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农村饮水安全工程设计

毕业设计任务和指导书

（农村饮水安全工程）

崔永华

华北水院水利职业学院

2010年10月

目录

目录1

第一部分任务书2

一、目的2

二、基本资料2

三、设计任务及设计标准5

四、主要标准和规范6

五、设计成果要求6

第二部分设计指导书7

一、工程水源水量、水质分析7

二、水源工程与保护区设计8

三、水厂布置11

四、输配水管网设计12

五、水质处理与消毒及检测17

六、信息化管理系统设计18

七、主要配套建筑物设计19

八、电气工程设计19

九、施工组织设计20

第一部分任务书

一、目的

1、通过本次毕业设计，使学生接触到真实的工程设计；

2、巩固学生所学专业知识，使学生学会利用标准和规范作设计，全面训练学生；

3、培养学生认真踏实的工作态度，增强学生责任感。

二、基本资料

（一）自然、社会、经济和水资源概况

济宁市市中区位于山东省西南部，是济宁市的行政中心。

东北依任城区、西邻嘉祥、南邻鱼台、金乡，全区东西宽25km，南北长58km，总面积877.22km2。

市中区辖3个镇，6个街道办事处，227个行政村，总人口56万人，其中农业人口26.35万人，全区耕地面积28.84万亩，人均耕地1.1亩，农业劳动力14.82万人，农作物总产量27.8万t，济荷铁路、105国道、251省道，京杭运河穿境而过，形成了较为发达的水、陆、交通网络。

市中区境内有中小型河流12条，长154.45km，承接梁山、荷泽上游客水。

直接入湖的河道有：

光府河、梁济运河、洙水河、龙拱河、洙赵新河、蔡河、新万福河等七条河道。

水系属淮河流域贯穿南北的主要水上交通命脉——京杭大运河，自元代始，北通京津，南抵杭州，使濒临运河中端的济宁市中区成为南北交通咽喉。

至明清时期，济宁市中区交通便利，工商业发达，遂使济宁市中区以“运河之都”“江北小苏州”的称誉闻名遐迩。

市中区属暖温带大陆性季风气候。

四季分明，春季回温快，变化频率高，降雨稀少，有俗称春雨贵如油的说法。

夏季炎热，雨量集中，常发生暴雨或连阴雨，易形成洪涝灾害，秋季凉爽少雨干旱，冬季寒冷干燥，雨雪稀少。

年平均气温13.5℃，最高气温40.6℃，最低气温－18.9℃，全年无霜期205天，年平均日照时数2490.5小时，多年平均降雨量707mm，年最大降雨量1173.4mm，最小降雨量384.7mm，多年平均蒸发量1098.6mm。

区境内的河道各类泵站较多，地表水和地下水较为丰富，利用现有条件以抗旱为目标，省水节能降耗为原则，把地表水，地下水，上游客水三水并用互相调剂，建设了蓄、引、排、降四位一体工程，治理洪、涝、旱、碱、渍，充分发挥了水利工程的巨大作用。

到2008年底，全区共建成各类大小泵站326处，装机容量3.28万kw，为市区国民经济建设和可持续发展，提供了可靠保障。

市中区地处鲁中南泰、沂蒙山前倾斜及汶泗冲积平原，与鲁西黄泛平原交接洼地中心地带。

运河西部为鲁西沉降地带边缘，北部为山东地台的边缘。

绝大多数为第四系覆盖。

地貌特征分为南部浅平洼地，北部倾斜平原，中部为滨湖洼地及湖地。

在水文地质上位于山东地台尼山穹窿齐鲁西沉降带之结合部，多为古生代二迭系粘土岩或砂岩，其埋深东部、西北部较浅，在15－303m之间，中南部较深，在300－493m之间，断裂构造为主，地层均系第四纪上组松散物堆积，属全新流，西部系湖相沉积物或山前冲积平原前缘堆积。

90m以内沙层较为集中，2－4个含水组沙层，累计厚度4.7－28m之间，最大厚度为8m，中细砂层含水较好，地下水主要贮存于砂层之中，最上层埋深不大于15m，变幅带在0.5－2.5m之间。

