【正文】 用水源為洮河地表水和由其形成的河22床潛流水。同時，根據(jù)洮河水質(zhì)年內(nèi)變化情況，設(shè)計采用不同的取水方式，通過豎井式取水泵站向凈水廠加壓輸水。雖然洮河水量豐富，但總體來看，河流補給主要受年內(nèi)降水的影響，水資源在質(zhì)與量兩方面均在年內(nèi)變化較大。尤其是暴雨洪水季節(jié)泥沙含量高，水中雜草、植物腐殖質(zhì)等飄浮物均較多，直接作為供水水源，需要采取一定的工程措施，通過復(fù)雜的水質(zhì)處理工藝進(jìn)行深度處理。本工程水源取水口設(shè)計取水方式為滲渠，擬在河床部位通過滲渠集取河床潛流水，配合集水池進(jìn)行取水。實踐經(jīng)驗表明，滲渠有一定的凈化作用，一般可去除懸浮物 70%以上，去除細(xì)菌 70%95%，去除大腸菌群 70%以上，當(dāng)?shù)乇硭|(zhì)變化較大且水質(zhì)較差時，是比較理想的取水工程方式。同時，根據(jù)洮河水水質(zhì)變化情況，結(jié)合水源地水文地質(zhì)條件，為減少工程量，降低工程投資，設(shè)計在不同的季節(jié)，采用不同的取水方式。具體為在汛期，地表水水質(zhì)較差時，河床水位較高，滲渠集水量較大，設(shè)計通過滲渠匯集河床潛流水；而在枯水期，河床水位較低時，滲渠集水無法滿足設(shè)計取水流量要求。但此時河流來水泥沙含量及其他雜質(zhì)均較少，水質(zhì)較好，通過滲渠上游端進(jìn)水口直接取用地表水。(1)方案一本方案設(shè)計從某縣縣城上游 7km的十里鄉(xiāng)政府所在地上游的洮河南岸取水。洮河在本段河岸寬淺，河床穩(wěn)定，寬度約 150m左右，具有建設(shè)取水建筑物的條件。設(shè)計通過滲渠、引水管、集水池、豎井式取水泵站，提取洮河地表水（河床潛流水）到凈水廠，首先進(jìn)行過濾、消毒處理，然后通過加壓泵站輸水到高位水池，最后通過高位水池，依靠自重力，實現(xiàn)大部分地區(qū)的自壓供水。本方案設(shè)計水源取水工程位于洮河南岸，河床高程約 2314m，集水池所在地地面高程約為 。按多年平均枯水期水位考慮，滲渠設(shè)在距岸邊 ，通過混凝土引水管（長度 10m）引水進(jìn)入集水池，再通過豎井式取水泵站提水進(jìn)入凈水廠。根據(jù)實際地形，凈水廠設(shè)在距豎井式取水23泵站 350m處的洮河Ⅰ級階地上，地面高程 ，設(shè)計地平高程為，取水泵站凈提水高度 ，設(shè)計在豎井式取水泵站內(nèi)安裝一臺型號為 12Sh13A型雙吸式離心泵，額定取水流量 570m3/h，額定揚程30m，允許吸上真空高度 ，配套電機(jī)功率 75KW；高位水池擬建在十里鄉(xiāng)政府以南高程為 ，凈提水高度 。設(shè)計安裝IS1500110315A型臥式離心泵 3臺，單泵額定流量 188m3/h，總流量 564m3/h，額定揚程 111m，配套電機(jī)功率 90KW，向高位水池加壓輸水；輸水管道采用 Dg350壓力鋼管，總長度 1000m。總體來看，本方案凈水廠及高位水池位置位于本工程供水區(qū)域中下游，靠近大流量集中供水區(qū)域，縮短了大流量供水管道的長度，但對整個供水區(qū)域而言，倒坡供水的距離較長，管徑有所加大。尤其是北岸清水、西寨鄉(xiāng)受益區(qū)的供水，甚至需要通過二次加壓完成。就供水管網(wǎng)布設(shè)而言，通過加壓泵站輸水到高位水池以后，供水管網(wǎng)的布設(shè)上基本呈“干”字形，全供水區(qū)域通過總干管直接向南一干管、南二干管、北一干管、北二干管以及各分干管和供水支管供水。除北二干管控制受益區(qū)西寨鄉(xiāng)全部、清水鄉(xiāng)、十里鄉(xiāng)部分村社等地勢較高區(qū)域需要進(jìn)行二次加壓供水外，絕大部分區(qū)域可依靠高位水池實現(xiàn)自壓供水。