霍爾果斯經濟開發區兵團分區供水管網改造工程設計

趙 明，張黎明，呂馬飛

（鎮江市規劃設計研究院 江蘇 鎮江 212003）

霍爾果斯位于中國西北邊陲，是“一帶一路”的核心城市之一，也是我國與中亞國家交流的門戶。霍爾果斯經濟開發區成立于2012年，新疆生產建設兵團國家級霍爾果斯經濟開發區兵團分區核心區（以下簡稱兵團分區）是其重要組成部分，位于霍爾果斯經濟開發區的西南側，東至霍都公路、南至經濟開發區南部邊界、西鄰中哈國境邊界、北靠精伊霍鐵路，總面積約11.2km2（見圖1）。

圖1 項目位置圖

兵團分區于2012年開工建設，生產、生活、綠化灌溉等用水采用一套供水系統，建成運行以來，遇到了比較多的問題，亟需進行改造。鎮江市規劃設計研究院針對系統中存在的問題，進行了細致分析，并結合現狀條件，采取了豎向分區、分質供水、充分利用和保護既有設施的策略，對兵團分區的供水管網進行了改造設計。

1 問題分析

1.1 低區管網超壓

兵團分區總體地形走勢為北高南低，北部橫一路標高在682m左右，南部橫七路標高在652m左右，南北高差為30m左右，水源由東北角分兩路進入管網。當水壓滿足了北部用戶水壓要求時，南部給水管道和用水設施已處于“超壓”狀態，經常發生管道接口或用水設施爆裂。

1.2 水量不足

兵團分區水源來自金邊自來水廠，其現狀規模為5.0萬m3/d，源水來自霍爾果斯河（中哈界河），取水口位于紅卡子三級電站。

金邊自來水廠除供給兵團分區之外，還供應霍爾果斯市及周邊地區，秋冬季節降雨和山坡雪溶量減少，霍爾果斯河來水量大幅減少，且需與哈方分享，導致金邊自來水廠水源不足，目前已面臨供不應求的局面。隨著霍爾果斯市和兵團分區用水戶的增多，水量不足的問題將不斷加劇。

1.3 同質供水

兵團分區日照時間長、蒸發量大、降雨稀少、土壤滲透性高，導致其綠化用水的標準遠超規范推薦值1.0～3.0L/（m2·d）[1]，達 到 了10.0L/（m2·d）左 右，其用水量占據了兵團分區總用水量的很大比例。

生產、生活用水需經過復雜的凈化工藝，而綠化灌溉用水則不用經過凈化流程，采用同質供水系統既浪費了凈化水，又加劇了水源缺乏的矛盾。

同質供水還意味著同壓供水，綠化管網閥門、噴頭、接頭很多，本來就容易漏水，過高的壓力造成更大的漏水率。

2 設計方案

2.1 分質供水

將現狀DN200～DN400供水管網保留作為生活、生產、消防等供水管網，增設一套獨立的綠化灌溉系統。

（1）灌溉用水水源。兵團分區市政道路紅線內綠化和道路外退讓綠化總面積約150萬m2，用水規模為1.5萬m3/d。兵團分區所處地區屬于山前沖、洪積扇平原區，地下水豐富，井內靜水位深度在3～15m。通過抽水試驗，在抽水量為150～170m3/h時，水位下降約25m?？紤]兵團分區用地原來農作物灌溉用水是用分布在不同位置的11座機井供給的，該設計利用其中靠近市政道路、便于維護的7座機井改造后作為供水水源。

（2）灌溉管網建設。由于兵團分區內的道路和綠化基本建設完成，要盡可能地保護、利用既有各類設施，就要少破綠化、基本不破路、不破壞現狀管線。在此約束條件下，又要將管道連續起來，設計人員將灌溉管道分為灌溉干管和灌溉支管，利用在交叉口預留的管線過路涵（數量較少）將在道路一側敷設的灌溉干管連續起來，另一側用灌溉支管（由灌溉干管引出，利用預留管線涵伸至另一側）由交叉口向兩交叉口之間延伸，最大延伸長度為200m，由此保證兩側均有灌溉管道敷設。①管網規模：兵團分區所處地區年溫差大，設計日變化系數取“標準”推薦最大值1.5，管網工作時間為24h，因此設計時變化系數取1.0即可；管網建設總長度約50km，管道直徑為DN100～DN300[1]。②管位：將管道布置在綠化帶邊緣，以最大限度減少對綠化的破壞。③埋深：“標準”要求給水管須埋設在冰凍線以下，防止管道凍脹損壞[2]；地區凍土屬季節性凍土，最大深度為1.1m，因此管線埋設深度需在1.1m以上。這意味著管線埋深在1.3～1.5m，而現狀各類管線服務地塊的支管覆土一般在1.0～1.5m，導致灌溉管線埋深只能定位在0.8～1.2m，無法達標。經與兵團分區綠化管養部門協商后，采取冬季放空管網的方法解決管道冬季凍脹損壞的問題。

（3）灌溉管網水量、水壓的保證。在水量保證方面：既要保證所有綠化表面上有一股水流能噴灑到，又要節約用水?？紤]大多數綠化帶寬度在3.0～15.0m，其中15.0m的寬度具有典型性，且數量較大，取之進行分析。灌溉支管布置在綠化帶兩側向中間噴水，一側噴頭的服務寬度就是7.5m，設噴頭間距為2a，則噴頭澆灑半徑為(7.52+a2)1/2。經分析：a越小，相鄰兩噴頭服務面積重疊越多；a越大，噴至服務區域外的“外灑面積”越大，且浪費總面積也越來越大；取a=7.5m，得最經濟效果，則R=10.6m（見圖2）。噴頭每天工作時間取12h，噴頭的設計噴水強度為147.0L/h，射程為10.6m，查相關產品樣本，可知噴頭處壓力在200kPa即可滿足要求。因此，管網水量和水壓控制標準為最不利點噴頭處噴水強度≥147.0L/h、工作壓力≥200kPa，并由此通過管網平差求出最高水壓≤400kPa。

圖2 噴頭服務范圍計算簡圖

2.2 豎向分區

（1）生產、生活供水管網豎向分區。根據高程關系，將保留作為生活、生產、消防的供水管網進行豎向分區，分界線選在中部緯三路（東西向）北側道路紅線位置，分界線以北供水區劃為“高區”，分界線以南供水區劃為“低區”。在所有穿越分界線的南北向給水干管上安裝減壓閥組，安裝位置位于分界線上；對所有穿越分界線的南北向給水支管進行截斷，截斷位置位于分界線上。

減壓閥組減壓設計值取南北最大高差的一半即150kPa左右。減壓閥采用效果好、體積小、維護安裝便捷、壽命長的比例式減壓閥[3]。為防止減壓閥堵塞，在其前側安裝過濾器（見圖3）。通過減壓閥組的設置，使高、低區管網最低水壓控制在280kPa以上，最高水壓控制在500kPa以下[4]。

圖3 減壓閥組設置示意圖

（2）灌溉管網豎向分區。灌溉管網是本次新設管網，分區界線亦位于緯三路，高區管網和低區管網獨立設置，不相聯系[5]。

3 結束語

該工程在充分分析現狀供水管網存在問題的基礎上，提出改造必要性，并對改造約束因素和可用條件進行了識別和分析，對用水定額和管道埋深進行了適應性調整與運用，兼顧了規范要求和客觀實際情況，因地制宜地編制了經濟合理的設計方案。同時，也提醒相關設計人員應注意到此類特殊地區在供水管網設計方面與一般地區的不同，需要全面深入地了解當地的用水需求和客觀條件。