潜水承压水之间，没有稳定的隔水层，只有透水较差的亚粘土作为相对隔水层，故各含水组之间有着密切的水力联系。

潜水流向与地表水流向一致，承压水呈半承压型。

（二）项目区地质与地下水概况

项目区为市中区唐口镇杜屯中心社区和唐口村，设计人口13363人，其中杜屯中心社区3500户、11200人；唐口村618户、2163人，畜禽200头（只）。

项目区为潜水中、细砂含水层，根据已有成井资料及地质资料：

0-25m为加砂亚粘土，25-40m以中、细砂为主，厚度20m，40-55m亚粘土、粘土层，59-78m为中、细砂含水层；80-115m为中、粗沙层，115-140m为亚粘土层，140-160m为中、粗沙层，160-175m为不透水层，175-200m为中细粗交替沙层。

地下水静水位埋深：

丰水期6m，枯水期12m，多年平均10.5m。

根据电测深资料25-40m、59-83m、80-115m、140-160m、175-200m为淡水富集区，据本地抽水资料分析：

颗粒分析d10为0.05mm,d50为0.01mm,d60为0.15mm,含水层平均系数为η=0.25。

抽水井径0.4m,稳定流抽水,主井降深8.5m,出水量225.01m3/h。

据多年动态观测，本项目区地下水资源开采量与补给量基本平衡，抽水井静水位多年变换不大。

根据在唐口-喻屯一带实际成井资料，井深一般在150-160m，水量200—250m3/h左右，水质较好，大部分能达到国家规定的《生活饮用水卫生标准》，有部分能达到农村实施《生活饮用水卫生标准》准则三级水以上标准，但唐口、喻屯西边靠近嘉祥一带，水咸、水质较差，达不到农村实施《生活饮用水卫生标准》三级水，主要是总硬度和硫酸盐超标。

（三）市中区农村饮水现状

市中区属滨湖涝洼平原地带，农村居民饮水水质成份较多，主要是地下水含氟、含盐量较高，有的地方还伴有苦、咸水。

部分村庄水源受到工业污染，主要分布在南部3个乡镇。

2006年前市中区农村基本上还是使用的自打手压井饮水，手压井深度8－20米就饮用，水质不达标，严重影响人民群众健康，但打井花钱少、方便、不交水费，所以自来水工程发展缓慢。

2005年前所建供水工程，由于投资少、标准低，加之运行管理不善，现处停用或报废状态。

2006年以来，市中区加大村村通自来水建设力度，投资3600万元，新建132处自来水工程，入户率达到98%。

2006年批复市中区饮水不安全0.46万人，已竣工验收使用；2007年批复市中区饮水不安全人口1.71万人，已竣工验收使用；2008年批复市中区饮水不安全人口1.32万人，已竣工验收使用。

目前市中区农村通自来水的主要工程形式是联村供水，水源为地下水，井深150-160m，单井出水量一般在50-60m3/h之间，水质符合有关饮用水标准。

供水管理运行良好，群众比较满意。

由于深层地下水水质好，不经过水质化验处理基本满足饮水卫生要求，供水前进行初步消毒处理，防止在输配水过程中的二次污染，现行水价按1.05元/m3计。

2009年计划新建农村供水工程情况：

完成饮水安全人口数为2.6万人；其中本次计划新建农村供水工程1处，完成饮水安全人口数为1.3363万人，共投入资金490万元。

（四）农村饮水安全工程建设的主要经验

近几年在山东省水利厅、济宁市水利局的大力支持帮助下，在实施农村自来水工程建设项目上，也经历了不同的过程，取得了一定的成就和基本经验。

特别是2005年以来农村饮水工程逐步受到各级的重视。

市中区水务局为了保证农村饮水安全工程的顺利实施，先后多次对全区农村饮水工程的现状、存在的问题及发展思路作了客观评价分析，先后编制了《济宁市中区农村饮水安全总体规划》促进了全区农村饮水工程的建设。

在项目建设中，鼓励个人捐资、集体投资兴办饮水工程，严把工程质量关，确定把“民心工程”做好，让农民放心，建立建全各项规章制度，严格操作规程，建立经营机制形成建设与合理协调发展，确定让农民吃上放心水。

按照山东省水利厅、济宁市水利局关于农村饮水安全规划的要求，坚持科学规划，统一部署，加强领导，责任明确，全面落实深入实践科学发展观，切实把党的温暖送到人民群众的心坎上，保证让群众全部吃上洁净、安全、放心的卫生水。

