采用_三步法_确定水厂长距离压力输水管道经济管径的案例分析

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2) 维修费用现值计算过程: 根据各方案近、远期投 资乘以 1% 分别求出近、远期管道维修费用,然后根据式
1. 1 倍来估算总水损 hz ,然后加上取水口至水厂构筑物的 静扬程 H0 ( 本项目为11 m) ,求出各方案的总扬程 H。再 根据式( 5) 计算各方案的年动力费用,最后根据式( 6) 计 算各方案动力费用现 值。其 中,远 期 动 力 费 用 现 值 Cc ' NPV 须再乘以( 1 + ic ) - 5 转换为初始年现值。
1 项目背景
项目位于浙 江 省 东 部 某 经 济 较 发 达 的 县 级 市,该 市 位于杭嘉湖平 原,地 势 低 平,水 网 稠 密,但 地 表 水 水 质 污 染比较严重,属于典型的水质型缺水地区。近几年,该市 社会经济发展较快,用水需求直线上升,水厂建设已经严 重滞后,亟需 建 设 新 的 水 厂 以 缓 解 供 需 矛 盾。 经 过 前 期 研究和论证,该市拟在市域中部位置新建一座地表水厂, 水厂规模近期( 至 2015 年) 为15 × 104 t / d,远期( 至 2020 年) 为30 × 104 t / d。
5. 2 第二步: 方案内初步比较
方案内初步比较的目的是确定各方案的合理管径。 方案内的初步比较往往比较简单,大多数情况下只需要 作简单的水力计算,而不需要详细的经济分析,就可以得 出结论。本项目经过水力计算,确定 4 个方案的合理管径 如下: 方案 1———近期建 1 条输水管,管径取DN1 600,远 期不 增 加; 方 案 2———近 期 建 1 条 输 水 管,管 径 取 DN1 400,远期再增加 1 条输水管,管径取 DN1 400; 方案 3———近期建 2 条输水管,管径取 DN1 200,远期不增加; 方案 4———近期建 2 条输水管,管径取DN1 200,远期再增 加 1 条输水管,管径取DN1 400。
2. 2 管材选择
根据输送水 量 要 求,本 项 目 输 水 管 道 可 选 择 的 管 材 有预应 力 钢 筋 混 凝 土 管、预 应 力 钢 筒 混 凝 土 管 ( PCCP
[收稿日期] 2012 - 07 - 04 [作者简介] 许 健( 1983 - ) ,男,浙江东阳人,工程师,工学硕士,从事市政给排水设计工作; 刘凤阁( 1983 - ) ,男,河
本项目新建水厂与邻近河道和西部水源之间的位置 关系如图 1 所示。
图 1 某市新建水厂与邻近河道和西部水源的位 置关系示意图
2 管道设计
2. 1 线路选择
经过实地踏 勘,从 西 部 水 源 至 新 建 水 厂 的 输 水 管 道 可以走两条线路( 图 1) : 线路一总长为13. 3 kwk.baidu.com; 线路二略 长,为13. 7 km。目前,线路一实施难度较小,近期推荐采用 线路一。远期如果需要新建输水管道,推荐采用线路二。
管( PE) 等。经过对以上管材在接口可靠性、施工难易程
度、防腐性能、水 力 条 件、回 填 和 地 基 处 理 要 求 以 及 综 合
造价等方面的综合比较,最终推荐本项目长距离输水管
道管材采用 PCCP 管。
2. 3 管道水力计算公式
管道沿程水 头 损 失 计 算 公 式 较 多,应 根 据 选 用 的 管
水厂长距离 压 力 输 水 管 道 方 案 之 间 的 经 济 比 较,通 常不考虑产出,而只考虑如何做到投入最少。所以,通常 采用费用现值法或费用年值法作为其经济评价方法。这 两种方法的计算原理完全一致,只是从两个不同的角度 评价同一个问题,最终得出的结论也是完全一致的,可以 根据不同的使用习惯任选其中一种方法。笔者采用费用 现值法作为本项目的经济评价方法。
针对水源水 质 问 题,该 市 提 出 了 从 水 质 较 好 的 西 部 河网地区取 水 的 方 案。 水 质 监 测 结 果 显 示,该 地 区 河 水 水质略优于 水 厂 附 近 的 河 流。 并 且,该 地 区 存 在 几 个 较
