烏魯木齊市水磨河水處理廠房的工程方案設計

魏 敏

( 新疆水磨河流域管理處，烏魯木齊830017)

水磨河水系由干流水磨河和支流堿泉溝、硫磺溝、八道灣溝、堿溝及西山梁溝等組成。水磨河流域供水類別主要有工業、農業、生活等幾種。

1 水磨河的基本情況

1.1 水磨河的地理情況

位于新疆烏魯木齊市的水磨河流域東南部為中低山，中部為低山丘陵，向北漸變為平原區。海拔650 ～820 m，區內河谷溝寬一般30 ～300 m，平均溝壑密度1．76 km/km2。出露的地層為二疊系砂巖、粉砂巖、泥巖、灰巖、頁巖、礫巖，在溝谷分布有全新世沖洪沉積，巖性以松散砂礫石為主。

1.2 工程的地質情況

烏魯木齊市屬北天山地向斜褶皺帶和準噶爾拗陷區兩個二級構造單元之中部接界處，地質構造比較復雜，是一個多裂地區。斷層分布較廣，有水磨溝至米泉東白楊溝逆斷層，水磨溝向西紅山嘴至西山斷層，七道灣經鯉魚山北向西逆斷層，西山地區為多斷層地區，頭屯河西北斷層，紅雁池南至柳樹村斷層，沿烏魯木齊河南北向有一活動平移層，烏魯木齊市位于第四季地層及其覆蓋層之上，地基承載力一般為1．8 ～2．0 kg/cm2。抗震設防烈度為8°。

1.3 水文及水資源的情況

水磨河源區地下水資源較豐富，附近的上二疊系泥灰巖、白云巖，由于巖性脆，受構造影響，較為破碎，含水性極不均一，斷層帶附近含水層富水性較強，泉水流量達12 712 m3/d。水磨溝河是烏魯木齊河水系中最大的一條泉流河，發源于博格達山西麓山前地帶，主要為基巖裂隙溢出的泉水匯流而成，流域面積281．4 km2，流經烏魯木齊市的天山區、水磨溝區、米東區等行政區，主河道從水磨河飲用水保護區至塔橋灣水庫27．2 km，至猛進水庫36 km，

2 水處理廠廠房建設的必要性

為該地區工業生產、農業灌溉、生活飲用及綠化提供水源，是支撐本流域經濟發展的大動脈。水磨河灌溉著兩岸農田園林，為沿河興建的紡織廠、發電廠、造紙廠等工礦企業提供了工業用水和部隊、居民生活用水，其中烏魯木齊市水磨溝區工業與生活用水量占年徑流量的22． 34%，農業用水占12．1%，下游米東區用水占65．56%，即0．275 億m3。由于沿河工廠排放工業廢水和生活污水1 000 萬m3/a，為全市乃至全疆污染最嚴重的河流之一。

3 水處理廠水量的確定

3.1 水磨溝區工業及生活用水

本工程考慮水磨河供給水磨溝區內生活用水的水量不增加，水磨河供水區域內的水磨溝區內生活用水量的增長考慮由烏魯木齊市水務集團統一供給。水磨河水廠供給水磨溝區的水量按照用水量較大的2006年確定，為640．60 萬m3，該部分用水需要通過水磨河水廠將原水處理達標后供給。

3.2 農業用水量

水磨河水廠供給農業用水的水量為710．06 萬m3，根據《農田灌溉水質標準》( GB 5084—2005) 的規定，水磨河泉水的水質能夠滿足農田灌溉水質的要求，不進行處理，此部分用水直接沿河道輸送到用水區域。

4 工程方案論證

4.1 供水系統方案

根據水磨河水管站目前的供水方式，規劃改造后水磨河水廠的供水方式為:重力供水的用戶供水方式保持不變，壓力供水的用戶供水方式保持不變，該區域內的供水管道多為鋼管及UPVC 管，建設年代較長，管道漏損嚴重，本工程需對該區域內的管道進行改造，同時根據用水量對高位水池進行改建。河道自行取水的用水，由于其供水安全性無法保證，本工程規劃將這部分用戶改為由水磨河水廠集中供水，并配套建設相應的供水管道。

4.2 取水方式

水磨河水源地主要由6個較大泉眼和幾十個小的泉眼組成。其中6個大泉眼為1 ～5#泉及盛水泉，現均已建集中封閉的泉室，通過集水管道將泉水直接輸送到水管站的集水池內，本工程考慮仍然采用泉室取水的方式。

4.3 水磨河水廠廠址選擇

4.3.1 選址原則

1) 水廠位置應設置于既靠近取水口，同時應設置于工程地質條件好，地下水位較深的地區;

2) 水廠位置應不受洪水威脅，并有較好的排污條件;

3) 應首先保證生產工藝流程的需要;

4) 水廠位置能滿足下游供水壓力要求;

5) 有便于遠期發展控制用地的條件;