平面布置詳見“某農(nóng)村供水工程平面布置圖(方案一)” 。(2)方案二受地形條件的限制，本方案設(shè)計從某縣縣城上游 12km的清水鄉(xiāng)政府所在地洮河北岸灘地取水。本處位于洮河平原地段，河岸較淺，河床較寬，引、取水條件良好。設(shè)計取水方法及水處理工藝與方案一完全相同。滲渠所在位置洮河北岸河床高程約 2342m，河岸高程為 。按多年平均枯水期水位考慮，滲渠設(shè)在距岸邊 ，通過預(yù)制混凝土引水管（長度 50m）引水進(jìn)入集水池，再通過豎井式取水泵站提水進(jìn)入凈水廠。凈水廠設(shè)在距豎井式取水泵站 160m的北岸Ⅰ級階地上，現(xiàn)狀地面高程，設(shè)計地坪高程為 ，取水泵站凈提水高度 ，設(shè)計在取水井內(nèi)安裝 S25039A型雙吸離心泵 1臺，額定流量 576m3/h，額定揚程 25m，配套電機(jī)功率 55KW；高位水池建在高程為 24以北山臺地上，凈提水高度 。設(shè)計安裝 6DA86型臥式離心泵 3臺，單泵額定流量 180m3/h，額定揚程 141m，配套電機(jī)功率 115KW，向高位水池加壓輸水。輸水管道采用 Dg350壓力鋼管，總長度 1485m。本方案凈水廠及高位水池工程基本位于本工程供水區(qū)域中心位置，亦具有實現(xiàn)自壓供水的條件，倒坡供水距離較方案一有所縮短。在供水管網(wǎng)的布設(shè)上，除總干管外，其他管網(wǎng)布設(shè)與方案一相同，但由于高位水池位置和高程的變化，管網(wǎng)供水方向和總干管、干管分級有所不同。全供水區(qū)域通過總干管、北一干管、北二干管、南干管和分干管以及各供水支管供水。本方案除極少部分地勢較高區(qū)域需采取二次加壓供水外，其余絕大部分區(qū)域可通過高位水池實現(xiàn)自壓供水。平面布置詳見“某農(nóng)村供水工程平面布置圖(方案二)” 。本工程擬定的兩種供水方案，由于使用的水源均為通過滲渠集取地表水河床潛流，所不同的僅為水源位置的不同。所以說，兩種供水方案的供水工藝完全相同，詳見圖一。 地 表 水 二氧化氯滲渠 → 集水池 → 取水泵站 → 濾池 → 清水池 → 加壓泵站 → 輸水管道 → 高位水池 → 供水管網(wǎng) → 用戶 超越管圖一 供水工藝流程示意圖通過對擬定方案各構(gòu)筑物和供水管網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行具體設(shè)計，主要技術(shù)數(shù)據(jù)及相關(guān)技術(shù)指標(biāo)見表 43。表 43 方案一、方案二設(shè)計結(jié)果表數(shù) 量序號 工程名稱 單 位方案一 方案二 備 注一 取水工程滲渠長度 m 120 120滲渠直徑 m 滲渠出水量 m3/d 14400 14400引水管 m 10 50集水池 m3 20 2025豎井式取水泵站直徑 m 井 深 m 取水流量 m3/h 570 576凈提水高度 m 裝機(jī)容量 KW 75 55取水管直徑 mm 350 350取水管長度 km 二 凈水廠重力式無閥濾池 m3/h 2320 2320清水池 m3 500 500加壓泵站提水高度 m 加壓泵站裝機(jī)容量 KW 390 3115三 輸水管道直 徑 mm 350 350長 度 km 四 高位水池 m3 21000 21000五 供水管網(wǎng)供水管網(wǎng)最大直徑 mm 500 450供水干支管總長度 km 六 其他工程管道過河工程 處 2 2變頻加壓泵站 處 5 3變頻加壓泵站總裝機(jī) KW 七 動力總裝機(jī) KW 擬定的比選方案一與方案二，其布置形式、取水方式等均相同，但取水口位置和凈水廠位置發(fā)生了較大變化。