大的天然湖漾,可利用生态湿地技术加以保护,水质存在 进一步改善的条件。但是西部水源和长距离输水管道的 建设需要较长时间,而水厂建设又迫在眉睫。因此,在水 厂建设的同时,必须先配建一个从水厂附近河道取水的 临时取水口,以 解 决 该 市 现 阶 段 供 水 不 足 的 问 题。 待 西 部水源取水口建成后,可继续保留该临时取水口,作为水 厂的应急备用水源。
材选择合适的公式和参数。大口径 PCCP 管的沿程水头
损失计算应采用谢才公式[1]。
i
=
v2 C2 R
( 1)
C = 1 Ry n
( 2)
y = 2. 5 槡n - 0. 13 - 0. 75 槡R( 槡n - 0. 10)
( 3)
式中: i 为水力坡降; V 为平均水流速度,m / s; R 为水力半
3) 动力费用现值计算过程: 先根据水力计算式( 1) 、 式( 2) 、式( 3) 求出各方案的沿程水损 hl ,用沿程水损的
1) 投资计算过程: 分别根据管道造价和长度算出管 道投资,根据水泵单价和台数算出水泵投资,两者相加得 到总投资。其中,远期总投资 Ct '须乘以( 1 + ic ) - 5 转换为 初始年投资。
5. 1 第一步: 管道方案的确定
确定管道方案,需要先确定管道数量,才能进一步计 算和确 定 经 济 管 径。根 据《室 外 给 水 设 计 规 范 》( GB 50013 - 2006) 要求: “输水干管不宜少于两条,当有安全 贮水池或其他安全供水措施时,也可修建一条”。由于本 项目建有备用水源,所以从西部水源取水的输水管道近、 远期均可以只建一条。
根据选址比 较,最 终 确 定 水 厂 的 厂 址 邻 近 一 条 当 地 较大河流。水 资 源 论 证 结 果 显 示,该 河 流 径 流 量 能 满 足 水厂取水要 求。 但 该 河 流 水 质 较 差,水 质 监 测 结 果 表 明 其水 质 综 合 评 价 为 Ⅴ 类 水,不 符 合 国 家 规 定 的 地 表 水 水 厂水源必须 在 Ⅲ 类 以 上 的 要 求。从 供 水 安 全 角 度 考 虑, 将该河流作为水厂唯一水源并不可靠,另辟新的水源才 是长久之计。
第 18 卷第 12 期 2012 年 12 月
水利科技与经济
Water Conservancy Science and Technology and Economy
Vol. 18 No. 12 Dec. ,2012
采用“三步法”确定水厂长距离压力输水 管道经济管径的案例分析
许 健,刘凤阁
( 浙江省城乡规划设计研究院,杭州 310007)
5. 3 第三步: 方案之间经济评价
根据本项目 的 建 设 和 服 务 年 限、建 设 期 投 资 以 及 各 运行年产生费用等情况,列出本项目的现金流量图,见图 2。
许 健: 采用“三步法”确定水厂长距离压力输水管道经济管径的案例分析 第 12 期
图 2 本项目现金流量示意图
根据图 2 和式( 5) ,列出本项目的费用总值计算公 ( 7) 计算各方案近、远期维修费用现值。其中,远期维修
[摘 要] 通过案例分析,提出确定水厂长距离输水管道经济管径的“三步法”。其具体步骤包 括: ①根据管道数量确定管道方案; ②通过方案内的初步比较,确定各方案的合理管径; ③通过 方案之间的经济评价,确定最优方案和经济管径。 [关键词] 长距离输水管道; 经济管径; 三步法; 经济评价; 费用现值
[中图分类号] TV992. 24 [文献标识码] B [文章编号] 1006 - 7175( 2012) 12 - 0039 - 03
元 / kW·h,本项目取 0. 89; k1 为考虑水厂自用水和管道 漏损的水量增加系数,本项目取 1. 1; k2 为日变化系数,本 项目取 1. 25; η 为水泵和电动机的效率,本项目取 70% 。
4. 3 费用现值计算公式
管道年动力费用现值:
n
Cc NPV
=
∑C
t =1
c

1
+
ic )
-t
的 1% 计; Cc NPV 为计算期内各年动力费用净现值之和,
万元; Cm NPV 为计算期内各年维修费用净现值之和,万
— 40 —
元。
4. 2 管道年动力费用计算公式
Cc
= 1.
