古爾圖片區飲水安全改造工程方案設計

李　賓

(新疆烏蘇市農村飲水安全工程管理站，新疆 烏蘇 833000)

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古爾圖片區飲水安全改造工程方案設計

李賓

(新疆烏蘇市農村飲水安全工程管理站，新疆 烏蘇 833000)

飲水安全是居民最基本的生活保障之一，也是各級政府必須做好的重點工作。文章以新疆烏蘇市古爾圖片區飲水安全改造工程為實例，對水源選擇、水源井和配水管道等進行了設計分析，該飲水安全改造工程較好地解決了居民的日常用水問題，為今后類似工程提供借鑒和參考。

飲水安全；改造工程；方案；設計

新疆位于我國內陸干旱區，雖然人均水資源量高居全國第三，但是水資源分布極度不均衡。以天山北坡為例，全疆超過50%的經濟產業及25%的人口分布于此，但是其水資源分布僅占全疆的7%左右。雖然經過多年發展使全疆各城鎮供水普及率達到95%以上，但是目前很多供水系統依然存在著安全性差、設備老化、水質不達標等問題。所以加強自治區內飲水安全改造工程已成為當前極為緊迫的任務。

1　工程概況

截止到2008年底，烏蘇市農牧區總人口14.68萬人，飲水不安全人口達8.98萬人，其中有0.99萬人飲用高氟水，1.01萬人飲用其他水質問題的用水，6.98萬人的水量、用水方便程度、水源保證率不能得到保證。烏蘇市古爾圖片區飲水安全改造工程項目區距離烏蘇市80 km，本次改造工程設計的供水總規模為1470.80 m3/d，預解決9687人及56 600頭(只)牲畜的飲水問題，工程建成后每人每日生活用水量可達到60 L。

2　飲水安全改造工程方案設計

2.1水源選擇

距項目區50 km有最近的地表水源——古爾圖河，但由于地表水受季節影響明顯，且流經項目區時存在斷流現象。因此本工程不考慮地表水作為飲水水源。

根據2014年底調查顯示：項目區地下水可開采量為784×104m3，原水源井出水量為100～160 m3/h。井深150 m，靜水位30 m，水位降深12 m。經檢測，該水源井水質良好，完全能滿足項目區的供水需求。因此，選取地下水作為供水水源。為滿足使用要求，本工程設計在原水源井北面增設一座備用水源井，設計井深200 m，預計出水量為200 m3/h。

2.2新水源井的設計及施工方案

2.2.1井管內徑及井孔直徑的確定

新水源井選定的水泵型號為250QJ200-100，其外徑為250 mm。根據相關規范規定：井管內徑宜比抽水設備標定的最大內徑大50 mm。因此，井管內徑應大于300 mm，本次設計取365 mm。選用6 mm的螺旋焊縫鋼制井壁管，最終確定井管外徑為377 mm。

根據地質勘查結果顯示該項目區含水層為中砂地層，濾料厚度宜為100 mm，則井孔直徑=井壁管外徑377+200=577 mm，最終確定井孔直徑為650 mm。

2.2.2過濾器的參數設計

過濾器是管井的重要組成部分，主要起著集水和保持填礫及含水層穩定的作用。其各項參數對管井的出水量、含砂量、工作年限都有直接影響。由于骨架及過濾層結構的不同，過濾器可分為骨架過濾器、纏絲過濾器、包網過濾器及填礫過濾器等幾種形式(見圖1)[1]。本項目水源井采用單層填礫和纏絲過濾器，過濾器內徑外徑與井壁管相同，內徑為365 mm，外徑為377 mm。每根濾水管墊筋(φ8 mm)17根，墊筋間距10 cm，纏絲間距5 mm，孔隙率30%。

圖1　過濾器的主要類型示意圖

過濾器的長度確定一般以含水層厚度為依據。當含水層厚度小于10 m時，過濾器的長度宜等于設計動水位以下的含水層厚度；當含水層厚度大于10 m時，宜根據含水層的透水性和設計降深確定過濾器厚度。本項目可開采含水層累計厚度為90 m，過濾器長度L可按式(1)計算，最終得出L=31.8 m，設計取值為32 m。

(1)

式中：Q為水源井的出水量，m3/h；a為經驗系數(見表1)；d為過濾器外徑，mm。

表1　關于a的經驗系數

此外，在新水源井的井管底部設沉淀管，長度2 m，底部用鋼板焊死；根據鉆孔取樣鑒別結果與電測井結果相互對照排列濾水管，濾水管長度8 m[2]。

2.2.3水源井施工技術

(1)按照規范要求進行鉆井作業，用專用泥漿攪拌機制備泥漿，其比重和用量可根據鉆探專業規范和實際經驗合理掌握。下管前撈凈沉淀渣，測量井深，檢查孔斜率，每100 m孔斜不應超過1°。井管(包括濾水管)接頭處要全部焊接上，不得留存砂眼；管與管的接頭處不得采用點焊方式。井管下到底后，將整個井管提升5～10 cm，以保證井管直立于井中心，井管應高出地表1.0 m。

