乌鲁木齐市水磨河水处理厂房的工程方案设计

魏 敏

( 新疆水磨河流域管理处，乌鲁木齐830017)

水磨河水系由干流水磨河和支流碱泉沟、硫磺沟、八道湾沟、碱沟及西山梁沟等组成。水磨河流域供水类别主要有工业、农业、生活等几种。

1 水磨河的基本情况

1.1 水磨河的地理情况

位于新疆乌鲁木齐市的水磨河流域东南部为中低山，中部为低山丘陵，向北渐变为平原区。海拔650 ～820 m，区内河谷沟宽一般30 ～300 m，平均沟壑密度1．76 km/km2。出露的地层为二叠系砂岩、粉砂岩、泥岩、灰岩、页岩、砾岩，在沟谷分布有全新世冲洪沉积，岩性以松散砂砾石为主。

1.2 工程的地质情况

乌鲁木齐市属北天山地向斜褶皱带和准噶尔拗陷区两个二级构造单元之中部接界处，地质构造比较复杂，是一个多裂地区。断层分布较广，有水磨沟至米泉东白杨沟逆断层，水磨沟向西红山嘴至西山断层，七道湾经鲤鱼山北向西逆断层，西山地区为多断层地区，头屯河西北断层，红雁池南至柳树村断层，沿乌鲁木齐河南北向有一活动平移层，乌鲁木齐市位于第四季地层及其覆盖层之上，地基承载力一般为1．8 ～2．0 kg/cm2。抗震设防烈度为8°。

1.3 水文及水资源的情况

水磨河源区地下水资源较丰富，附近的上二叠系泥灰岩、白云岩，由于岩性脆，受构造影响，较为破碎，含水性极不均一，断层带附近含水层富水性较强，泉水流量达12 712 m3/d。水磨沟河是乌鲁木齐河水系中最大的一条泉流河，发源于博格达山西麓山前地带，主要为基岩裂隙溢出的泉水汇流而成，流域面积281．4 km2，流经乌鲁木齐市的天山区、水磨沟区、米东区等行政区，主河道从水磨河饮用水保护区至塔桥湾水库27．2 km，至猛进水库36 km，

2 水处理厂厂房建设的必要性

为该地区工业生产、农业灌溉、生活饮用及绿化提供水源，是支撑本流域经济发展的大动脉。水磨河灌溉着两岸农田园林，为沿河兴建的纺织厂、发电厂、造纸厂等工矿企业提供了工业用水和部队、居民生活用水，其中乌鲁木齐市水磨沟区工业与生活用水量占年径流量的22． 34%，农业用水占12．1%，下游米东区用水占65．56%，即0．275 亿m3。由于沿河工厂排放工业废水和生活污水1 000 万m3/a，为全市乃至全疆污染最严重的河流之一。

3 水处理厂水量的确定

3.1 水磨沟区工业及生活用水

本工程考虑水磨河供给水磨沟区内生活用水的水量不增加，水磨河供水区域内的水磨沟区内生活用水量的增长考虑由乌鲁木齐市水务集团统一供给。水磨河水厂供给水磨沟区的水量按照用水量较大的2006年确定，为640．60 万m3，该部分用水需要通过水磨河水厂将原水处理达标后供给。

3.2 农业用水量

水磨河水厂供给农业用水的水量为710．06 万m3，根据《农田灌溉水质标准》( GB 5084—2005) 的规定，水磨河泉水的水质能够满足农田灌溉水质的要求，不进行处理，此部分用水直接沿河道输送到用水区域。

4 工程方案论证

4.1 供水系统方案

根据水磨河水管站目前的供水方式，规划改造后水磨河水厂的供水方式为:重力供水的用户供水方式保持不变，压力供水的用户供水方式保持不变，该区域内的供水管道多为钢管及UPVC 管，建设年代较长，管道漏损严重，本工程需对该区域内的管道进行改造，同时根据用水量对高位水池进行改建。河道自行取水的用水，由于其供水安全性无法保证，本工程规划将这部分用户改为由水磨河水厂集中供水，并配套建设相应的供水管道。

4.2 取水方式

水磨河水源地主要由6个较大泉眼和几十个小的泉眼组成。其中6个大泉眼为1 ～5#泉及盛水泉，现均已建集中封闭的泉室，通过集水管道将泉水直接输送到水管站的集水池内，本工程考虑仍然采用泉室取水的方式。

