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        吳起縣薛岔水源地供水工程水源集水方案探討

        2015-12-15 06:54:18薛長青
        地下水 2015年3期
        關(guān)鍵詞:集水吳起管井

        薛長青

        (陜西水環(huán)境工程勘測設(shè)計(jì)研究院,陜西西安710018)

        吳起縣位于延安市西北部,地處黃土高原黃河中游無定河和北洛河源頭地區(qū)、毛烏素沙漠南緣,距延安市173 km。

        薛岔水源地供水工程是在城區(qū)水資源缺乏、地下水嚴(yán)重超采及周邊地表水、地下水嚴(yán)重污染,縣城居民生活飲水安全受到極大威脅情況下,將薛岔水源地的地下水通過供水管道輸送至縣城。根據(jù)《吳起縣薛岔供水水源地水文地質(zhì)勘查報(bào)告》,薛岔水源地東起吳起~志丹縣界張家洼,西至薛岔村,東西長約 7.0 km,南北寬約 3.0 km,面積約 21 km2,共規(guī)劃建設(shè)20眼管井,井群沿宜定公路(S303)兩側(cè)呈枝狀分布,水源井位置離S303省道遠(yuǎn)近不一,最遠(yuǎn)距離1.5~1.8 km,最近距離約10 m左右,水源地井群出水量穩(wěn)定,水質(zhì)良好,僅需稍加處理,可達(dá)到居民生活飲用水標(biāo)準(zhǔn);因此吳起縣城供水工程水源地采用薛岔地下水源,日可開采水量7 000 m3/d,年可供水量 255.5 萬 m3。

        薛岔水源地井群位于薛岔鄉(xiāng)以東寧賽川與周河分水嶺兩側(cè),東部15口井分布于周河駙馬溝支溝至柳樹溝,西側(cè)5口井分布于洛河寧賽川支溝至薛岔溝,新、老宜定公路(S303)均從水源地穿越,新公路分別以大路溝隧洞和盤山公路穿(跨)越分水嶺,從地形上看,只要穿過該分水嶺,則位于分水嶺兩側(cè)薛岔溝內(nèi)的各管井和另一側(cè)柳樹溝內(nèi)分布的管井即可串聯(lián)起來。各水源井是通過支管直接加壓進(jìn)入輸水干管還是分別匯集到集水池后進(jìn)入輸水干管需進(jìn)行集水方式和集水管線方案比選。

        1 水源井集水方式

        吳起縣薛岔水源地20眼管井集水方式有井泵直接加壓和集水池兩個(gè)方案進(jìn)行比較。

        1.1 方案一:井泵直接加壓方案

        井泵直接加壓方案即充分利用了井用潛水泵小流量、高揚(yáng)程的運(yùn)行特點(diǎn),由井泵抽水直接加壓匯入輸水干管。該方案減少了線路構(gòu)筑物的工程量,降低了投資,減少了運(yùn)行管理成本,針對(duì)多井水源管網(wǎng),輸水保證率也可滿足要求,但由于干管與各支管聯(lián)成一個(gè)有機(jī)整體,系統(tǒng)中各井泵的工作狀態(tài)相互關(guān)聯(lián)、相互影響,不利于電氣設(shè)備的布置及運(yùn)行,運(yùn)行安全性相對(duì)較差。

        1.2 方案二:集水池方案

        該方案取水頭部不變,考慮水源井泵與輸水干管聯(lián)成一體后相互間的不利影響,本次設(shè)計(jì)在水源各支管匯入干管前,在S303宜定線路邊修建一座集水池。將水源井按照地面高度分為兩種,需要加壓至集水池和提升至現(xiàn)狀地面線后自流進(jìn)入集水池兩條線路。方案比較詳見表1。

        表1 集水池方案與井泵直接加壓方案比較

        井泵直接加壓方案由水源地各井泵加壓后,通過支管直接進(jìn)入輸水干管,該方案優(yōu)點(diǎn)是省去了集水池,既減少了占地面積,又節(jié)約了投資,降低了后期運(yùn)行成本,最大限度利用了井泵抽水的特點(diǎn);缺點(diǎn)是20臺(tái)井泵多泵并聯(lián),通過輸水干管聯(lián)成一個(gè)整體,每個(gè)管道匯流節(jié)點(diǎn)間壓力的瞬間不平衡,影響管道水流流態(tài)及系統(tǒng)中其他井泵的工作狀態(tài),降低井泵機(jī)組的效率,且對(duì)井泵水源區(qū)的運(yùn)行管理要求較高。集水池方案即在井泵與輸水干管之間適當(dāng)位置設(shè)置一座集水池,將水源井泵與輸水干管分成兩個(gè)系統(tǒng),互不干擾,且集水池具有穩(wěn)流、調(diào)壓等優(yōu)點(diǎn)。通過綜合比較,薛岔水源地20眼管井集水方式選擇集水池方案。

