山西某县城乡供水管网改造工程可行性研究报告1.docx

山西某县城乡供水管网改造工程可行性研究报告1.docx

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山西某县城乡供水管网改造工程可行性研究报告1

山西某县城乡供水管网改造工程

可行性研究报告

前言

某县位于山西省中部，太原市南端，是省会太原市的市郊县和主要的粮菜生产基地。

县城位于县域中部西北，距太原市35公里，县城以精细化工、食品加工、煤炭深加工为主导工业。

随着县城乡经济的发展，人民生活水平的提高，基础设施在县城乡各项发展中所起的作用日益显著，在某县政府、建设局等有关部门的大力支持和配合下，近几年来，某县城乡通过多种资金渠道筹集资金，对县城乡道路、排水等多项基础设施进行建设和完善，城乡面貌得到较大改观。

随着经济发展速度的明显加快，县城乡目前的供水系统远远不能满足县城乡生产和人民生活对水质和水量的需求，因此对供水系统的改造迫在眉睫。

根据县城乡总体规划，2020年县城乡日需水量33000m3，而目前县自来水公司供水规模仅有9600m3/d，2020年日缺水23400m3/d。

因此，为了缓解目前某县城乡供水不足的问题，我院前期对二水厂的扩建作了可行性研究报告，通过扩建一、二水厂总的供水量达到20000m3/d，这首先从供水量上给予了一定的保障，为某县城乡供水系统的建设及不断完善奠定了基础。

据统计，某县城乡目前共有各种输配水管网约40000米，基本覆盖了整个某县城乡，但随着某县城乡范围的不断扩大及城乡的建设，暴露出城乡配水管网存在的很多问题：

1.部分地区供水管径偏小；2.多数地区的配水管线为树枝状，没有形成环状管网，缺乏供水安全性；3.县城乡中心区域一些管道老化，存在着极大的安全隐患；因此需要对县城乡配水管网进行改造，不断完善供水系统，为县城乡的发展提供有力的保障。

为此，我院受某县自来水公司的委托，以太原理工大学建筑设计研究院编制的《山西省某县县城供水二期工程可行性研究报告》为依据，在我院前期编制的《某县二水厂扩建可行性研究报告》的基础上，结合某县城乡的整体规划及现状配水管网，经过管网优化平差等一系列工作后，确定了某县城乡供水管网改造工程的方案。

