齊文舉，李占東

（陜西省吳起縣水務(wù)局，陜西 吳起 717600）

吳起縣位于黃土高原的腹地，屬陜北黃土高原丘陵溝壑區(qū)，區(qū)域降水量偏少，地下水中Cr6＋不斷檢測(cè)出且含量逐年遞增，加之近年來(lái)，隨著能源經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，因此資源性缺水和水質(zhì)型缺水問(wèn)題已成為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)進(jìn)一步發(fā)展的“瓶頸”。為解決縣城居民生活用水問(wèn)題，吳起縣在努力挖潛的同時(shí)積極開(kāi)展水資源普查工作，選定薛岔地下水為縣城供水的主要水源地，設(shè)計(jì)日可供水量為7000 m3/d，基本可滿(mǎn)足縣城居民生活用水需求。

該供水工程主要由水源地集水工程(20眼水井)，輸配水管道工程、以及縣城水廠等單項(xiàng)工程組成。鑒于工程水源為地下水，水源地建設(shè)方案的合理性就成為本工程的難點(diǎn)和重點(diǎn)，關(guān)系到工程后期運(yùn)行管理的成本問(wèn)題。

1 水源地井群建設(shè)方案

1.1 水源地概況

吳起薛岔水源地范圍位于吳起縣縣界范圍內(nèi)的薛岔鄉(xiāng)薛岔林場(chǎng)～大路溝隧洞東端張家洼段，東西長(zhǎng)7 km，南北寬3 km，開(kāi)采區(qū)面積21 km2。區(qū)內(nèi)溝壑林立，地形破碎，橫跨洛河和周河流域分水嶺，地形地質(zhì)復(fù)雜，海拔在1300 m～1790 m之間，垂直落差較較大。開(kāi)采范圍內(nèi)洛河組含水層厚度為300 m～350 m，水位埋深 85 m～260 m，單井涌水量 500 m3/d～3000 m3/d，礦化度一般為1.1 g/L～1.3 g/L，水量豐富，水質(zhì)較為穩(wěn)定。

本工程設(shè)計(jì)以管井采取白堊系洛河組地下水為主，環(huán)河組次之。本工程共布設(shè)20眼管井（其中水源井17眼、監(jiān)測(cè)井3眼）。其中位于山上的15眼水源井深度750 m～850 m，位于川道的5眼水源井深度650 m～850 m。

1.2 地下水開(kāi)采方案

根據(jù)水源地水文地質(zhì)條件分析，區(qū)內(nèi)主要開(kāi)采層位為白堊系洛河組砂巖，次開(kāi)采層位為白堊系環(huán)河組砂巖。采用平均布井方式開(kāi)采區(qū)內(nèi)地下水。從水源地水化學(xué)資料和地質(zhì)資料分析，為確保單井出水能力，同時(shí)考慮到生活飲用水的安全，布井區(qū)選擇在含水層厚度大，補(bǔ)給條件較好、地下水水質(zhì)較好，六價(jià)鉻含量較低的薛岔到宋莊溝谷地段。

據(jù)抽水試驗(yàn)資料，確定各方案開(kāi)采井抽水量為250m3/d～1157m3/d，井間距1 km。考慮到臨縣水資源的相關(guān)問(wèn)題，共設(shè)計(jì)三種開(kāi)采方案，見(jiàn)表1。

表1 開(kāi)采方案下水位降預(yù)測(cè)統(tǒng)計(jì)表

考慮地下水開(kāi)采引起的地下水位下降、河川基流量衰減、現(xiàn)狀地下水開(kāi)采量等因素，開(kāi)采方案中第一種方案對(duì)水源地地下水流暢影響較小，但開(kāi)采方案三隨著開(kāi)采時(shí)間的增加，對(duì)水源地地下水流場(chǎng)影響越大，開(kāi)采井孔內(nèi)降深也接近開(kāi)采層含水層厚度的1/2，使得降落漏斗面積會(huì)不斷增大，綜合兩者建議選擇方案二作為水源地開(kāi)采設(shè)計(jì)方案，能使得開(kāi)采量得到保證的同時(shí)，不會(huì)加大降落漏斗影響范圍，由于開(kāi)采量大部分來(lái)源于地下水存儲(chǔ)量，隨著地下水的開(kāi)采時(shí)間的增加，降落漏斗面積會(huì)愈來(lái)愈大，但考慮到飲用水安全和生活用水的緊缺，可考慮動(dòng)用地下水儲(chǔ)存量，同時(shí)建議適當(dāng)關(guān)閉部分現(xiàn)有開(kāi)采井，以保證水源地開(kāi)采井的正常運(yùn)行。因此，推薦方案Ⅱ設(shè)計(jì)的7000 m3/d開(kāi)采量作為薛岔水源地的可采資源量。

2 水源地集水系統(tǒng)方案

2.1 井群集水方案

鑒于水源地面積大，抽水井點(diǎn)多，區(qū)內(nèi)地形地質(zhì)復(fù)雜多變，本次設(shè)計(jì)采用分區(qū)集水系統(tǒng)，擬在水源地規(guī)劃建設(shè)一座蓄水池，作為水源地井群的集水設(shè)施，其高程上滿(mǎn)足工程后續(xù)輸配水管道重力自流的要求的基礎(chǔ)上，將抽水管井按照井口高程劃分為高、低兩個(gè)集水管網(wǎng)。高區(qū)系統(tǒng)主要解決位于梁峁上的11眼水井集水問(wèn)題，井口以后輸水為重力流；低區(qū)系統(tǒng)主要解決位于川道的6眼水井集水問(wèn)題，井口以后輸水為壓力流。