4.3 水磨河水厂厂址选择

4.3.1 选址原则

1) 水厂位置应设置于既靠近取水口，同时应设置于工程地质条件好，地下水位较深的地区;

2) 水厂位置应不受洪水威胁，并有较好的排污条件;

3) 应首先保证生产工艺流程的需要;

4) 水厂位置能满足下游供水压力要求;

5) 有便于远期发展控制用地的条件;

6) 有良好的卫生环境，并便于设立防护带;

7) 施工、运行、维护方便。

4.3.2 水厂选址论证

水磨河扬水站位于水磨河水源地保护区内，该厂址地质情况良好，有足够的建设用地，可以充分利用原有的管理用房，该厂址有方便的供电和供热条件，同时距离城市排水管道很近，不存在拆迁问题。

4.4 配水管网工程

4.4.1 配水管网的布置原则

1) 配水管网覆盖水磨河水厂供水的全部区域。

2) 配水管网管径按最高时每日4 000 m3计算。

4.4.2 配水管网布置

根据水磨河水厂供水区域内的地形情况采用分区供水的方式，将区域内分为高、中、低3个区域，分别是高区: 地面标高在820 ～890 m 之间，主要为水磨河河道以东，温泉东路两侧的区域;中区地面标高在820 ～830 m 之间，主要为水磨河河道以西，温泉西路两侧及六道湾煤矿区域的区域;低区为苇湖梁电厂以北区域，地面标高在675 ～780 m 之间。

4.4.3 配水管的经济、技术比较

配水管材的选材直接关系到使用效果，工程造价等较为重要的指标，因此配水管材选材原则为经济耐用，施工方便，使用性能可靠，寿命长等，根据以上原则，确定球墨铸铁管及PE 给水管为比较管材( 表1) 。

表1 配水管经济比较表

通过以上两种管材的技术经济比较分析，DN300 以下的管道PE 管综合价格低，DN400、DN500、DN600 的管道球墨铸铁管综合价格低。根据以上比较，综合以上因素，本工程配水管道DN300 以下的采用PE 给水管，DN300 及以上的采用球墨铸铁管。

5 工程设计

5.1 编制原则

1)发展和推广给水净化的新工艺、新技术、新材料、新设备，在检测和管理上推广自动化应用新技术，逐步实现科学管理。

2) 要保证安全供水，供电系统要可靠; 水厂采用双回路供电。

3) 贯彻和推广节能技术，力争取得较好的社会效益。

4) 保护水源，制定相应的水质保证措施。

5.2 配水管道设计

5.2.1 管网布置原则

管网布置采用现状管道与规划设计相结合的原则，对不符合设计要求的管道进行改造，符合设计要求的管道与新设计供水管道连接成新的供水管网。

5.2.2 管网平面布置

根据水磨河水厂供水区域内的地形情况采用分区供水的方式，将区域内分为高、中、低3个区域，分别是高区: 地面标高＞830 m，主要为水磨河河道以东，温泉东路两侧的区域，其中温泉东路距离石人沟口约1 km 处地面标高为910 m，此处增设一座中途加压泵站，往石人沟口附近的一龙公司住宅区及天山技术学校等单位供水( 该片区的最高点为983 m) ; 中区地面标高在820 ～830 m 之间，主要为水磨河河道以西，温泉西路两侧及六道湾煤矿区域的区域;低区为苇湖梁电厂以北区域，地面标高在675 ～780 m 之间。

5.3 管道接口及基础设计

5.3.1 管道接口

供水管网采用压力供水方式，球墨铸铁管管材K9 级，采用T 型滑入式承插式连接，接口采用弹性密封胶圈，PE 管采用PE100 级，1．0 MPa 工作压力，接口为热熔连接。

5.3.2 管道基础

在施工时，PE 管基础采用粗砂垫层基础，厚度100 mm，砂垫层的密实度≥95%。采用两种方式处理:无地下水时，采用100 mm 厚180°砂垫层基础;有地下水或软弱地基，降水后在铺设300 mm 厚的砂砾石垫层上作100 mm 厚180°砂垫层基础。

球墨铸铁管基础采用粗砂垫层基础，厚度200 mm，砂垫层的密实度≥95%。采用两种方式处理:无地下水时，采用200 mm 厚180°砂垫层基础;有地下水或软弱地基，降水后在铺设300 mm 厚的砂砾石垫层上作200 mm 厚180°砂垫层基础。

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