通过投资估算和经济分析，本工程共投资2428.58万元。

在本可研报告的编制过程中，得到了某县自来水公司的大力支持，在此表示衷心的感谢！

第一章概述

1.1编制依据

1、《某县县城总体规划》（2000-2010）太原市城市规划设计研究院

2、《某县县城总体规划》（2002-2020）山西省小城镇发展中心

3、《某县自来水公司白石河洪积扇供水水源地下水资源论证报告》太原市水利科学研究所2002年9月

4、《山西省某县县城供水工程可行性研究报告》

太原理工市政设计院2006年2月

5、《山西省某县县城供水二期工程可行性研究报告》

太原理工大学建筑设计研究院2005年9月

6、《某县二水厂扩建工程可行性报告》

太原市供水设计研究院2007年12月

7、给排水设计手册及国家相关的设计规范

1.2编制原则

1、根据某县城乡的总体规划，结合县城乡的配水管网现状，合理利用现状供水管网，不断完善供水系统，节约工程投资，降低供水成本。

2、合理布置配水管网，使之能够满足城乡发展对水量及水质的要求。

3、保证某县城乡供水水质达到《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）；

4、配水管网高日高时最不利点的自由水头不低于24米；满足城市低压消防供水要求，消防时最不利点不低于10米。

5、合理选用管材，使之能够在保证供水安全性的同时，尽可能地经济耐用。

1.3编制范围

本可行性研究报告编制的具体范围为：

1、某县城乡配水管网工程。

2、工程投资估算。

1.4自然条件

1.4.1地理位置

某县位于山西省中部，太原市南端，吕梁山北尾之东南麓下，属晋中平川的一部分。

东与榆次市、太谷县毗连，南与祁县、文水县为邻。

地理坐标为北纬37º28′--37º47′,东经112º11′--112º38′。

县境东西长40.5Km，南北宽35.8Km。

县城位于县域中部西北，距太原市35Km左右。

1.4.2地形地貌

某县西北高东南低，形状呈“靴”形。

按其形态可分为中低山区，山前倾斜平原区和冲积平原区。

西北部山区属吕梁山系之支脉，海拔高度800-1840米，东南部平原区海拔高度760-780米，属晋中断陷盆地之北部。

1.4.3水文

某县境内有白石河等主要河流16条，均属黄河流域汾河

水系，属季节性河流，雨季有水，旱季干枯，基本无清水流量。

汾河在某县境内长19.5Km。

白石河发源于庙前山老爷岭，海拔高程1618.3m，流经迎南风、李家楼、仁义、平泉、西关、迎宪等村，经西干泄洪闸注入汾河。

流域面积62.9Km2，流域最大长度18.01Km，河道纵坡为21‰。

河床由上而下逐渐展宽，宽约60-125m,河道从仁义村北出山后进入平原区，河床缩窄，纵坡趋缓，行洪不畅。

某县河川径流量为每年1383万m3，地下水天然资源量每年4487.7万m3，重复计算量为598.4万m3，水资源总量5272.3万m3。

1.1.4气象

某县属暖温带半干旱大陆性气候，春季干旱少雨，夏季雨量集中，主导风向为东北风。

多年平均降雨量为441.2mm，最大年降雨量达711mm，最小年降雨量仅225mm，441.2mm，年内雨量多集中在7-9月，约占全年降雨量的41.7%-82.2%，多年平均蒸发量为1751.2mm。

平川地区多年平均气温为10.2℃，山区为6.5-9.0℃；极端最高气温38℃，极端最低气温-22℃。

日照率为58%，平均冻结深度0.82m，平均风速2.2m/s。

1.5县城乡总体规划

太原市城市规划设计研究院编制的1995-2010年《某县县城总体规划》对城市的历史沿革与现状、城市自然情况、地质情况以及水文地质情况、物产资源做了详尽的说明，并对城市性质、规模和发展方向做了阐述。

部分基本资料如下：

1）2005年规划人口11万人；

2）2010年规划人口15万人；

3）建筑层数控制为5层；

4）县城规划范围：

北起北营村，南至东、西范家庄，西起西马峪，东到汾河。

1.6县城乡供水现状

自2003年开始，某县利用国债、贷款、自筹等多种筹资渠道筹集资金608.4万元，对某县城乡供水设施进行改造，截止到2004年10月底已全部完工。

1.6.1供水水量和供水水源

目前，某县自来水公司和大企业自备水源井总供水量12832m3/d，其中：

①自来水系统供水量为9600m3/d；②大企业自备水源井供水量为3232m3/d。

1、自来水供水系统

某县现状供水的水源位于西边白石沟洪积扇上，为地下水源。

水源地内建有水厂三座：

一水厂、二水厂和三水厂。

一、二水厂位于县城西北，分别在白石河北、南岸，高于县城11-30米。

一水厂与二水厂之间有两条连接管道，一条DN400，一条DN600，均为铸铁管，都从白石河上架空而过。

一水厂的水靠重力流入二水厂，二水厂内设有加压泵房。

三水厂在一、二水厂西面，与之相距1.2km，三水厂内也设有加压泵房。

一水厂经过2003年扩建，现供水规模5800m3/d，占地2亩，现有水源井4眼、容积800m3和2000m3清水池各一座、配电室、办公室、门房、仓库等几间平房。

二水厂位于白石河南岸，1994年投入运行，占地3亩，现供水规模1400m3/d（同时还接纳一水厂水量5800m3/d），占地3亩，现有水源井2眼，一用一备，容积800m3和1000m3清水池各一座，配电室、办公室、机修间等几间平房，还有加压泵站一座。

三水厂，2002年6月投入运行，占地6.0亩，现供水规模2400m3/d，有水源井3眼，两用一备，容积1000m3清水池有三座，建有配电室、办公室、消毒间、加压泵站等。

2、自备水源

某县自备水源主要包括县城几个大的企业自备水，均为地下水，用水量合计3232.88m3/d，其中县化肥厂1369.86m3/d，某露酒厂1643.84m3/d，某老陈醋厂219.18m3/d。

