古尔图片区饮水安全改造工程方案设计

李　宾

(新疆乌苏市农村饮水安全工程管理站，新疆 乌苏 833000)



古尔图片区饮水安全改造工程方案设计

李宾

(新疆乌苏市农村饮水安全工程管理站，新疆 乌苏 833000)

饮水安全是居民最基本的生活保障之一，也是各级政府必须做好的重点工作。文章以新疆乌苏市古尔图片区饮水安全改造工程为实例，对水源选择、水源井和配水管道等进行了设计分析，该饮水安全改造工程较好地解决了居民的日常用水问题，为今后类似工程提供借鉴和参考。

饮水安全；改造工程；方案；设计

新疆位于我国内陆干旱区，虽然人均水资源量高居全国第三，但是水资源分布极度不均衡。以天山北坡为例，全疆超过50%的经济产业及25%的人口分布于此，但是其水资源分布仅占全疆的7%左右。虽然经过多年发展使全疆各城镇供水普及率达到95%以上，但是目前很多供水系统依然存在着安全性差、设备老化、水质不达标等问题。所以加强自治区内饮水安全改造工程已成为当前极为紧迫的任务。

1　工程概况

截止到2008年底，乌苏市农牧区总人口14.68万人，饮水不安全人口达8.98万人，其中有0.99万人饮用高氟水，1.01万人饮用其他水质问题的用水，6.98万人的水量、用水方便程度、水源保证率不能得到保证。乌苏市古尔图片区饮水安全改造工程项目区距离乌苏市80 km，本次改造工程设计的供水总规模为1470.80 m3/d，预解决9687人及56 600头(只)牲畜的饮水问题，工程建成后每人每日生活用水量可达到60 L。

2　饮水安全改造工程方案设计

2.1水源选择

距项目区50 km有最近的地表水源——古尔图河，但由于地表水受季节影响明显，且流经项目区时存在断流现象。因此本工程不考虑地表水作为饮水水源。

根据2014年底调查显示：项目区地下水可开采量为784×104m3，原水源井出水量为100～160 m3/h。井深150 m，静水位30 m，水位降深12 m。经检测，该水源井水质良好，完全能满足项目区的供水需求。因此，选取地下水作为供水水源。为满足使用要求，本工程设计在原水源井北面增设一座备用水源井，设计井深200 m，预计出水量为200 m3/h。

2.2新水源井的设计及施工方案

2.2.1井管内径及井孔直径的确定

新水源井选定的水泵型号为250QJ200-100，其外径为250 mm。根据相关规范规定：井管内径宜比抽水设备标定的最大内径大50 mm。因此，井管内径应大于300 mm，本次设计取365 mm。选用6 mm的螺旋焊缝钢制井壁管，最终确定井管外径为377 mm。

根据地质勘查结果显示该项目区含水层为中砂地层，滤料厚度宜为100 mm，则井孔直径=井壁管外径377+200=577 mm，最终确定井孔直径为650 mm。

2.2.2过滤器的参数设计

过滤器是管井的重要组成部分，主要起着集水和保持填砾及含水层稳定的作用。其各项参数对管井的出水量、含砂量、工作年限都有直接影响。由于骨架及过滤层结构的不同，过滤器可分为骨架过滤器、缠丝过滤器、包网过滤器及填砾过滤器等几种形式(见图1)[1]。本项目水源井采用单层填砾和缠丝过滤器，过滤器内径外径与井壁管相同，内径为365 mm，外径为377 mm。每根滤水管垫筋(φ8 mm)17根，垫筋间距10 cm，缠丝间距5 mm，孔隙率30%。

图1　过滤器的主要类型示意图

过滤器的长度确定一般以含水层厚度为依据。当含水层厚度小于10 m时，过滤器的长度宜等于设计动水位以下的含水层厚度；当含水层厚度大于10 m时，宜根据含水层的透水性和设计降深确定过滤器厚度。本项目可开采含水层累计厚度为90 m，过滤器长度L可按式(1)计算，最终得出L=31.8 m，设计取值为32 m。

(1)

式中：Q为水源井的出水量，m3/h；a为经验系数(见表1)；d为过滤器外径，mm。

表1　关于a的经验系数

此外，在新水源井的井管底部设沉淀管，长度2 m，底部用钢板焊死；根据钻孔取样鉴别结果与电测井结果相互对照排列滤水管，滤水管长度8 m[2]。

2.2.3水源井施工技术

(1)按照规范要求进行钻井作业，用专用泥浆搅拌机制备泥浆，其比重和用量可根据钻探专业规范和实际经验合理掌握。下管前捞净沉淀渣，测量井深，检查孔斜率，每100 m孔斜不应超过1°。井管(包括滤水管)接头处要全部焊接上，不得留存砂眼；管与管的接头处不得采用点焊方式。井管下到底后，将整个井管提升5～10 cm，以保证井管直立于井中心，井管应高出地表1.0 m。