(2)濾料規格要求8～12 mm，不得含土，合格率不小于90%。濾料回填數量每米不少于0.27 m3；回填濾料要慢，從四周均勻回填，不允許用車或其他方式快速回填；回填濾料要有記錄，每填進10 m要測量濾料上升高度，當發現濾料超過預計高度時要及時采取處理措施，防止濾料回填不實；回填濾料前要更換孔內泥漿，泥漿黏度界于18～22 Pa·s[3]。

(3)本項目采用活塞洗井方法?；钊麘簧儆?組；從上至下每次清洗段不得大于5 m；活塞與管壁之間的間隙應不大于5 mm；活塞提升速度應不小于1 m/s；純洗井時間不應少于6個臺班；洗井的同時要及時清除孔內沉淀物，最終做到水清砂凈；洗井完畢后清除孔內沉淀物，最后測定孔深。

2.3配水管道設計

2.3.1管材及配水管網布置設計

本項目需改造配水管道總長11.9 km，設計輸水流量0.06～34.05 L/s?？晒┻x用的管材有PVC-M管、PVC-U管、PE管。綜合考慮PE管具有良好的韌性、耐久性，且焊接工藝簡單、施工方便，因此采用PE管作為配水管管材[4]。

該飲水工程配水管網布置形式為“樹枝狀”形式，其具有總長度短、總造價低、建設期短等優點。此外，隨著社會的發展和工程運行后經濟效益的發揮，樹枝狀管網通過增設部分管道可連接成環狀管網，提高供水安全可靠程度。

2.3.2配水管道縱橫斷面

配水管道縱斷面設計要保證設計輸水能力、水流安全通暢、施工運用和管理方便等?？v坡應盡量接近自然地面線，少出現倒坡，不出現填方，減少大挖方，保證管溝開挖深度滿足防凍要求。本項目要求管道埋深應在最大凍深1.5 m以下[5]。

管道橫斷面為梯形，底寬0.6～0.8 m，開挖邊坡為1∶0.3，管道挖深2 m。管道底部回填20 cm厚細土墊層，細土粒徑小于20 mm，細土來源是砂礫料就近篩分料。管材周圍以上30 cm采用細土回填，細土粒徑小于20 mm，細土來源是砂礫料就近篩分料。細土以上采用開挖料回填。

2.3.3附屬設施設計

管線縱坡大于5%時，在管道凹凸處設計鎮墩。管道平面上當轉角大于10°均設轉彎支墩。本設計中，管線縱坡均小于5%，采用C20F200現澆混凝土。

檢查井選用樹脂復合井，內徑1.8 m，井高2.2 m，井內設工作閘閥，閥門直徑根據管線管徑確定。井上蓋板厚2 cm，蓋板沿內壁設φ70 cm進人孔。泄水井型號與檢查井相同。補排氣井選用樹脂復合井，內徑1.2 m，井高2.2 m。井上蓋板厚2 cm，蓋板沿內壁設φ70 cm進人孔。

3　結　論

飲水安全改造工程覆蓋范圍較廣，涉及居民生活和生產的方方面面。本文中新疆烏蘇市古爾圖片區飲水安全改造工程遵循“經濟適用”原則，充分結合工程實際情況，對水源井及配水管網進行設計和施工，達到了飲水安全改造的目的，取得了較好的效果，很好地解決了當地的居民生產和生活用水問題。

[1]黃婭婷.農村飲水安全工程設計方案比選[J].水利技術監督，2012(4)：15-18.

[2]簡士洋，丁昭佐，沈寬勇.農村飲水安全工程實施方案設計中的常見問題分析[J].黑龍江水利科技，2014(4)：30-33.

[3]周雯.農場安全引水工程改造方案設計探討[J].陜西水利，2015(1)：20-24.

[4]歐震.玉州區農村飲水安全集中供水工程設計方案探討[J].水利規劃與設計，2013(10)：45-47.

[5]包宏.甘肅中部干旱山區農村飲水安全工程設計方案比選淺析[J].農業科技與信息，2011(6)：26-29.

李賓(1976-)，男，工程師，主要從事農村飲水和渠道工程設計方面的工作。

S277.7

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2096-0506(2016)09-0092-03