3、输水管线

二水厂至城市配水管网现有一条DN500输水干管，管材为灰口铸铁管，长度为255m。

三水厂至城市配水管网现有一条DN500输水干管，管材为球墨铸铁管，长度为3500m。

1.6.2供水方式

目前某县城乡供水方式为：

一水厂水源由清水池重力流入二水厂清水池，然后统一加压供至城市配水管网；三水厂水源进入清水池后加压供至城市配水管网。

1.6.3配水管网

某县城乡配水管网为枝状布置，截止到目前管网覆盖面积4.1km2,管网覆盖率43.2%，共有各种给水管道长度约40000m，其灰口铸铁管占30%以上，多数使用年限都在20年以上，近几年新铺设的球墨铸铁管约占25%以上，其余的45%为UPVC管、塑料管和钢管等。

第二章建设必要性和可行性

2.1建设的必要性

2.1.1某县城乡发展的需求

某县地处太原市郊，依山面川，交通便利，是全国四大葡萄产地之一和山西老陈醋的正宗发源地，素有“葡乡”、“醋都”之称，境内资源丰富，特产众多，是发展工业、旅游、商贸的卫星县城。

改革开放以来，某县步入了经济发展的快车道，形成了全国最大的暖气片和食醋生产基地，冶金焦、金属镁也初具规模，全县经济实力位居全省十强之列。

某县依托区位优势，现已形成食品加工、建材铸造、煤焦化、冶金、运输、旅游为支柱的一批龙头企业，创优创汇产品近百种。

某县营造的国家级星火技术密集区、高效农业示范区和清泉湖经济技术开发区也正在崛起。

经济的高速发展需要有完善的基础设施作为保障，而供水系统作为基础设施之一，在某县的发展中显得尤为重要，因此需要不断地完善供水系统使其更好地为某县的发展服务。

2.1.2二水厂扩建的方案

随着人们生活水平的提高，居民住宅的卫生设备条件将不断改善，用水标准趋于提高，预计2020年某县城乡需水量为33000m3/d，按照目前供水规模9600m3/d，2020年缺水达23400m3/d，所以首先急需解决水源问题。

在黄河水未引入之前，应合理利用有限的水资源，压缩工业开采量，提高二水厂的供水能力，以满足某县城乡生产生活的需要。

太原市供水设计研究院针对某县的供水现状对二水厂扩建工程进行了可行性研究，结果表明：

扩建后的二水厂共有深水井7眼，为六用一备，供水量为14300m3/d。

此外，一水厂出水靠重力流流入二水厂后，经过相应的水处理设施处理后，加压进入配水管网，一水厂的供水量为7000m3/d。

因此，一、二水厂总的供水量为20000m3/d。

通过对二水厂的扩建，不仅极大地缓解了某县城乡的用水问题，而且确保了人们的用水安全。

2.1.3某县城乡配水系统中存在的问题

1、配水管网的覆盖面积太小

目前某县城乡配水管网覆盖面积约4.1km2，管网覆盖率仅为43.2%。

在某县城乡不断发展扩张、供水规模不断扩大的时候，配水管网的建设也必须同步进行，只有这样才能使得供水系统逐渐完善，逐步满足城乡用水的需求。

2、配水管网管材参差不齐，严重地影响到了供水的安全性

目前某县城乡的配水管网中，仅有25%是球墨铸铁管，其余的是使用年久的灰口铸铁管、UPVC管、塑料管等。

随着人民生活水平的提高，健康意识也在不断提高，对饮用水水质的要求也就越来越高了，而现状的很多配水管网都存在着安全隐患，远不能要求。

3、配水管网中，老化管网所占比例较大，存在着严重的安全隐患

现状的配水管网中，老化管道占近40%，多数都在20年以上。

因管道老化漏失严重，爆管事故经常发生，这不仅对水资源造成了浪费，给整个某县城乡的生产和人民的生活造成了很大的影响，同时也给供水企业带来了巨大的经济损失。

4、多数地区，配水管网为枝状，给水管道管径偏小，缺乏供水安全性

由于缺乏整体规划，某县城乡中多数地区，配水管线均是枝状，没有形成环状管网，从供水安全性来讲，这是很不安全的，同时其敷设管道的管径均偏小，没有适当的预留，对于今后某县的发展不能起到其应有的作用，这也是很不经济的。

