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1、天津市北辰区大张庄镇及西堤头镇供水工程改造及扩建项目方案设计中国市政工程华北设计研究总院2013年10月1 项目背景1.1 项目名称及项目建设地点1.1.1项目名称项目名称: 天津市北辰区大张庄镇及西堤头镇净水厂改造及扩建项目。1.1.2项目建设地点项目建设地点: 天津市北辰区1.2 项目建设地点概况大张庄镇位于北辰区北部，面积60平方公里，31个行政村，户籍人口30036人，镇政府坐落在大张庄村北。界内津围公路、津榆公路、京津高速公路交织成网，纵横全镇。距天津滨海国际机场20公里，距高速公路入口5公里，距天津新港48公里，距北京118公里，距京山铁路客货运站10公里，交通十分便利。全镇共有企
2、业100余家，产品涉及化工、五金、铝材、电子等。西堤头镇位于北辰区东部，杨北公路与津榆公路交汇处，有“津榆古驿，京塘要冲”之称，面积32平方公里，户籍人口34944人，辖10个行政村。西堤头镇以乡镇工业为主，以第一、第三产业为辅，距天津国际机场20公里，距天津港口35公里，距市区20公里，地理位置优越，工业发达，农副产品丰富。全镇共有企业一百多家，产品涉及油脂、化工、机电、冶金、轻纺、服装设计、食品等几大类。西堤头镇紧靠永定新河排污河，使镇里的化工行业飞速发展，成为镇里的支柱产业。1.3 工程范围本工程的设计范围为北辰区大张庄镇及西堤头镇净水厂内送水泵房及管线的改造和扩建，以及新建一座中途增压
3、泵站。2 供水现状目前大张庄镇和西堤头镇市政供水管线，净水厂土建按照远期4.5万m3/d，设备按照近期1.5万m3/d，均已建设完成并投入正常使用。3 工程建设的必要性3.1 解决供水系统现存问题的需要3.1.1净水厂自动控制管理落后目前北辰区大张庄镇及西堤头镇净水厂的送水泵房按原近期设计设有三台水泵，其中二台流量为500m3/h，压力为50m。且一台为变频控制；另一台流量为250m3/h，压力亦为50m，且亦采用变频控制。虽然送水泵房采用了大小泵搭配，并以变频公频调速运行等既节能又经济的设置方式，但由于变频器采用手动，而没有配置自动控制方式，因此使得供水区域内管网的用水量发生变化时，水泵不能
4、及时匹配，导致管网内水压波动较大，特别是当用水量增大而压力降低时，用户的供水得不到满足。3.1.2管道漏水由于区域内的市政给水管道年久失修，当送水泵房压力达到0.5MPa时，管道接口因为无法承受较高的压力而开始出现部分管道接口漏水，使得水量流失，管网压力下降。3.1.3区域内需水量增加按照原有设计的预测，大张庄镇和西堤头镇的需水量在2010年近期为1.5万m3/d，到2015年为4.5万m3/d。从实际情况看，现在需水量已经接近原设计近期1.5万m3/d的规模，所以进行扩建已经迫在眉睫。3.2 促进区域经济发展与提高居民生活水平的需要（1）能够彻底解决水压不稳的问题，消除企业用水的安全隐患，满
5、足人民群众生活用水需要。（2）树立地方政府积极创造良好生活环境的形象，对内有利于建设和谐社会，对外有利于扩大宣传，促进招商引资。（3）使用先进的科学技术和管理方式。有利于实现北辰区水务行业的良性运作，实现以水养水的可持续发展模式。（4）能够为地方政府引进投资，增加税收。综上所述，本工程的建设不仅非常必要而且十分必要。4 需水量预测4.1 工程范围本工程的供水范围为大张庄镇和西堤头镇以及双街镇内企业及居民用水。4.2 当前居民、企业用水情况当前大张庄镇和西堤头镇居民用水量总和为4000m3/d。当前大张庄镇和西堤头镇及双街镇各企业用水量如表4-1、表4-2和表4-3所示。表4-1大张庄镇各企业日
6、用水量序号用水单位日用水量（m3/d）1中冶天工集团有限公司（一路）3.712中冶天工天津风电产业园基础设施工程项目经理部 （绿化）03中国北方发动机研究所（天津）2254天津山河装备开发有限公司775天津市辰悦建设投资有限公司4.876天津光明梦得乳品有限公司5977天津市既济电气控制设备有限公司4.078天津市莱福温科技发展有限公司8.79天津市富洲科技有限公司17.1410天津北辰科技园区总公司90.9711天津市天开陶普电器有限公司9.3412天津市高士达电器有限公司4.7413天津中博农畜牧设备科技有限公司12.0914 欧梯克工业（天津）有限公司4.0215天津市港建建筑设计有限责
7、任公司41.2516美图塑料（天津）30.7717华电能源站26.7618天津台力科技有限公司15.3119天津景浩投资有限公司58.1820天津昌润机电有限公司0.2721北辰教育局辰风小学8022天津市电力公司城东供电分公司16.1323天津市中捷实业发展有限公司8.424 比威（天津） 电气化系统有限责任公司 6.23合计1332.61表4-2西堤头镇各企业日用水量序号企业名称日用水量1程达路业102天津市晟通化工商贸有限公司53新颖制线厂154天津市佳士通金属制品有限公司505天津市信义德成包装有限公司106天津市振兴伟业化工染料有限公司3007合晨金属（亿泰工贸）408天津轧一联升钢