(2)滤料规格要求8～12 mm，不得含土，合格率不小于90%。滤料回填数量每米不少于0.27 m3；回填滤料要慢，从四周均匀回填，不允许用车或其他方式快速回填；回填滤料要有记录，每填进10 m要测量滤料上升高度，当发现滤料超过预计高度时要及时采取处理措施，防止滤料回填不实；回填滤料前要更换孔内泥浆，泥浆黏度界于18～22 Pa·s[3]。

(3)本项目采用活塞洗井方法。活塞应不少于3组；从上至下每次清洗段不得大于5 m；活塞与管壁之间的间隙应不大于5 mm；活塞提升速度应不小于1 m/s；纯洗井时间不应少于6个台班；洗井的同时要及时清除孔内沉淀物，最终做到水清砂净；洗井完毕后清除孔内沉淀物，最后测定孔深。

2.3配水管道设计

2.3.1管材及配水管网布置设计

本项目需改造配水管道总长11.9 km，设计输水流量0.06～34.05 L/s。可供选用的管材有PVC-M管、PVC-U管、PE管。综合考虑PE管具有良好的韧性、耐久性，且焊接工艺简单、施工方便，因此采用PE管作为配水管管材[4]。

该饮水工程配水管网布置形式为“树枝状”形式，其具有总长度短、总造价低、建设期短等优点。此外，随着社会的发展和工程运行后经济效益的发挥，树枝状管网通过增设部分管道可连接成环状管网，提高供水安全可靠程度。

2.3.2配水管道纵横断面

配水管道纵断面设计要保证设计输水能力、水流安全通畅、施工运用和管理方便等。纵坡应尽量接近自然地面线，少出现倒坡，不出现填方，减少大挖方，保证管沟开挖深度满足防冻要求。本项目要求管道埋深应在最大冻深1.5 m以下[5]。

管道横断面为梯形，底宽0.6～0.8 m，开挖边坡为1∶0.3，管道挖深2 m。管道底部回填20 cm厚细土垫层，细土粒径小于20 mm，细土来源是砂砾料就近筛分料。管材周围以上30 cm采用细土回填，细土粒径小于20 mm，细土来源是砂砾料就近筛分料。细土以上采用开挖料回填。

2.3.3附属设施设计

管线纵坡大于5%时，在管道凹凸处设计镇墩。管道平面上当转角大于10°均设转弯支墩。本设计中，管线纵坡均小于5%，采用C20F200现浇混凝土。

检查井选用树脂复合井，内径1.8 m，井高2.2 m，井内设工作闸阀，阀门直径根据管线管径确定。井上盖板厚2 cm，盖板沿内壁设φ70 cm进人孔。泄水井型号与检查井相同。补排气井选用树脂复合井，内径1.2 m，井高2.2 m。井上盖板厚2 cm，盖板沿内壁设φ70 cm进人孔。

3　结　论

饮水安全改造工程覆盖范围较广，涉及居民生活和生产的方方面面。本文中新疆乌苏市古尔图片区饮水安全改造工程遵循“经济适用”原则，充分结合工程实际情况，对水源井及配水管网进行设计和施工，达到了饮水安全改造的目的，取得了较好的效果，很好地解决了当地的居民生产和生活用水问题。

[1]黄娅婷.农村饮水安全工程设计方案比选[J].水利技术监督，2012(4)：15-18.

[2]简士洋，丁昭佐，沈宽勇.农村饮水安全工程实施方案设计中的常见问题分析[J].黑龙江水利科技，2014(4)：30-33.

[3]周雯.农场安全引水工程改造方案设计探讨[J].陕西水利，2015(1)：20-24.

[4]欧震.玉州区农村饮水安全集中供水工程设计方案探讨[J].水利规划与设计，2013(10)：45-47.

[5]包宏.甘肃中部干旱山区农村饮水安全工程设计方案比选浅析[J].农业科技与信息，2011(6)：26-29.

李宾(1976-)，男，工程师，主要从事农村饮水和渠道工程设计方面的工作。

S277.7

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2096-0506(2016)09-0092-03