综上所述，无论从某县人民生活的需求还是对县城乡经济发展的影响来说，对某县的配水管网进行改造是势在必行的。

2.2建设的可行性

本工程是落实国家法改委关于“加快城市供水管网改造规划的通知”的精神，为解决某县城乡生产生活用水需求而进行的，县委、县政府及相关部门都给予了极大地重视和支持，这对该项工程的顺利开展提供了强有力的保障。

此外，经济的发展和基础设施的建设是相辅相成的，某作为全国的经济强县，为某县城乡基础设施的建设提供了有力的资金支持。

因此，本工程的建设具有可行性。

第三章供水方案的确定

随着某县城乡经济的发展和人口的不断增长，目前的供水系统远远不能满足日益增长的生产和生活的需求，根据县城总体规划，2020年日需水量33000m3，但目前县自来水公司供水系统的规模仅有9600m3/d，以《某县二水厂扩建可行性研究报告》中确定扩建后的供水规模为依据，同时结合县城的总体规划及目前的配水管线现状，对某县的供水管网进行规划。

3.1设计年限及需水量的确定

3.1.1设计年限

根据某县城乡总体规划及县城的现状，本报告确定的设计年限为2020年，整个工程均按2020年确定规模。

3.1.2需水量

某县2020年最高日用水量为32467m3/d，本次工程按33000m3/d为设计规模。

3.1.3供水水质

供水水质执行《生活饮用水卫生标准》（GB5479-2006）。

3.1.4供水水压

根据某县城乡总体规划，2020年某县新建居民住宅层数为5层，因此本工程配水管网高日高时最不利点的自由水头不低于24米；满足城市低压消防供水要求，消防时最不利点不低于10米。

3.2供水方案的确定

3.2.1水源的确定

根据《某县二水厂扩建可行性研究报告》，一水厂及扩建后的二水厂总的供水量为20000m3/d，在规划中将三水厂报废，因此县城百石沟水源地的最高日供水量为20000m3/d。

到2020年，某县城乡最高日需水量为33000m3/d，其余13000m3/d的水量由引黄水供给。

3.2.2配水管网改造的具体措施

随着某县城乡的不断扩大，由于缺乏整体的规划，目前县城乡管网覆盖率小，布置零乱且多为树枝状，管材参差不齐，供水安全性较差，近几年来，虽然也进行了一些管网改造的工程，但多数仅是对小部分区域的小修小补，对整个配水管网没有起到任何直接的作用，县城乡的配水管网还是存在着许多问题，老化管道漏失严重，部分管道管径偏小等等，总之整个管网缺乏整体合理的规划布局，远不能满足县城乡的需求，因此迫切地需要进行改造。

针对某县城乡供水系统尤其是配水管网与不断提高的水质水量需求之间的矛盾，提出如下解决办法：

1.以满足设计年限内的供水规模和供水范围为原则，同时充分考虑对现有管网的利用，以不断完善某县的供水系统为目标，对县城乡内的配水管网进行重新布置，通过管网优化平差等一系列工作后，确定配水管网的布置方案。