对发展经济和社会稳定和谐都起到了非常积极的作用，社会效益明显。

工作实践得出：

强化区镇组织领导，充分发挥公共财政资金引导作用；完善村级“一事一议”制度，搞好村务公开，推进农村水利管理体制改革；规范项目管理和资金使用，严把工程质量和施工安全，力争实现农田水利基本建设投入、规模、管理、效益的新突破。

健立健全四制：

项目法人制、招标投标制、建设监理制、施工合同制。

保证三项安全：

保证工程安全、资金安全、干部安全。

按照“先干后补，以补促筹，筹补结合，择优扶持”和“谁投资，谁受益，谁所有”的原则，明确产权，落实责任主体。

允许小型农村水利设施以承包、租赁、拍卖等形式进行产权流转，吸引社会资金，依法自主经营。

（五）存在的主要问题

第一批农村自来水工程于1990年前建设，经过20多年的运营，由于配套标准低、工程设施老化，急需维修改造。

早期自来水使用的都是供水点，点多面广，投入大，农民都是自已出钱搞建设，经济承受能力有限，区、镇财政紧张，造成投入资金不足，影响项目的实施制约工程的健康发展。

另外在运行管理上工作粗放，对管理的重要性认识不足，管理人员少，技术水平低，管理不善，运行制度不完善，不能按期回收成本，无积累资金，工程设施得不到及时维修，降低使用寿命乃至报废。

剩余村庄建设投资与供水管网的延伸投资严重不足。

（六）项目区饮水安全基本情况

唐口镇杜屯村现有人口2417人，村庄占地300亩，位于105国道西侧，在唐口镇政府驻地西北侧，该村积极响应上级号召，按新型农村社区和农村住房建设的要求，把村庄搬迁至105国道西侧，按农村居民城市化住宅建设，建设杜屯中心社区，该项目完成后社区规模为101栋住宅楼、3500户、11200人；唐口村618户、2163人，畜禽200头（只）。

饮水现状是群众喝水仍然使用的手压井和安装的小型自吸泵井，水源井大多在8－60m之间，饮水水质含盐较高，加之浅层水污染，稻区化肥、农药残留渗透，水源水质已不能满足该村居民生活需求。

三、设计任务及设计标准

本工程计划给杜屯中心社区以及唐口村联村供水，以后打算为唐口镇驻地、企事业单位联网供水。

规划新建自来水工程1处，新打深水井2眼，其中一眼井作为备用井。

水源主井位于唐口镇供电站东南150m处，备用井位于唐口镇供电站东侧60m处。

供水保证率达到97%以上，水质消毒采用二氧化氯消毒，管网布置形式为树枝状，分为干管、支管等供水管道。

设计标准：

1）用水量标准

根据《村镇供水工程技术规范》（SL310-2004）的有关要求，经综合分析本项目区杜屯中心社区、唐口村确定用水量指标分别为120L/人.d、60L/人.d。

日变化系数kd取1.3，时变化系数KH取2.2。

2）供水水质

生活饮用水水质要符合《生活饮用水卫生标准》（GB5749）的要求。

3）供水管网管材与供水压力

管材采用PE管材，供水压力采用1.0MPa。

4）供水水源的保证率，本工程采用地下水，保证率达到97%。

四、主要标准和规范

1、《农村供水工程技术要点》；

2、《村镇供水工程技术规范》（SL310-2004）；

3、《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）

4、《镇（乡）给水工程技术规程》（CJJ123－2008）

5、《饮用水保护区污染防治管理规定》

6、《机井技术规范》（SL256-2000）

7、《供水管井设计、施工及验收规范》（CJJ10-86）

五、设计成果要求

1、工程设计方案说明书；

2、项目区总平面布置图；

3、管网平面布置图；

4、主管网水力计算图；

5、水厂平面布置图。

第二部分设计指导书

一、工程水源水量、水质分析

1、需水量计算

依据《村镇供水工程技术规范》（SL310-2004）的有关要求，结合唐口镇实际情况，经综合分析确定本项目区杜屯中心社区、唐口村用水量指标分别为120L/人.d、60L/人.d；人口自然增长率按0.5%计；杜屯中心社区不再考虑畜禽用水量，唐口村畜禽用水量按30L/头.d计算；未预见水量及管网漏失水量按最高日生活用水量的20%计算；日变化系数kd取1.3，时变化系数KH取2.2。