8、带有限公司1009蓝海（天津）装饰材料有限公司2010天津恒景翔润耐火材料有限公司1011环美混凝土40012天津市津钢氧气厂1013天津先光化工有限公司10014金王粉末6015天津市通顺植物油2016消防西堤头中队15合计1165表4-3双街镇各企业日用水量序号企业名称日用水量1普利司通5002顶新3000合计3500综合以上数据，目前可统计的用水量约为1万m3/d。4.3 用水量预测此工程中用水量预测考虑的部分因素：（1）北辰区区位优势明显，发展前景乐观，再加上环渤海地区经济龙头滨海新区的带动作用，经济增长形势必定加速，工业用水量将进一步增加；（2）天津市整体发展要求在全国率先实现现代化
9、，北辰作为天津新四区之一，农村城市化进程必将加快；随着区内规划大型居住区的逐渐建设完工，将聚集周边农村人口向城市转移，并且吸引不堪拥挤之苦的中心城区居民移居，形成较大的生活需水量。（3）本工程扩建设完成，可以辐射更大的供水区域，提供优质的供水服务。 预计从2013年开始，水厂供水量将会以每年10以上的速度增长，用水量将未来几年很快达到远期规模5万m3/d。中国市政工程华北设计研究院115 工程方案5.1 解决净水厂自动控制问题对送水泵房现有三台水泵增加自动控制设备，实现水泵运行的连锁自动控制。变频恒压供水系统的设计原理是：由三台供水泵及一套变频控制系统组成（二用一备），定时切换，达到稳定水压，
10、及节能的目的。先设定给水压力（0.50MPa），然后通电运行，压力传感器监测管网压力，并变为电信号反馈至变频器，经过对反馈值和设定值的分析处理，由变频器来控制水泵的运行，最终达到反馈值和设定值的一致。当用水量增加时，系统压力降低，反馈值小于设定值，变频器输出频率升高，水泵转速升高，出水量增加；当用水量减小时，水泵转速降低，减少出水量，使管网压力维持设定压力值，从而实现水泵的自动恒压供水。这样改造解决了现有管网压力不稳及用户水压不足的问题，基本不需要破坏管线，所需投资最少。5.2 解决管道漏水问题1）首先对区域内管线进行打压测漏。管道压力增加至实验压力，聘请专业的管道测漏队伍进行勘测，对漏水管段
11、进行集中修复。根据计算如果管道满足正常的使用要求，按照送水泵房所配置的水泵性能，目前所供用水区域的水量及压力完全能够满足用户的要求。2）当确认管道完好无缺，而压力任然不能满足较远地区用水要求时，应该在维持送水泵房出厂压力不变的前提下，在管线中间适当地位置增设二次加压泵站，使得末端供水压力满足企业和居民用水要求。5.3 解决未来需水量的问题方案一：对净水厂进行二期建设，在二期预留地上按照4.5万m3/d的规模设置混凝池、斜板沉淀池和V型滤池，并在送水泵房中增设2台(Q=500m3/h, H=50m)水泵。方案二：对净水厂进行二期建设，在二期预留地上按照4.5万m3/d的规模设置混凝池、斜板沉淀池
12、和V型滤池，并在送水泵房中增设2台(Q=500m3/h, H=50m)水泵。原有水泵供往大张庄镇，新增水泵供往西堤头镇，两条管线通过阀门连接，自动控制，互为备用。按照以上两方案进行方案比较, 比较结果具体见下表：比较内容方案一方案二建设内容对净水厂进行二期建设对净水厂进行二期建设，原有水泵供往大张庄镇，新增水泵供往西堤头镇，两条管线通过阀门连接，自动控制，互为补充水源。 工程投资高最高运营成本高高优点对现有管网没有破坏大张庄侧和西堤头侧管网分开运行，互为备用，管理方便。缺点如果区域内管网发生事故，需要对是大张庄侧还是西堤头侧进行判断需要破坏室外管网 通过以上两种方案的比较，方案一没有对现有管网
13、进行破坏，而管网发生事故时可以通过对流量计的数据分析判断出问题出现在哪侧。5.4 方案确定 综合以上分析，对本次改扩建项目提出如下实施方案：在净水厂内的二期预留地上，按照4.5万m3/d的规模设置混凝池、斜板沉淀池和V型滤池，并和原有取水泵房、清水池用管道连接。在送水泵房中增设2台(Q=500m3/h, H=50m)水泵，和原有三台水泵设置统一的自控设备，实现恒压供水。对区域内的市政管网进行统一的检测修复。至用户上清液回流工艺流程图机械反应池斜管沉淀池V型滤池清水池送水泵房Cl2 配水井机械混合加药间Cl2 加氯间PAC回流调节池反冲洗排水水排泥水滦河水净水间 取水泵房 净水厂工艺流程图如下：
14、5.5 进度安排（1）水泵自动控制改造预计2014年3月开始，1个月内改造完成。（2）市政管线检测及修复预计2014年4月开始，2014年6月完工，历时3个月。（3）净水厂二期扩建预计2015年3月开始，2015年10月完工，历时8个月。6 投资估算6.1 监测费用大张庄镇，输水管长度为5317m，管道规格为DN800，再向西南方向经过4172米DN700管道、1450米DN600管道，以及5290米DN600输水管道送往双街镇；然后再经过416米DN500管道、737米DN400管道和1191米DN300管道送往普利司通。西堤头镇，由12229米DN800和2914米DN450的输水管道，以及1978米DN200配水管道组成。全程检测及修复费用为350万元。6.2 水厂改扩建费用原有水泵购买安装自动控制设备费用为100万元。按照4.5万m3/d扩建二期水厂费用为3500万元。7 结论（1）本工程的建设是北辰区发展的需要，是现有市政给水系统的重要补充与完善，是大张庄镇和西堤头镇企业和居