2.配水管网的布置中，尽可能地使各配水管线连成环，确保供水的安全性。

此外，管径的确定中，要结合某县城乡的总体发展规划，尤其对于离县城中心区域较远的地区，配水管网的管径要适当地放大，为今后的发展保证一定的预留空间。

3.从经济性和安全性综合考虑，选择实用的给水管材，使之其在整个供水系统中能够发挥其应有的作用。

3.3管材的确定

目前给水管材种类很多，应用较多的有钢管、球墨铸铁管、非金属的PVC管、PE管、PB管、PP管、玻璃钢管（FRP管）等等。

从某县所采用的城市供水、井下水水质分析看，上述管材均可使用。

钢管机械性能好，耐压较高，不易漏水，可用于各种情况。

但钢管造价高，耐腐蚀性差，管道使用年限受防腐的限制，管道接口施工要求较高，施工周期长。

球墨铸铁管具有普通铸铁管的全部优点，比普通铸铁管韧性强，机械性能好，重量轻，施工周期短，是普通铸铁管的替代产品，但球墨铸铁管造价较高，价格稍低于钢管。

普通铸铁管造价比球墨铸铁管低，耐腐蚀性强，管道使用年限长，材质相对脆，接口的施工要求较高，施工周期长，是逐渐淘汰的管材。

UPVC塑料给水管管径小时造价比铸铁管低，耐腐蚀性强，水流阻力小，同等管径输水能力大，施工运输方便，施工周期短。

但塑料给水管管径大时造价较铸铁管高，机械强度低。

各种管材其经济技术比较见下表：

管材

技术比较

经济比较

适用性

钢管

1、强度高

2、不耐腐蚀

3、适用输配水管

1、材料费高

2、安装费高

穿越障碍，大口径管道使用

普通铸铁管

1、适用于输配水管

2、施工复杂维修难

3、使用寿命30----50年

1、材料费低

2、安装费高

逐步淘汰

球墨铸铁管

1、适用于输配水管

2、施工简单易维修

3、使用寿命50年以上

1、材料费高

2、安装费低

广泛应用

钢筋混凝土管

1、适用于输水管

2、施工复杂维修难

3、使用寿命较短

1、材料费低

2、安装费高

逐步淘汰

塑料管

1、适用于输配水管

2、施工方便维修难

3、使用寿命30--50年

1、材料费高

2、安装费高

逐步推广，多用于200mm以下小管径

球墨铸铁管内衬了水泥砂浆，管内输水符合卫生要求；若输送水的水质不稳定，则砂浆内表面应刷涂卫生级树脂保护，效果并不比非金属管材差。

球墨铸铁管可承受内水压力超过2.0MPa以上，它比非金属管材强。

城市供水管道是敷设在道路下面，必须管道有承受土壤静荷载及地面动荷载的功能。

球墨铸铁管系延伸率、刚度、抗拉强度均较大的金属管道，承受土壤静荷载及地面动荷载的能力通常比其它管材强。

当然若覆土过浅、过深时，也应通过结构计算确定相关措施。

　　城市供水管道的分支管件规格多、数量大。

球墨铸铁管的管件规格齐全，能适应新安装需要，也能适应运行管道上不停水引接分支的需要，它比非金属管材解决起来方便。

　城市道路下面管线种类多、布置紧凑、立面交错、更改频繁，这些都要求管材的适应性强、折装方便。

球墨铸铁管系柔性接口，折装方便、承受局部沉陷的能力好，特别在有地下水或管内有少量余水的状况下维修容易，它比非金属管材维修难度小。

　　城市道路下面的雨、污水管道容易渗漏，土壤腐蚀性强，要求管道耐腐蚀性好。

球墨铸铁管通常外表面首先喷涂锌层，再喷涂沥青保护，这方面比非金属管材弱，但比钢管强。

在城市道路已按规划定型的条件下，要求道路下面的管道能长期不维修。

球墨铸铁管通常有50～100年的使用寿命，比化学管材及钢管使用寿命长。

球墨铸铁管与普通铸铁管比较，即保持了普通铸铁管的耐腐蚀性，又较普通铸铁管增加了抗拉和延伸性，强度高，耐冲击性能好，特别适用于城市供水之用，球墨铸铁管的标准壁厚分别为Ｋ８级、Ｋ９级、Ｋ１０级和Ｋ１２级，不同壁厚的级别的管道耐压等级不同。

球墨铸铁管壁厚小于普通铸铁管，因而单位长度重量轻，虽然综合造价高于普通铸铁管，但其优点突出，在供水工程中广泛使用。

通过经济技术比较，虽然球墨铸铁管和UPVC塑料管造价较高，但其供水安全性高，易于施工、管理、维护。

因此，本次设计供水管线选用球墨铸铁管，对近期铺设的部分管径合适且运行良好的供水管线予以保留。

第四章工程建设内容

从某县2020年的整体规划出发，针对目前县城乡配水管网中存在的种种问题，对配水管网进行合理的布置后，有针对性地对老化管网、不合理的管段进行改造，并对管网未覆盖的地区进行扩建，同时合理地利用现状管网。