由于当地没有企业用水，供水规模仅考虑农村居民生活用水量、牲畜用水量、未预见水量及管网漏失水量。

本水厂为只进行消毒处理的水厂，可不计水厂自用水。

①最高日生活用水量Q1

Q1=kd·p·q/1000

式中：

Q1—生活最高日用水量，m3/d；

p—设计人口（畜禽）；

q—最高日居民生活用水定额，q=60L/s。

kd—日变化系数，取kd=1.3

②未预见水量及管网漏失水量Q2

　　Q2＝Q1×20%（m3/d）

③最高日用水量Q3

Q3＝（Q1+Q2）（m3/d）

④最高日平均时用水量Q4

Q4=Q3/24（m3/h）

⑤最高日最高时用水量Qmax

Qmax=KH×Q4（m3/h）

式中KH—时变化系数，取KH=2.2

⑥最大设计秒流量qmax

qmax=Qmax/3.6（L/s）

2、水源水质

经水环境监测部门、卫生防疫部门对水质化验，市中区唐口镇杜屯水厂深层地下水水质较好，符合《生活饮用水卫生标准》（GB5479-85）。

故仅采取消毒处理，采用二氧化氯消毒法。

3、水源工程设计

根据上述水量计算采用地下水水源可以满足工程需求，供水方式采用变频调速直供、树枝管网布设。

该水源井为新打机井，单井设计出水量225.01m3/h；参照附近河长口中村2007年9月23日水质化验报告，水质符合《生活饮用水卫生标准》GB5749-2006要求；抽水含沙量不超过1/10000；管井结构内径不小于300mm，深度不小于160m。

项目区为潜水中、细砂含水层，根据已有成井资料及地质资料：

0-25m为加砂亚粘土，25-40m以中、细砂为主，厚度20m，40-55m亚粘土、粘土层，59-78m为中、细砂含水层；80-115m为中、粗沙层，115-140m为亚粘土层，140-160m为中、粗沙层，160-175m为不透水层，175-200m为中细粗交替沙层。

地下水静水位埋深：

丰水期6m，枯水期12m，多年平均10.5m。

根据电测深资料25-40m、59-83m、80-115m、140-160m、175-200m为淡水富集区，据本地抽水资料分析：

颗粒分析d10为0.05mm,d50为0.01mm,d60为0.15mm,含水层平均系数为η=0.25；抽水井径0.4m,稳定流抽水,主井降深8.5m,出水量225.01m3/h。

据多年动态观测，本项目区地下水资源开采量与补给量基本平衡，抽水井静水位多年变换不大。

二、水源工程与保护区设计

1、单井出水量计算

（1）影响半径计算

R=3000sk0.5

s—井中水位与原地下水位之差8.0m

K----渗透系数，5.79×10-5m/s

（2）出水量计算

采用稳定流潜水完整公式计算：

式中：

H----无压含水层厚度，135m

S----水位降深，8m

K----渗透系数，5.79×10-5m/s

R----影响半径，182.6m

r----井的半径，0.4

（3）、水源井数量的确定

单井出水量225m3/h,管网设计流量为221.95m3/h,用1眼水源井可以满足设计要求；根据该项目区地质资料，单井抽水影响半径为182.3m。

在水源井控制的范围内设计水厂。

2、管井结构设计

（1）、过滤器和井壁的确定

按《机井技术规范》（SL20-2000）中下式求过滤器的外径

式中:

D—过滤器外径

Qt—管井出水量（m3/s），

L1—过滤器长度（m），取20m

p—过滤器表面有效空隙率取p=50%

v—允许入管流速,取v=0.010

考虑到长期运行并且配置潜水电泵，因此静管内径采取400mm，外径则为500mm,过滤器需要加填砾厚度150mm，中、细砂层填砾厚度150mm，则过滤器外径为800mm。