水源地集水系統(tǒng)總體方案具體如下:在區(qū)域分水嶺以西——大路溝隧洞出口設(shè)置1座集水池（1500 m3調(diào)蓄水池），水池設(shè)計(jì)平均水位1560 m，各管井通過(guò)2條枝狀集水管網(wǎng)、7條支管匯入集水池，其中分水嶺以東布設(shè)2條集水管網(wǎng)（1條重力、1條壓力），分水嶺以西布設(shè)1條集水管網(wǎng)（重力）；分水嶺以東的2條集水管道以隧洞的型式穿越分水領(lǐng)，并最終匯入集水池。集水池以后的2口井（XK8，WS12）直接匯入輸水主干管。

圖1 水源地井群集水系統(tǒng)平面布置圖

2.2 集水系統(tǒng)水力計(jì)算

考慮到水源地井群的各個(gè)水源井的位置、高程、靜水位、動(dòng)水位以及集水池位置，本次水源地的集水系統(tǒng)按照管井抽水和集水管網(wǎng)兩部分獨(dú)立計(jì)算。

2.2.1 計(jì)算原則

首先確定各個(gè)水源井與集水池的高程相對(duì)位置，分重力輸水和壓力輸水兩條集水系統(tǒng)?？紤]將位于梁峁且高于集水池的水源井采用重力自流的方式輸水至水源地蓄水池（1500 m3），將位于川道且低于集水池的水源井考慮采用水泵直接抽水至自流水源地蓄水池（1500 m3），這樣水源地集水管網(wǎng)形成兩條集水干管（一條重力集水干管、1條壓力集水干管）。

2.2.2 計(jì)算方法

針對(duì)不同的集水方式，重力集水和壓力集水采用不同的計(jì)算方法。壓力集水系統(tǒng)按照多泵并聯(lián)方案進(jìn)行壓力集水管網(wǎng)計(jì)算。重力集水系統(tǒng)采用單泵抽水至管路最高點(diǎn)，之后為重力自流至重力集水管網(wǎng)。管井抽水及集水管網(wǎng)的水力計(jì)算按照《室外給水設(shè)計(jì)規(guī)范》和《泵站設(shè)計(jì)規(guī)范》推薦的要求進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)各個(gè)管井的位置、井深、特征水位，集水管網(wǎng)、集水池位置及高程，確定各個(gè)水源井水泵和集水管網(wǎng)的裝機(jī)容量、干支管管徑。具體計(jì)算方法如下：

2.2.3 井泵設(shè)計(jì)

水源地20眼管井，分布于薛岔溝兩岸。管井井泵抽水至輸水干管，管井取水水位按最低動(dòng)水位確定，根據(jù)水文地質(zhì)資料，井泵總揚(yáng)程計(jì)算式為：

式中，H為水泵設(shè)計(jì)揚(yáng)程（m）；△t為各井口經(jīng)水力計(jì)算需要的水頭（m）；△d為井動(dòng)水位變化值（m），由西安地質(zhì)礦產(chǎn)研究所《水文地質(zhì)勘查報(bào)告》查得；hs為深井出水管路損失，（m）；Hc為地下水埋深（m）。

經(jīng)計(jì)算，水源管井20臺(tái)井泵總揚(yáng)程為219 m～417 m，水泵的揚(yáng)程相差相對(duì)較大，水源管井布置分散，為充分發(fā)揮水泵的效率，降低能耗，根據(jù)不同抽水揚(yáng)程選配裝置功率為55 kW和75 kW的兩種潛水井泵。

2.2.4 集水管網(wǎng)管徑

本次集水系統(tǒng)管網(wǎng)水力計(jì)算的基本理論仍采用《室外給水設(shè)計(jì)規(guī)范》推薦采用的海森威廉公式。經(jīng)計(jì)算，支線(xiàn)管道選用為dn110～DN160的1.6MPaPE管，干管采用選用為dn200～DN250的1.6MPaPE管，

3 結(jié)語(yǔ)

本工程水源地為地下水源，該水源地面積為21 km2內(nèi)布置了20眼水源井，加之水源地為黃土梁峁溝壑區(qū)，地勢(shì)北高南低，四周高中間低，地形支離破碎，川道縱橫交錯(cuò)。為解決黃土丘陵溝壑區(qū)的井群集水問(wèn)題，在建設(shè)過(guò)程采用等壓線(xiàn)法，合適選取的虛擬水平面，充分利用水源井潛水泵的抽水揚(yáng)程，實(shí)現(xiàn)集水管網(wǎng)采用分區(qū)分壓的設(shè)計(jì)思路，使水源集水系統(tǒng)的工程方案實(shí)現(xiàn)技術(shù)安全可靠，經(jīng)濟(jì)合理可行，管理運(yùn)行便捷，使整個(gè)吳起縣城供水工程實(shí)現(xiàn)重力流供水到戶(hù)。