塔城市城鄉一體化飲水鞏固提升工程取水方案比選分析

孫飛飛

(新疆新水建設工程造價咨詢有限責任公司，新疆 烏魯木齊 830000)

城鄉供水一體化，是指以縣域為單位、城鄉融合、全民覆蓋，構建規模化供水工程、城市供水管網延伸、小型集中式供水工程、分散式供水工程為一體的供水工程體系和責任明確的供水工程長效運行管理機制，提升供水保障水平，逐步實現農村居民與城市居民共享優質供水服務的供水。雖然通過近年來農村飲水安全項目的建設基本解決了農村人口飲水安全問題，但相應配套設施和智能化供水，與群眾日益增長的飲水要求仍有一定差距。實施飲水鞏固提升對統籌城鄉經濟和社會發展，快速推進當地城鎮化、工業化、農業產業化進程，提高基礎設施和社會服務設施的建設水平，科學布局空間資源，加強生態環境建設十分重要[1-3]。

為解決項目區恰夏鎮、恰合吉牧場、博孜達克農場及齊巴爾吉迭新區等4鄉鎮及30個村4.17萬人、21.39萬頭牲畜的飲水安全問題，修建塔城市錫伯圖片區城鄉一體化飲水鞏固提升工程項目。項目充分利用地域水資源和現有供水工程建設成果整合資源，將塔城市恰夏鎮等4個鄉鎮與30個村連片規模化集中供水，按照群眾飲水需求，統一規劃，集中連片，使項目區農村飲水安全規模化發展、標準化建設、專業化管理、準市場運營，可為提升農村供水能力、推進城鄉供水一體化建設提供堅實的基礎。

1 工程概況

塔城市錫伯圖片區城鄉一體化飲水鞏固提升工程項目區隸屬于新疆塔城地區塔城市，項目區包含恰夏鎮、恰合吉牧場、博孜達克農場及齊巴爾吉迭新區等4鄉鎮及30個村。工程覆蓋總人口4.17萬人、牲畜21.39萬頭，水廠總供給水量為8648.87m3·d-1。本工程主要建設內容為新建取水口1座、水廠1座、輸水管道約3.84km、新建配水管道117.12km、新建村內管道97.40km。

2 供水現狀

已建供水廠及輸配水管網的后期運行維護管理，是保障供水設施得以持續造福城鄉居民的重要環節。

2.1 已建飲水安全工程現狀

2.1.1 塔城市恰夏鄉及恰合吉牧場飲水安全工程

恰夏鄉及恰合吉牧場飲水安全工程于2007年實施，為集中式供水工程，采用土工膜截潛流重力式供水方式，水源采用錫伯圖河河水，主要任務是解決1.69萬人、4.86萬頭牲畜的飲水問題，供水規模為1503.57m3·d-1。因工程運行時間較長，目前存在問題較多。由于渠首上游河道兩岸植被覆蓋率低，春季洪水期間，河道內第四系細黏粒含量很重，取水換填區堵塞嚴重，無法正常取水；水處理設施處理能力不足，供水水質差、水量不足；管道老化嚴重，且部分管道已被道路、林帶及耕地占用，檢修維護十分困難。

2.1.2 塔城市博孜達克農場飲水安全工程

博孜達克農場飲水安全工程于2015年實施，為集中式供水工程，水源采用地下水。主要任務是解決博孜達克農場共9個村，0.25萬人及1.05萬頭牲畜的飲水問題，供水規模為490.77m3·d-1。工程取水構筑物、調節構筑物及輸配水管道目前運行情況良好，水源采用地下水，水質情況良好，目前存在地下水超采嚴重，供水量不足問題。

2.1.3 塔城市恰夏鎮官店村等5村飲水安全工程

塔城市恰夏鎮官店村等5村飲水安全工程主要任務是解決0.45萬人及2.27萬頭牲畜的飲水問題，工程總供水量為664.45m3·d-1，采用抽取井水至水塔供水到戶的供水方式。工程目前運行情況良好。

2.1.4 塔城市齊巴爾吉迭牧民定居點飲水安全工程

齊巴爾吉迭牧民定居點飲水安全工程于2007年實施，為集中式供水工程，水源采用地下水。主要任務是解決齊巴爾吉迭牧民定居點0.6萬人及2.4萬頭牲畜的飲水問題，供水規模為750.39m3·d-1。存在地下水超采嚴重、供水量不足，輸配水管道老化嚴重、管徑偏小，多數管道位于道路下方檢修維護困難等問題。

2.2 村內管道現狀

根據調查情況，項目區共有30個行政村，其中21個村的村內管道是在2010年以前建設的，普遍存在工程建設標準低、管道老化、管徑偏小、管道漏損率較高、未配套計量設施、水表未出戶等問題，且多數采用地下水供水。

3 水源及取水方式比選分析

3.1 水源選擇

水源地的分布及可供水量，直接影響供水設施的選擇和布局。工程供水規模為8648.87m3·d-1，確保4.17萬人、21.39萬頭牲畜的用水需求，供水規模較大，水源必須有一定的保證率。由于近年來地下水超采量嚴重，地表水作為唯一供水水源。從現場實際調查及項目區村鎮的分布情況來看，距項目區較近的地表水僅有錫伯圖河河水。根據水文資料分析，錫伯圖河河水主要接受大氣降水、冰雪融水及基巖裂隙水的補給。保證率在P=75%的情況下年徑流量為5153×104m3，P=95%的情況下年徑流量為3757×104m3，而項目區的年實際需水量約為346×104m3，水量充足，能夠滿足供水要求，且通過水質檢測，各項指標完全符合國家《生活飲用水衛生標準》(GB/T 5749-2006)規定。