（2）、过滤器结构设计

滤水管采用无砂混凝土井管质量符合规范要求。

填砾设计：

滤料规格直径D50按含水层颗粒直径选用，由于含水层d60/d10=3,则D50/d50选用10（倍比系数）。

滤料规格应为0.5-1.5mm，其直径D50为0.1×10=1mm；填砾厚度中、细砂含水层不小于150mm。

（3）、井身结构设计

由于成井深度160m，管径较大，钻孔采用扩孔成径，同径终孔。

安装井管直径400mm井管，根据已有成井资料及地质资料：

0-25m为加砂亚粘土，25-40m以中、细砂为主，厚度15m，40-55m亚粘土、粘土层，59-78m为中、细砂含水层；80-115m为中、粗沙层，115-140m为亚粘土层，140-160m为中、粗沙层，160-175m为不透水层，因此在0~80m段采用无砂混凝土管，34m含沙层段无砂混凝土管井采用无砂混凝土过滤器；80~156m段采用钢筋混凝土管，含沙层20m钢筋混凝土管采用穿孔过滤器。

并作井管外封闭填充粘土块；井下底部安装4m沉淀管，设计井深为160m。

填砾段为含砂层段，共填砾高度96m，按填砾体积空间计算，需要滤料19.78m3。

井管连接使用沥青黏结，并缠一层沥青布条，外绑竹片；采用钢丝绳托盘下管。

井口应高出地面0.5m，并加盖；井口周围应设不透水的散水坡，宽度宜为1.5m，在透水土壤中散水坡下面填厚度不小1.5m的粘土层。

成井材料：

Φ400mm无砂混凝土80m

Φ400mm钢筋混凝土管76m

下管托盘Φ500×500mm1副

竹片136m

镀锌铁丝8号50㎏

12号40㎏

沥青30㎏

滤料19.78m3

3、水源保护区

饮用水水源保护是维持农村供水工程正常运行的基础。

本次供水工程以深层地下水为供水水源，根据农村供水工程水源井周围按照《饮用水保护区污染防治管理规定》设置二级保护。

一级保护区位于水源井周围，即以水源井中心向外30m的范围为水源保护区，禁止建设与取水设施无关的建筑物，禁止倾倒、堆放垃圾和其他有害废弃物。

保护区周边设立保护标志，建水源保护地栅栏。

二级保护区位于一级保护区周围，即以水源井中心向外200m的范围为二级保护区，保证集水有一定滞后时间，以防止一般病源菌的污染，保护区内禁止建设化工、电镀、皮革、造纸、印染等污染企业，禁止利用未经净化的污水灌溉农田。

同时还要采取以下措施：

一是加大宣传力度。

对于水源地范围内的群众，要积极进行国家有关法规的宣传教育，增强环保意识，使水源地从源头上得到保护；二是要利用供水管理办公室设置的水质检测中心站，定期进行水质化验，确保供水质量符合要求。

