兴县工业基地一期工程取供水方案比选

冀永强

（山西省水利水电勘测设计研究院，山西 太原 030024）

1 工程布置

兴县工业基地水资源综合开发利用一期工程主要是解决氧化铝项目的工业生产用水、生活用水及沿线居民的人畜饮水问题，本工程供水水源为黄河漫滩水源和魏家滩岩溶水水源。两水源供水管线的布置原则为：一是充分利用地形水头差，采用有压重力流输水，以节省能耗，降低工程运行成本。二是输水管线布置尽量取直，以减少水头损失及控制性工程的规模，降低工程造价，且尽量靠近现有道路或规划道路敷设，以方便施工和运行维护管理。三是尽量避免输水管线穿越公路及河道（沟渠），避开不良土质地带及避免穿越村庄和大片林地，以保护环境，方便群众生产生活，避免造成水土流失。

1.1 黄河漫滩水源供水工程

黄河漫滩水源供水工程从黄河滩地后彰河墕水源地开凿大口井取水，为位于龙耳会村东、沙沟庙村西的氧化铝项目提供生产生活用水，年供水规模930.2万m3。黄河漫滩水源供水体系包括后彰河墕水源地、一座加压泵站和13.61 km的供水管线。

1.1.1 取水方式比选

取水方式有两种方案：方案一是在后彰河墕的黄河漫滩上设大口井，利用黄河漫滩松散岩类孔隙水作为水源；方案二是根据黄河河道的自然走势，在后南会村附近设泵站直接从黄河内取用地表水作为水源。

方案一的优点是工程布置简单，建筑物较少，在河漫滩直接取水，取水条件较好，取水可靠性不受黄河主流摆动的影响；水质条件好，不需处理泥沙问题；工程投资较小。缺点是供水线路条件差，受岚漪河影响较大，供水线路较长；工程布置大口井的数量受黄河漫滩范围、地质条件及井间距的限制，从而影响了取水量。

方案二的优点是供水线路条件较好，受岚漪河影响较小，供水线路较短；工程取水量不受限制。缺点是工程布置复杂，建筑物较多；取水条件较差，取水可靠性受黄河主流摆动的影响；水质条件较差，须设泥沙处理设施；须设供水隧洞将黄河水调至岚漪河道前石门村附近；工程投资较大。

通过对两方案的工程布置、取水条件、水质条件、供水线路、取水量及工程投资等方面进行分析，并考虑到黄河水量充沛，水源地可开采量除受河水流量动态和含水层地质条件限制外，主要取决于取水建筑物结构形式和水源地布井方案。后彰河墕的黄河漫滩水源地采集河漫滩松散岩类孔隙水，松散层颗粒较粗，地层岩性为砂砾卵石层，厚度10～22 m，下部基岩为砂岩、页岩互层。黄河漫滩水位埋藏浅，含水层平均厚度10 m，水位埋深4～5 m，适宜采用大口井傍河集取浅层地下水。所以，确定方案一为推荐方案。

1.1.2 供水工程布置

为满足供水量需要，在黄河滩地后彰河墕水源地开大口井21眼，沿黄河岸边南北向布置，井距150 m，井深20～30 m，直径5 m，大口井上部封闭并设直径5.0 m的井泵房，井内配套井泵，上部井泵房内配套相关机电设备。

根据黄河滩地后彰河墕水源地地下动水位和氧化铝项目蓄水池设计水位，确定地形扬程为94.15 m，考虑到水头损失后的设计扬程太高，且每眼大口井内都需配套一台井泵，数量较多，故在岚漪河入黄河口裴家川口村南、岚漪河右岸的滩地上设置一座加压泵站，将大口井提上来的水汇入加压泵站前池，经加压泵站加压后送至氧化铝项目蓄水池。

1.2魏家滩岩溶水水源供水工程

魏家滩岩溶水水源供水工程从魏家滩岩溶水水源地开凿深井，取用深层岩溶水作为氧化铝厂区、沿河居民、生活园区供水，供水水量239.2 m3，包括魏家滩岩溶水水源地、一座蓄水池和13.92 km的供水管线。

