，保障農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)用水安全。