在工程受益區(qū)域范圍東西方向，方案一水源地所選位置偏下 5km，靠近集中供水區(qū)域，但逆坡供水的管線較長，包括西寨、清水等鄉(xiāng)鎮(zhèn)以內(nèi)的部分村社需要進(jìn)行二次加壓供水。另外凈水廠距高位水池距離較近，所需取水、輸水管道稍短；方案二水源地所選位置雖然基本處于供水區(qū)域中心，但逆坡供水的管線仍然較長。雖然總體來看，本方案供水干、支管總長度僅較方案一縮短 。但事實上，為最大限度地滿足通過高位水池自壓供水的要求，北一干管的管徑有了比較大的變化，不僅長度增加，而且在相同的供水流量時，管徑普遍增大 1個級別，部分甚至增加 2個級別，管材重量增加較多。同時，高位水池遠(yuǎn)離集中供水區(qū)，大流量管徑增加較多。另一方面，為了最大限度地滿足依靠自重力實現(xiàn)自壓供水的需要，高位水池高程增加，從水源凈水廠高26位水池的相對高程也隨之增大，從而增加了加壓泵站的提水高度和工程運行成本。總體來看，由于水源取水口位置的下移，縮短了大流量供水管道，同時，比較恰當(dāng)?shù)夭捎昧斯艿兰訅旱墓┧夹g(shù)方案，使得方案一在一次性投資和工程運行費用方面均具有一定優(yōu)勢，不僅工程總投資較小，而且年運行費用也較低。(1)運營電耗計算運營電費 F根據(jù)下列公式計算： (45)式中： γ —水的容重(1t/m 3)D—電費，按 i—第 i臺水泵的取水流量(m 3/d)QHi—第 i臺水泵的揚程(m)η i—第 i臺水泵的工作效率K 日 —日變化系數(shù)經(jīng)計算，方案一設(shè)計動力總裝機(jī)容量 ，年耗電量 ，年電費 ；方案二動力總裝機(jī) ，年耗電量 萬 ，年電費 。從此可以看出，方案二年運營電費較方案一高出 。(2)等額年總成本等額年總成本 A可通過下式計算： (46)式中， A0—年運營總成本P—工程總投資Ii—內(nèi)部收益率，取 6%計算n—工程運行效益計算期，取 30年方案一、方案二計算結(jié)果見表 44。表 44 擬定方案等額年總成本計算結(jié)果表???iiKH??)(????niiI27方案 工程總投資 年總成本 年運營成本 內(nèi)部收益率 計算年限 等額年總成本一 6% 30 二 6% 30 由此可以看出，方案二不僅在工程總投資上比方案一高出 元，而且在年度總成本、年度運營總成本及等額年總成本等方面均較方案一分別高出 、 萬元和 。根據(jù)上述技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析和比較，明顯可以看出：方案一在工程總投資、年度總成本、年度運營總成本及等額年總成本費用方面均具有明顯優(yōu)勢，是兩方案中較為經(jīng)濟(jì)的供水工程實施方案。故推薦方案一為本農(nóng)村供水工程的設(shè)計方案，并據(jù)此進(jìn)行相應(yīng)工程及建筑物的設(shè)計。五、具體工程設(shè)計根據(jù)總體設(shè)計擬定的工程建設(shè)方案，本供水工程通過水源取水工程(滲渠、引水管、集水池、豎井式取水泵站)提取洮河地表水(河床潛流水)到凈水廠，經(jīng)水廠深度過濾處理和加氯消毒后，再通過加壓泵站輸水到高位水池，然后由高位水池通過供水管網(wǎng)，依靠自重力自壓供水給受益區(qū)村社。涉及的主要工程包括水源取水工程(包括滲渠、引水管、集水池、豎井式取水泵站、取水管道)、凈水廠（包括重力式無閥濾池、消毒設(shè)施、加壓泵站等） 、輸水管道、高位水池及供水管網(wǎng)工程和相應(yīng)附屬設(shè)施。在擬定的兩種比選方案下，所不同的僅僅是水源位置的變化，為此，設(shè)計滲渠的規(guī)格、長度、布置形式、運行方式等也完全相同。