1.2.1 取水方式

魏家滩岩溶水水源地位于魏家滩镇，地处天桥泉域岩溶水径流区。天然状态下，水源地岩溶水由东南向西北径流；开采状态下，地下水向水源地汇集。含水层主要为上马家沟组灰岩，岩溶裂隙较发育，富水性较强，单井涌水量较大，是集中供水的理想水源地。

1.2.2 供水工程布置

在魏家滩镇西侧共布置3眼深井，井距200 m，井深600 m，井径550 mm，井上部封闭并设4.8 m×7.2 m的井泵房，配套有深井泵及相关机电设备。

魏家滩岩溶水水源经深井泵提水汇集进地面蓄水池，经蓄水池调蓄后供水。供水管线自蓄水池沿岚河向下游经魏家滩镇西侧的斜沟煤矿项目、马蒲滩、高家崖、九元坪、郑家塔、瓦塘镇、沙沟庙至沙沟庙村西的氧化铝项目蓄水池。

2 管道选择

2.1 管径确定

压力管道采用单管供水至氧化铝项目蓄水池，长13.61 km，管道选用钢管。根据泵站压力管道所要求的经济流速，管径确定为700 mm。

2.2 输水方案选择

根据工程对供水保证率和水质要求较高的实际情况，且输水线路沿线冲沟较多，采用埋地管道输水可克服沿线建筑物过多、工程可靠性差的缺点。另外，本工程地处北方寒冷地区，埋地管道具有保证冬季安全输水的特点，所以采用埋地管道、有压输水的方式。

2.3 单、双管输水方案比较

双管方案较单管方案开挖的沟槽较宽，在局部地段布置较难，必须增加穿河道次数，这样不仅增加了安全防护难度，而且加大了施工难度，使穿河段施工成为工期的控制性部分，而单管方案开挖的沟槽较窄，管道穿河段的次数减少，从而降低了施工难度，保证了工期，提高了输水线路的整体安全性。

单管方案铺设管道占地面积少，可减少工程占地投资。在过流能力相同的前提下，单管方案在管道安装方面所需时间少，可加快施工进度，保证工期。同时该方案工程投资较双管输水方案低。

根据规范要求，事故供水量应为设计供水量的70%。双管方案在一根管道发生故障时，可利用管线上设置的连通管保证向供水区供水70%的设计流量，提高供水保证率；单管方案可在供水末端设置调节蓄水池，且应在规定时间内修复。在运行管理上，单管方案要求较高。

通过比较，结合工程供水管线较长等情况，对压力管道和输水管道均采用单管供水方案。

2.4 管材选择

本工程供水对象为工业及生活用水。作为距离长、保证率高的输水工程，对输水管道可靠性能、抗外界不利因数性能、耐久性能等方面的要求较高。从目前国内管材生产来看，钢管、球墨铸铁管、玻璃纤维增强塑料加砂管均可满足以上要求，而预应力钢筋混凝土管虽然其单位长度造价明显低于上述管材，但由于在接头处理、抗沉陷变形、使用寿命等方面的缺陷，使得该管材的运行成本、二次投入成本均高于其他管材。因此，结合国内管材生产和工程实际，重点对钢管、球墨铸铁管和玻璃纤维增强塑料加砂管进行综合比较，以确定推荐管材。

球墨铸铁管较钢管重，安装运输复杂；管道输水中会产生腐蚀瘤；管道柔性接口有滑脱现象；接口胶圈有老化现象，且国内目前没有统一标准，胶圈寿命很难达到球墨铸铁管同样的寿命。其优点是管道价格略低于钢管，但管道配件价格比钢管明显偏高。钢管重量轻，便于安装，厂家多，抵抗地基变形能力强，但价格略高于球墨铸铁管。

玻璃纤维增强塑料加砂管具有耐腐蚀性能好、重量轻、安装方便、水力性能好等优点，其导热系数低、热应力小、绝缘性能好、抗热耐寒，与钢管、球墨铸铁管相比，重量轻、运输方便，但耐外压性能和适应内压波动性能较差。

通过以上各管材的综合比较，结合本工程实际情况，黄河漫滩水源供水管线为泵站压力管道，推荐采用钢管；魏家滩岩溶水水源供水管线为重力式自压输水，工作水头均匀，管道产生负压的几率很小，因此，该段管线推荐采用玻璃纤维增强塑料加砂管。