飲水安全改造工程方案設計
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摘要：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(qū)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。
關鍵詞：飲水安全；改造工程；方案；設計
新疆位于我國內(nèi)陸干旱區(qū)，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(jīng)濟產(chǎn)業(yè)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(jīng)過多年發(fā)展使全疆各城鎮(zhèn)供水普及率達到95％以上，但是目前很多供水系統(tǒng)依然存在著安全性差、設備老化、水質(zhì)不達標等問題。所以加強自治區(qū)內(nèi)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(nóng)牧區(qū)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(zhì)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(qū)飲水安全改造工程項目區(qū)距離烏蘇市80km，本次改造工程設計的供水總規(guī)模為1470．80m3／d，預解決9687人及56600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60L。
2飲水安全改造工程方案設計
2．1水源選擇
距項目區(qū)50km有最近的地表水源———古爾圖河，但由于地表水受季節(jié)影響明顯，且流經(jīng)項目區(qū)時存在斷流現(xiàn)象。因此本工程不考慮地表水作為飲水水源。根據(jù)2014年底調(diào)查顯示：項目區(qū)地下水可開采量為784×104m3，原水源井出水量為100～160m3／h。井深150m，靜水位30m，水位降深12m。經(jīng)檢測，該水源井水質(zhì)良好，完全能滿足項目區(qū)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200m，預計出水量為200m3／h。
2．2新水源井的設計及施工方案
2．2．1井管內(nèi)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250mm。根據(jù)相關規(guī)范規(guī)定：井管內(nèi)徑宜比抽水設備標定的最大內(nèi)徑大50mm。因此，井管內(nèi)徑應大于300mm，本次設計取365mm。選用6mm的螺旋焊縫鋼制井壁管，最終確定井管外徑為377mm。根據(jù)地質(zhì)勘查結果顯示該項目區(qū)含水層為中砂地層，濾料厚度宜為100mm，則井孔直徑＝井壁管外徑377＋200＝577mm，最終確定井孔直徑為650mm。
2．2．2過濾器的參數(shù)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(wěn)定的作用。其各項參數(shù)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(wǎng)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(nèi)徑外徑與井壁管相同，內(nèi)徑為365mm，外徑為377mm。每根濾水管墊筋（φ8mm）17根，墊筋間距10cm，纏絲間距5mm，孔隙率30％。過濾器的長度確定一般以含水層厚度為依據(jù)。當含水層厚度小于10m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10m時，宜根據(jù)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90m，過濾器長度L可按式（1）計算，最終得出L＝31．8m，設計取值為32m。此外，在新水源井的井管底部設沉淀管，長度2m，底部用鋼板焊死；根據(jù)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8m［2］。2．2．3水源井施工技術（1）按照規(guī)范要求進行鉆井作業(yè)，用專用泥漿攪拌機制備泥漿，其比重和用量可根據(jù)鉆探專業(yè)規(guī)范和實際經(jīng)驗合理掌握。下管前撈凈沉淀渣，測量井深，檢查孔斜率，每100m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5～10cm，以保證井管直立于井中心，井管應高出地表1．0m。（2）濾料規(guī)格要求8～12mm，不得含土，合格率不小于90％。濾料回填數(shù)量每米不少于0．27m3；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10m要測量濾料上升高度，當發(fā)現(xiàn)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(nèi)泥漿，泥漿黏度界于18～22Pa•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5m；活塞與管壁之間的間隙應不大于5mm；活塞提升速度應不小于1m／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(nèi)沉淀物，最終做到水清砂凈；洗井完畢后清除孔內(nèi)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(wǎng)布置設計本項目需改造配水管道總長11．9km，設計輸水流量0．06～34．05L／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(wǎng)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(yōu)點。此外，隨著社會的發(fā)展和工程運行后經(jīng)濟效益的發(fā)揮，樹枝狀管網(wǎng)通過增設部分管道可連接成環(huán)狀管網(wǎng)，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(xiàn)倒坡，不出現(xiàn)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1．5m以下［5］。管道橫斷面為梯形，底寬0．6～0．8m，開挖邊坡為1∶0．3，管道挖深2m。管道底部回填20cm厚細土墊層，細土粒徑小于20mm，細土來源是砂礫料就近篩分料。管材周圍以上30cm采用細土回填，細土粒徑小于20mm，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(zhèn)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(xiàn)澆混凝土。檢查井選用樹脂復合井，內(nèi)徑1．8m，井高2．2m，井內(nèi)設工作閘閥，閥門直徑根據(jù)管線管徑確定。井上蓋板厚2cm，蓋板沿內(nèi)壁設φ70cm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(nèi)徑1．2m，井高2．2m。井上蓋板厚2cm，蓋板沿內(nèi)壁設φ70cm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(chǎn)的方方面面。本文中新疆烏蘇市古爾圖片區(qū)飲水安全改造工程遵循“經(jīng)濟適用”原則，充分結合工程實際情況，對水源井及配水管網(wǎng)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?shù)氐木用裆a(chǎn)和生活用水問題。
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作者：李賓 單位：新疆烏蘇市農(nóng)村飲水安全工程管理站