4.1配水管网的总体布置

2020年某县城乡的用水由一、二水厂和引黄水供给，一二水厂的最高日供水规模为20000m3/d，引黄水的最高日供水规模为13000m3/d，共计33000m3/d。

一、二水厂的出水由二水厂加压站加压后进入管网，接入点节点编号为3；引黄水沿晋厦街接入管网，接入节点编号为22。

配水管网布置成环状，共有14个环，本设计管网最高日最高时最不利点的水压不低于24m，消防时最不利点水压不低于10m。

4.1.1最高日最高时管网优化平差

一、二水厂的最高日供水量为20000m3/d，时变化系数取1.5，则最高日最高时的流量为347.2L/s；引黄水的最高日供水量为13000m3/d，时变化系数取1.5，则最高日最高时的流量为225.7L/s；二水厂设有清水池，总的调节容积为6600m3，而引黄水是直接进入管网的，没有调节能力，则其高出最高日平均时的全部水量由二水厂供给，因此，二水厂的出厂设计流量为422.4L/s。

县城一些工业企业为集中用水用户，集中流量总共为105L/s，分布于节点1、6、10、11、22、25等，其中节点1、6、10、11、25的集中流量均为15L/s，节点22的集中流量为30L/s。

管段按管线长度分配流量，最高日最高时流量为572.9L/s，配水管线总长28560m，，比流量为0.01638L/（s·m），选取节点16作为最不利点。

按管段流量进行平差，平差结果详见附图2。

4.1.2最高日最高时+消防时管网优化平差

根据《建筑设计防火规范》（GBJ16-87），计算消防水量，同一时间发生火灾次数为2次，每处消防用水量标准为45L/s，则消防用水量为90L/s。

假设火灾分别发生于节点11和节点21。

消防用水量由二水厂提供，即二水厂出水设计流量为512.4L/s。

平差结果详见附图3，结果显示各节点的自由水头均大于10m。

综上所述，在最高日最高时及最高日最高时+消防时两种情况下，管网的水压都能满足要求，因此，采用该方案对某县城乡进行供水是可行的。

4.2环状配水管网的改造与扩建

4.2.1老化管线的改造

据某县自来水公司提供的资料统计，县城乡配水管网中目前共有老化管网约15000m，占现状管网将近40%，主要集中在文源路北侧。

所有新敷设的管线均采用球墨铸铁管。

表4.1环状管网老化管线改造统计一览表

管段

原管径/管材

新设管径（mm）

管长

（m）

备注

2～12

DN200/铸铁

DN200

1380

一水厂-清泉湖度假村

2′～2

DN200/铸铁

DN400

1000

3′′～4

DN400/铸铁

DN400

250

二水厂-紫林路

19～19′

DN100/铸铁

DN200

630

通湖路

15′～15

DN200/铸铁

DN200

100

文源路南门街口-文源路美锦街口

15～20

DN200/铸铁

DN200

710

8～9

DN150/铸铁

DN200

900

菜市街

14～15

DN100/铸铁

DN200

1059

北关街

18～19

DN200/铸铁

DN300

820

美锦大街紫林路口-南出口

19～20

DN200/铸铁

DN300

390

20～21

DN200/铸铁

DN200

620

小计

7859

4.2.2管径不合理管段的改造

由于缺乏整体的规划布置，现状的配水管网中，有很多管段管径偏小，随着某县城乡的发展，这些管段远不能满足用水需求，比如，在晋夏街现状是Ф110、Ф150/PVC的给水管，而从某县城乡的总体规划来看，晋夏街是县城的一条交通要道，周边地区有很大发展空间，集中了商业、居住区及工业企业等，因此应该将管径适当地放大，以满足某县城乡的发展需要。

表4.2环状管网管径不合理改造统计一览表

管段

原管径/管材

管径（mm）

管长（m）

备注

12～12′

DN100/球铁

DN200

170

别墅路福瑞山-度假村口

18～23

Ф315/PVC

DN300

1020

紫林路风仪街口-晋夏公路

5～6

DN150/球铁

D