3.2 已建取水構筑物

工程取水口上游現布置2座已建渠首，有塔城市恰夏鎮及恰哈吉牧場飲水安全工程渠首和錫伯圖渠首。

塔城市恰夏鎮及恰哈吉牧場飲水安全工程渠首位于錫伯圖河道內，由截潛流工程、水廠、沉淀池、蓄水池及供水管道組成，原渠首主要通過截潛流的方式取水，由于汛期來臨時，錫伯圖河水河道內第四系黏粒含量重，汛期洪水過后，取水面堵塞嚴重，導致取水困難，目前已無法正常運行。設計將原截潛流渠首進行改建，作為備用取水口。

錫伯圖渠首為一底格欄柵壩取水渠首，位于恰夏鎮及恰哈吉牧場飲水安全工程渠首下游約200m處，主要由底欄柵廊道、陡坡段、消能段、上下游護坡、上下游河床整治段組成。通過底格欄柵壩將河水全部引入廊道，河水通過引水廊道進入錫伯圖干渠。干渠全長35.4km，主要保證錫伯圖灌區14460hm2農作物的灌溉用水和生態用水，目前工程運行良好。錫伯圖渠首調度運行方案為，每年3月20日前完成渠首破冰，滿足取水條件。3月20日—4月20日為恰夏水庫供水期，4月20日—9月30日為農業灌溉期，灌溉取水流量為8～10m3·s-1，9月30日至冬季冰凍前繼續給恰夏水庫供水。錫伯圖渠首也作為本工程新建臨時取水口的渠首，設計引水流量僅為0.1m3·s-1，占渠首引用流量比例很小，供水有保障。

3.3 取水構筑物方案比選

完善已建取水設施，是實現城鄉供水一體化安全保障的首要任務。由于錫伯圖河無蓄水工程，需新建臨時取水口直接取水。根據現場實際地形條件，渠首至水廠落差約100m，具備重力式管道輸水條件。采用2種取水方案進行對比分析，只有充分運用技術經濟分析方法進行多方案比較，才能選擇出既在技術上先進可行，又在經濟上客觀合理的設計方案。

方案一：利用已建錫伯圖渠首，新建“節制分水閘+沙濾槽+定期沖洗式沉沙池”取水。根據現場實際情況，項目區取水口已建設有錫伯圖渠首，在滿足取水要求的情況下，可以充分利用錫伯圖渠首取水。擬在錫伯圖渠首下游50m處的錫伯圖干渠上新建一孔節制閘和一孔分水閘達到取水目的，分水閘后接引水暗渠，引水暗渠后接沙濾槽和沉沙池。汛期引水時，河水濁度大，引水直接進入沙濾槽，通過沙濾槽進行反沖洗處理降低河水濁度后，再進入沉沙池，通過沉沙池進一步沉淀處理后進入輸水管；非汛期河水濁度很小，引水直接通過沉沙池進入輸水管。

方案二：利用已建錫伯圖渠首和塔城市恰夏鎮及恰哈吉牧場飲水安全工程已建截潛流渠首，對原截潛流渠首進行改造，在錫伯圖渠首下游干渠新建“節制分水閘+機械清理沉沙池”取水。

方案二的取水布置方案與方案一基本相同，取消沙濾槽，在原錫伯圖渠首下游干渠50m處新建節制分水閘，采用引水暗渠將水引至一座大型機械清理沉沙池。沉沙池總長300m，共分3段，每段長100m，每段末端設置一泄洪排沙閘。為提高冬季取水保證率，對塔城市恰夏鎮及恰哈吉牧場飲水安全工程已建截潛流渠首進行改造，利用原積水廊道集水后，采用DN400球墨鑄鐵管將水接至輸水管道，不經過沉沙池。2種取水方案的對比分析見表1。

表1 方案對比表

由表1可以看出，通過方案一和方案二的綜合對比分析，兩方案在水量水質和建筑物布置上情況基本相同，不存在制約因素，主要的差別在運行管理和工程量投資方面。運行管理方面，方案二因池體更長，泥沙在池中滯留的時間越久，相比于純水力沖洗，處理泥沙的效果更好，保證率更高；另外，方案二池體更容易清理，不會有沙濾槽和沖沙閘被堵塞等問題，后期檢修維護和管理條件更優。雖然方案二的投資高于方案一，但方案二更能夠結合項目區的實際情況，利用已建錫伯圖渠首和塔城市恰夏鎮及恰哈吉牧場飲水安全工程已建截潛流渠首，對原截潛流渠首進行改造，提高汛期的取水保證率。因此推薦方案二，即在錫伯圖下游干渠新建“節制分水閘+機械清理沉沙池”的方案作為本次設計的取水方案。

4 結論

為解決項目區恰夏鎮、恰合吉牧場、博孜達克農場及齊巴爾吉迭新區等4鄉鎮及30個村4.17萬人、21.39萬頭牲畜的飲水安全問題，修建塔城市錫伯圖片區城鄉一體化飲水鞏固提升工程項目，對已建工程進行鞏固提升。

錫伯圖河水具有水量足、水質條件好、供水保證率高的特點，采用錫伯圖河河水作為工程水源。

據現場實際地形條件，渠首至水廠落差約100m，具備重力式管道輸水條件，工程采用2種取水方案進行對比分析。主要從水量水質、建筑物布置、運行管理、主要工程量及投資等方面進行綜合技術經濟比較，利用已建錫伯圖渠首和塔城市恰夏鎮及恰哈吉牧場飲水安全工程已建截潛流渠首，對原截潛流渠首進行改造，在錫伯圖渠首下游干渠新建“節制分水閘+機械清理沉沙池”方案可充分、有效的沉沙，降低河水濁度，提高汛期的取水保證率，后期對沉沙池進行清理、檢修維護也較為方便，推薦作為本次設計的取水方案。