        2 水源地集水管線方案

        結(jié)合水源地地形地貌和水源地井群集水方案,在分水嶺以西老宜定公路(S303)稍溝峁段左側(cè)臺(tái)塬,地面高程1 560~1 563 m,地勢(shì)平坦,交通便利,新建1座1 500 m3集水池,該集水池以平壓匯流為主,兼有調(diào)蓄供水(高位水池)的作用,使薛岔水源地20眼管井通過集水管網(wǎng)匯集到集水池后重力輸水至吳起縣凈水廠。初步擬定集水管網(wǎng)布設(shè)方案是各管井通過2條枝狀集水干管、7條支管匯入集水池,其中分水嶺以東布設(shè)的2條集水干管(1條重力、1條壓力)如何進(jìn)入分水嶺以西的集水池,集水管線有隧洞和埋管兩種方案。

        2.1 方案一:隧洞方案

        分水嶺以東的各管井通過2條集水干管以隧洞的型式穿越分水嶺,并最終匯入集水池。隧洞方案優(yōu)點(diǎn)是通過隧洞穿越分水嶺,管線短且直,縱向管線平順,井泵揚(yáng)程低,整個(gè)管線管壓低,水損小,能源損耗少。缺點(diǎn)是需建一條約1.0 km長的隧洞,建設(shè)投資大,施工工期長,尤其是隧洞工程施工成為本工程線路的關(guān)鍵點(diǎn)。

        2.2 方案二:埋管方案

        利用原S303省道翻越大路溝分水嶺的老盤山公路,各管井輸水管線沿老公路,經(jīng)埋墳咀、小蒜地臺(tái)至大崾崄道班、翻越分水嶺,管線再沿大崾崄坡面脊梁小路敷設(shè)至稍溝峁,最終匯入集水池。埋管方案優(yōu)點(diǎn):井水從張家洼水源收集至集水干管后,直接抽水至老公路沿線的高地(小蒜地臺(tái)1 655 m),以后重力流與薛岔水源地干管銜接。其優(yōu)點(diǎn)是管線沿公路邊鋪設(shè),施工簡單、交通及檢修維護(hù)方便;缺點(diǎn)是線路平面彎道多,縱向起伏大,尤其是管線沿大崾崄坡面脊梁小路敷設(shè)段,坡面陡峻,小路蜿蜒曲折,坡面多見溝頭跌水,切溝沖蝕劇烈,溝頭溯源沖刷及溝岸向兩邊擴(kuò)張甚為劇烈,崩塌及小范圍滑坡不斷,對(duì)管道的安全威脅大,有邊坡穩(wěn)定問題,且難于處理,同時(shí)由于高地位置高程過高,導(dǎo)致抽水井泵揚(yáng)程過高,加壓段管道壓力過大。重力流段水頭富裕過大,管道壓力亦高,必須安裝減壓閥消減多余水頭,造成能源浪費(fèi)大。具體方案比較詳見表2。

        由比較表可以看出,兩方案均可滿足輸水要求,各有優(yōu)缺點(diǎn),隧洞方案井泵揚(yáng)程低、線路段,水力銜接條件較好,但管線須穿越一段隧洞;埋管方案井泵揚(yáng)程高,能耗大,管道管壓大,管線長、平面彎道多,水力銜接條件不好,大崾崄段管線處理難度大,綜合該處的工程地質(zhì)、運(yùn)行、施工等條件,推薦隧洞方案。

        表2 水源集水工程線路比較表

        3 結(jié)語

        吳起縣薛岔水源地供水工程水源集水方案通過對(duì)20眼管井集水方式和集水管線方案綜合比較,薛岔水源地地下水源工程集水方案為:薛岔水源地以大路溝梁為分水嶺,東、西兩側(cè)地形漸低,在分水嶺以西的老宜定公路(S303)稍溝峁段左側(cè)臺(tái)塬新建1座1 500 m3集水池,水源地20眼管井通過2條枝狀集水干管和7條支管匯入集水池,其中分水嶺以東布設(shè)的2條集水管道以隧洞的型式穿越分水嶺,并最終匯入集水池。該集水池以平壓匯流為主,兼有調(diào)蓄供水(高位水池)的作用,使薛岔水源地20眼管井通過集水管網(wǎng)匯集到集水池后重力輸水至吳起縣凈水廠。該水源工程集水方案有效地解決了多水源管井泵供水穩(wěn)流調(diào)壓及能耗大,水力銜接條件不好等問題,保障了吳起縣城供水安全。

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