薛長青

(陜西水環(huán)境工程勘測設(shè)計研究院，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臺井泵多泵并聯(lián)，通過輸水干管聯(lián)成一個整體，每個管道匯流節(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)臺塬，地面高程1 560～1 563 m，地勢平坦，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，對管道的安全威脅大，有邊坡穩(wěn)定問題，且難于處理，同時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。