所不同的僅是由于水源位置的變化，河床斷面不同，致使枯水季節(jié)通過滲渠直接取水時，由于河床徑流量的不同而使取水時段不同。方案一設(shè)計滲渠位于十里鄉(xiāng)政府所在地上游洮河南岸，滲渠設(shè)計與河流平行布置。選定取水口位置現(xiàn)狀河床深槽線高程 。為避免沖刷和方便取水，滲渠鋪設(shè)在河灘下，渠底距現(xiàn)狀河床深槽線以下 ，滲渠中心距多年平均枯水期岸邊距離 ，形式為完整式滲渠。滲渠所處28的地面高程為 ，渠底高程為 。根據(jù)滲渠布置方式及滲渠所在位置河床水文地質(zhì)條件，滲渠出水量可按公式（51）計算。（51）)(221ohHlKLQ??式中： 滲渠出水量（m 3/d）K滲透系數(shù)，取 K=50m/dL滲渠長度（m）滲渠中心至岸邊的距離（m） lH1滲渠底至河水位的距離（m）ho滲渠水深（m）設(shè)計滲渠斷面采用管徑為 ，壁厚為 15cm的鋼筋混凝土預(yù)制管，并按設(shè)計要求沿管壁均勻布設(shè)直徑 10cm的進(jìn)水孔。管壁四周設(shè)計范圍內(nèi)換填人工砂礫石反濾料，其他部位用顆粒較大的河床砂礫石回填。根據(jù)《規(guī)范》規(guī)定，農(nóng)村供水工程的取水保證率為 90%。當(dāng)河道來水頻率為 90%時，洮河枯水期最小流量發(fā)生在 2月份，為 ，相應(yīng)平均水深 。設(shè)計滲渠在該流量下，作用水頭為 ，單位長度（1m）滲渠出水量約為 91m3/d（ 3/h） ，欲滿足水廠設(shè)計取水流量570m3/h的要求，需要滲渠長度為 151m。根據(jù)洮河水質(zhì)在年內(nèi)的變化情況，由于洮河水質(zhì)在枯水期泥沙含量很少，地表水完全滿足凈水構(gòu)筑物對原水水質(zhì)的要求。設(shè)計時，減少滲渠長度，確定設(shè)計滲渠總長度為 120m，其中，集水池上游段 80m，下游段40m。同時，在滲渠上段起始端設(shè)一進(jìn)水閘門。在枯水期，河道來水水質(zhì)較好時，可不通過滲渠取水，而是打開進(jìn)水閘門，直接取用河床地表水向凈水廠輸水。經(jīng)計算，在枯水期洮河徑流量小于 65m3/s，平均水深小于 ，水質(zhì)較好時，可打開此進(jìn)水閘門直接引水。而在徑流量大于 65m3/s時，滲渠設(shè)計水頭 ，出水量可達(dá) 14400m3/d(600m3/h)，完全可滿足設(shè)計取水流量要求。根據(jù) 90%來水頻率計算結(jié)果，在每年 5月中、上旬—9 月下旬，來水流量將大于 65m3/s時，可關(guān)閉閘門，經(jīng)由滲渠取水；在 10月初次年4月底的枯水期，打開進(jìn)水閘門直接取水。方案二設(shè)計滲渠位于清水鄉(xiāng)政府所在地洮河北岸，滲渠設(shè)計參數(shù)與方案一完全相同。但由于本處河床開闊，在 90%來水頻率最枯流量時，水深僅為 ，單位長度（1m）滲渠出水量約為 75m3/d（ 3/h） ，欲滿足29水廠設(shè)計取水流量 570m3/h的要求，需要滲渠長度為 183m。為此，同樣采取在枯水期直接引水方式取水。經(jīng)計算，在枯水期洮河徑流量小于87m3/s，平均水深小于 ，滲渠集水不能滿足取水流量要求。此時，可打開進(jìn)水閘門，通過滲渠直接引取洮河地表水。經(jīng)計算，通過進(jìn)水閘門直接引水時間為當(dāng)年 9月底—次年 5月初。擬定方案滲渠設(shè)計參數(shù)見表 51。表 51 擬定方案滲渠設(shè)計參數(shù)表直接引水時方案編號 直徑(m) 長度(m) 徑流量(m3/s) 平均水深(m)直接引水時段 設(shè)計集水流量 (m3/h)方案一 120 ＜65 ＜ 當(dāng)年 10月初次年 4月底 600方案二 120 ＜