05
QHdk1 ηk2
× 10
-4
( 5)
式 中: Q 为 管 道 输 送 水 量,m3 / d; d 为 电 费 单 价,
4 管道费用计算公式
4. 1 费用总值计算公式
本项目管道费用总值主要包括 3 部分: 管道投资、动
力费用和维修费用[3]。
W = Ct + Cc NPV + Cm NPV
( 4)
式中: W 为费用总值,万元; Ct 为总投资,万元,本项目包
括管道投资和水泵投资两部分; Cc 为管道年动力费用,
万元 / a; Cm 为管道年维修费用,万元 / a,本项目按总投资
本项目近期水量为15 × 104 t / d,输水管道的数量可有 两种选择,建 1 条或 2 条; 本项目远期水量为30 × 104 t / d, 输水管道的数量也有两种选择,维持近期管道数量不变 或新增 1 条。根据排列组合,本项目共有以下 4 个管道方 案: 方案 1———近期建 1 条,远期不增加; 方案 2———近期 建 1 条,远期再增加 1 条; 方案 3———近期建 2 条,远期不 增加; 方案 4———近期建 2 条,远期再增加 1 条。
( 6)
管道年维修费用现值:
n
Cm NPV = t∑= 1Cm ( 1 + ic ) - t
( 7)
式中: n 为计算年限,本项目取40 a; ic 为折现率,本项目取
10% 。
5 管道方案的经济评价
本项目采用“三步法”确定长距离输水管道的经济管 径,具体步骤包括: ①根据管道数量确定管道方案; ②通 过方案内的初步比较,确定各方案的合理管径; ③通过方 案之间的经济评价,确定最优方案和经济管径。
径,m; C 为谢才系数; n 为粗糙系数,本项目 PCCP 管的粗
糙系数取 0. 012。
3 经济评价方法选择
项目方案相对经济评价就是通常所说的技术经济比 较。经济比较时,要特别注意项目方案之间时间( 包括计 算期) 因素的可比性; 收益与费用的性质及计算范围的可 比性以及假设的合理性。
常用的相对经济评价方法有净现值法、净年值法、费 用现值法、费用年值法、折算费用法和总费用法。其中,折 算费用法和总费用法都是静态评价指标,忽略了资金的 时间价值,与 实 际 情 况 存 在 较 大 出 入,所 以 一 般 不 采 用。 净现值法、净年值法、费用现值法和费用年值法都是动态 评价指标。净 现 值 法、净 年 值 法 通 常 用 于 对 几 个 方 案 的 投入和产出进行综合评价,适用于投入和产出都比较明 确的方案比 较。 费 用 现 值 法、费 用 年 值 法 通 常 只 考 虑 投 入,而不考虑产出,适用于多个产出价值相同或产出价值 难以用货币衡量的方案比较[2]。
式: W = Ct + Ct ' ( 1 + ic ) - 5 + Cc NPVn = 5 + Cc ' NPVn = 35
( 1 + ic ) - 5 + Cm NPVn = 40 + Cm 'NPVn = 35 ( 1 + ic ) - 5 各项费用的具体计算过程如下:
费用现值 Cm ' NPV 须再乘以 ( 1 + ic ) - 5 转换为初 始 年 现 值。
0引言
在实际工程 设 计 过 程 中,经 常 会 碰 到 由 于 一 座 水 厂 距离水源较远,从水源压力取水后,需要长距离输水至水 厂构筑物的 情 况。 在 这 种 情 况 下,能 否 合 理 确 定 压 力 输 水管道的经济管径,将直接关系到整个工程的投资和运 行费用。
笔者将通过在实际工程中碰到的关于确定水厂长距 离输水管道经济管径的一个案例,分析该类问题的处理 方法和求解 过 程。 该 案 例 的 分 析 过 程 比 较 典 型,对 其 它 同类型工程项目经济管径的确定具有一定的指导意义。
南驻马店人,工程师,工学硕士,从事市政给排水设计工作 .
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第 18 卷第 12 期 2012 年 12 月
水利科技与经济
Water Conservancy Science and Technology and Economy
Vol. 18 No. 12 Dec. ,2012
管) 、钢管、球墨铸铁管、HOBAS 管、玻璃钢夹砂管、聚乙烯
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