三、水厂布置

根据工程规划方案，新建水厂并安装管理及监测系统，对整个工程进行管理控制，水源地新建深井泵房。

1、水厂主体布置

水厂分四部分，一是发电机房、变压器房、加氯间，二是蓄水池，三是二级水泵室，四是办公楼、中央控制室等附属建筑物。

本着节约用地的原则，在满足功能的情况下，布置上尽量紧凑。

水厂东西长47m，南北宽46m，面积2162m2。

水厂周围设置围墙，高度为2.5m。

2、水源地深井泵房、变压器房

水源地深井位于唐口镇变电所附近，距水厂约1.5km，备用井距主井约300m。

主井及备用井各设置一间深井泵房、主井处设一间变压器房；房屋采用地面式砖混结构，建筑面积共60m2。

基础采用M5.0浆砌石，墙体采用M5.0浆砌砖，地面采用素土夯实、C10砼24厚、水泥砂浆找平20厚；屋顶盖C20现浇，找平抹光，再铺三毡四油防水层。

在井房内，潜水泵安装深度为60m。

机井泵管采用管径为DN180的铸铁管，首部枢纽设DN180闸阀1个，DN180水表1只，DN180逆止阀1个。

3、加氯间

加氯间内设一台HT908-50二氧化氯发生器，产生的气体换气通风孔排出。

南北方向4m，东西方向5m，建筑面积20m2。

4、二级泵房

建筑面积61.9m2。

布置4台离心泵，其中1台备用。

管路及其附件的布置和敷设应当保证使用和修理上的便利。

根据《泵站设计规范》，相邻机组间间距不小于1.8~2.0m，管道外壁相距0.5m以上，以便维修人员能拆装接头和配件。

泵房内布置配电柜及控制柜，可控制水泵运行状况。

泵站管道上安装压力表、超声波流量计、阀门等设备，之后与供水主管道相接。

4、变压器、发电机室设计

变压器、发电机室采用砖混结构，共的面积42m2。

设置变压器1台，由电缆沟与值班室的配电柜连接。

5、蓄水池设计

调蓄水池容积设计按最高日用水量计算确定。

根据供水设计规范（蓄水池容积取最高日用水量20％）蓄水池容积应为403m3。

考虑到长远需求，蓄水池设计容积取600m3。

。

其确定尺寸如下，清水池正常水深取3.3m，超高0.2m，总深3.5m。

长13.4m、宽13.4m。

蓄水池为半地下式，池顶上设透气孔、进人孔和水位仪传感器。

顶部覆土保温0.5m，上部草皮绿化。

采用现浇钢筋混凝土结构。

顶板结构型式为无梁盖板，内部为柱式支撑。

在池内设2道导流墙。

蓄水池池顶覆土厚0.5m,池底底板厚0.2m，底板材料为C25,抗渗强度等级为S6,抗冻等级为F150,底板下C10砼垫层0.1m，水池外壁、内壁和顶面，用1：

2防水水泥砂浆抹面，厚20mm。

基础为厚0.1m的灰土垫层。

水池顶板底面、支柱和导流墙等表面，可用1：

2水泥砂浆抹面，厚15mm。

结构配筋套用《矩形钢筋混凝土蓄水池》（国家建筑标准设计图集05S804）。

6、办公楼设计

为满足管理要求，办公楼设计为上下两层，建筑面积486m2。

分别为水厂办公室及会议室，中控室，内设监控设备。

为砖混结构，使用年限50年，抗震烈度6度。

采用240厚实心粘土砖做外墙材料。

7、厂区绿化设计

厂区绿化采用点、线、面相结合的原则，沿道两侧植树，绿化中种植少量观赏树木，其它以花草为基调，使整个厂区绿地简洁明快。

蓄水池池顶覆土植草皮，局部设绿化景观区。

水厂绿化面积占总面积的30%以上。

水厂内道路：

主要车行道的宽度，设计为6m，车行道转弯半径不小于3m。

路面为20cm石灰土+20cm厚二灰碎石+10cm沥青砼基层。

四、输配水管网设计

1、配水主管网布局

输水管道选择最短线路，并考虑供水安全、施工方便、占地少、土石方量小、造价经济等因素；尽可能符合现状及规划道路敷设，以利施工与维修；尽量少与公路、河流交叉。

配水管网布置根据用水要求遍布整个供水区，保证用户有足够的水量和水压；力求沿最短距离敷设管线供水到用户；按乡村规划要求，留出发展余地；干管沿主街道布置，力求在规划路面以外。

输配水管网和村级管网均采用树枝状布置，沿乡镇及村级规划道路埋设。

管道的管顶覆土厚度不小于1.0m，管道应埋设在原状土或夯实土层上，管道周围200mm范围内应用细土回填；回填土的压实系数不应小于50%。

给水管道与建筑物基础的水平净距宜大于1.0m；与围墙基础的水平净距宜大于1.0m；与电力电缆、通信及照明线杆的水平净距宜大于1.0m，与高压电线杆支座的水平净距宜大于2.0米。

根据平面布置图，配水主管网各段长度如；下：

二级泵房出来主管段采用长度为20m的PE管；接主管段至杜屯社区接口处采用长度520m的PE管；接主管段至预留大唐商城接口处采用（此段主要考虑以后对大唐商城供水），长度950m的PE管；接预留大唐商城接口处至唐口村采用，长度1150m的PE管。

引水管网各段长度如下：

备用深井泵房出来DN300钢管10m处接PE管，PE管长290m处与主井泵房出来的PE管共用一主引水管道DN355至水厂。

引水主管道长度为1500m。

2、配水管网水力计算

1）计算说明

①确定计算的基本参数

根据管网的总体布局，确定出采用的管材类型，管材外径及壁厚、管材的价格等参数，管材外径按由小到大的顺序排列。

②确定主管网到村头控制点的水头