6) 有良好的衛生環境，并便于設立防護帶;

7) 施工、運行、維護方便。

4.3.2 水廠選址論證

水磨河揚水站位于水磨河水源地保護區內，該廠址地質情況良好，有足夠的建設用地，可以充分利用原有的管理用房，該廠址有方便的供電和供熱條件，同時距離城市排水管道很近，不存在拆遷問題。

4.4 配水管網工程

4.4.1 配水管網的布置原則

1) 配水管網覆蓋水磨河水廠供水的全部區域。

2) 配水管網管徑按最高時每日4 000 m3計算。

4.4.2 配水管網布置

根據水磨河水廠供水區域內的地形情況采用分區供水的方式，將區域內分為高、中、低3個區域，分別是高區: 地面標高在820 ～890 m 之間，主要為水磨河河道以東，溫泉東路兩側的區域;中區地面標高在820 ～830 m 之間，主要為水磨河河道以西，溫泉西路兩側及六道灣煤礦區域的區域;低區為葦湖梁電廠以北區域，地面標高在675 ～780 m 之間。

4.4.3 配水管的經濟、技術比較

配水管材的選材直接關系到使用效果，工程造價等較為重要的指標，因此配水管材選材原則為經濟耐用，施工方便，使用性能可靠，壽命長等，根據以上原則，確定球墨鑄鐵管及PE 給水管為比較管材( 表1) 。

表1 配水管經濟比較表

通過以上兩種管材的技術經濟比較分析，DN300 以下的管道PE 管綜合價格低，DN400、DN500、DN600 的管道球墨鑄鐵管綜合價格低。根據以上比較，綜合以上因素，本工程配水管道DN300 以下的采用PE 給水管，DN300 及以上的采用球墨鑄鐵管。

5 工程設計

5.1 編制原則

1)發展和推廣給水凈化的新工藝、新技術、新材料、新設備，在檢測和管理上推廣自動化應用新技術，逐步實現科學管理。

2) 要保證安全供水，供電系統要可靠; 水廠采用雙回路供電。

3) 貫徹和推廣節能技術，力爭取得較好的社會效益。

4) 保護水源，制定相應的水質保證措施。

5.2 配水管道設計

5.2.1 管網布置原則

管網布置采用現狀管道與規劃設計相結合的原則，對不符合設計要求的管道進行改造，符合設計要求的管道與新設計供水管道連接成新的供水管網。

5.2.2 管網平面布置

根據水磨河水廠供水區域內的地形情況采用分區供水的方式，將區域內分為高、中、低3個區域，分別是高區: 地面標高＞830 m，主要為水磨河河道以東，溫泉東路兩側的區域，其中溫泉東路距離石人溝口約1 km 處地面標高為910 m，此處增設一座中途加壓泵站，往石人溝口附近的一龍公司住宅區及天山技術學校等單位供水( 該片區的最高點為983 m) ; 中區地面標高在820 ～830 m 之間，主要為水磨河河道以西，溫泉西路兩側及六道灣煤礦區域的區域;低區為葦湖梁電廠以北區域，地面標高在675 ～780 m 之間。

5.3 管道接口及基礎設計

5.3.1 管道接口

供水管網采用壓力供水方式，球墨鑄鐵管管材K9 級，采用T 型滑入式承插式連接，接口采用彈性密封膠圈，PE 管采用PE100 級，1．0 MPa 工作壓力，接口為熱熔連接。

5.3.2 管道基礎

在施工時，PE 管基礎采用粗砂墊層基礎，厚度100 mm，砂墊層的密實度≥95%。采用兩種方式處理:無地下水時，采用100 mm 厚180°砂墊層基礎;有地下水或軟弱地基，降水后在鋪設300 mm 厚的砂礫石墊層上作100 mm 厚180°砂墊層基礎。

球墨鑄鐵管基礎采用粗砂墊層基礎，厚度200 mm，砂墊層的密實度≥95%。采用兩種方式處理:無地下水時，采用200 mm 厚180°砂墊層基礎;有地下水或軟弱地基，降水后在鋪設300 mm 厚的砂礫石墊層上作200 mm 厚180°砂墊層基礎。

［1］管道儲運公司. SCADA 系統及無損檢測廠房設計［J］． 山西建筑，2009，35(29) :48 －49．

［2］王宏彬．論重型鋼結構廠房的部分結構方案設計［J］．商品與質量:建筑與發展，2011，(11) :102 －102，88．

［3］檀純錦，黃躍，汪浩，等． 電廠發電機組廠房及高150 m 煙囪定向爆破拆除［J］．工程爆破，2011，17(04) :53 －57．

［4］蔡柳青．鐵路、汽車車輛清潔高效能源裝備鑄鍛件制造項目方案設計［J］．新建設:現代物業上旬刊，2011，(10) :16 －18．

［5］周杰．三里坪地下電站廠房橋機安裝方案優化［J］． 人民長江，2012，43(06) :84 －85，99．