劉濤莉

（丹鳳縣水利局，陜西 丹鳳 726200）

1 概況

丹鳳縣武關(guān)鎮(zhèn)供水工程位于丹鳳縣武關(guān)鎮(zhèn)東南處，供水規(guī)模為Ⅲ型，供水對(duì)象為武關(guān)鎮(zhèn)全鎮(zhèn)人口，人口預(yù)計(jì)到設(shè)計(jì)水平年2025 年人口約為10460 人，重要性分類為一般，對(duì)應(yīng)的工程等別確定為Ⅴ等?。?）型工程；永性建筑物按其工程等別劃分為主要建筑物5 級(jí)，次要建筑物為5 級(jí)；臨時(shí)建筑物按5 級(jí)設(shè)計(jì)；建筑物洪水標(biāo)準(zhǔn)為：設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)取10 年一遇設(shè)計(jì)，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)取30 年一遇標(biāo)準(zhǔn)。

2 設(shè)計(jì)水平年受水區(qū)需水量

根據(jù)《村鎮(zhèn)供水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL 687-2014），根據(jù)當(dāng)?shù)赜盟秸{(diào)查，綜合確定城鎮(zhèn)人口生活用水定額最高日需水量為100 L/（人·d），農(nóng)村為70 L/（人·d），預(yù)測(cè)成果見(jiàn)表1。根據(jù)表1，設(shè)計(jì)水平年受水區(qū)最高日需水量為1397 m3，日變化系數(shù)取1.4，年需水量為36 萬(wàn)m3，確定本工程供水規(guī)模為1400 m3/d。

表1 設(shè)計(jì)水平年常規(guī)需水量預(yù)測(cè)成果表

3 水源選擇

3.1 地表水源

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，受水區(qū)周邊可選地表水水源為武關(guān)河及峽河、鐵河、趙川河等支流的地表水，主要特征參數(shù)見(jiàn)表2。受水區(qū)周邊水系及水源分布見(jiàn)圖1。

表2 受水區(qū)周邊主要河流參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

圖1 武關(guān)鎮(zhèn)周邊水系及水源分布圖

受水區(qū)武關(guān)鎮(zhèn)和各備選水源的相對(duì)位置關(guān)系為：距峽河匯流口25 km，距趙川河匯流口15 km，距鐵河匯流口3.4 km，武關(guān)河從受水區(qū)穿過(guò)。各水源的取水低壩位置必須滿足相應(yīng)的高程要求，同時(shí)，四個(gè)備選水源中武關(guān)河的控制流域面積最大，其可供水量和供水保證率也最高。故武關(guān)河地表水可作為本次供水工程地表水源。

3.2 地下水水源

地下水的補(bǔ)給主要來(lái)源大氣降水和地表水，其次灌溉用水的滲入補(bǔ)給。區(qū)內(nèi)降水量相對(duì)集中，季節(jié)性和地區(qū)性差異比較明顯。地下水的補(bǔ)給靠武關(guān)河以及主要支溝水流通過(guò)入滲補(bǔ)給于松散層孔隙中。區(qū)內(nèi)地下水的流向與地形基本一致，即自東西兩側(cè)流向武關(guān)河河床?；鶐r裂隙水流向隨地形變化而變化，具有多向性和多樣性，以滲流或泉水的形式向臨近溝谷排泄。第四系孔隙水徑流方向由高階地向低階地運(yùn)移，又由階地后緣向階地前緣運(yùn)移，最終以地下潛流形式排入主河流。

經(jīng)勘測(cè)，地下水埋深較淺，含水層滲透能力強(qiáng)，采用大口井型式便于開(kāi)采、出水量大，而且水質(zhì)良好，也可作為本次供水工程水源使用。

4 取水方案

擬建武關(guān)鎮(zhèn)水廠地面高程約為532.00 m，根據(jù)工程區(qū)現(xiàn)狀，提出重力輸水和新建泵站提水兩種方案進(jìn)行比較。

（1）低壩重力輸水方案

根據(jù)供水規(guī)模，初擬管徑，經(jīng)過(guò)水力計(jì)算擬定在武關(guān)鎮(zhèn)上游武關(guān)河13.359 km 處經(jīng)新建取水建筑物取水后，輸水管線沿武關(guān)河兩岸布置，重力輸水至新建水廠。主要建設(shè)內(nèi)容為：新建取水低壩一座，鋪設(shè)輸水管線全長(zhǎng)13.359 km。

（2）大口井泵站提水方案

該方案在進(jìn)鎮(zhèn)武關(guān)河橋下游新建大口井取水，考慮到水凈化工藝預(yù)留水頭20 m，本次首先利用潛水泵提水至水源東側(cè)山坡新建50 m3高位蓄水池內(nèi)，經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓后修建重力自流輸水管線至新建水廠內(nèi)（保證末端預(yù)留水頭20 m，滿足凈水設(shè)備需要），水經(jīng)凈化消毒后輸送至鎮(zhèn)區(qū)各用戶。

輸水工程主要建設(shè)內(nèi)容為：新建大口井2 座，井內(nèi)各安裝150QJ32-77 型潛水泵兩臺(tái)（一用一備），新建50 m3高位蓄水池一座，鋪設(shè)輸水管線總長(zhǎng)655 m，其中大口井至高位蓄水池間405 m，蓄水池至水廠間管線250 m。

5 供水量分析計(jì)算

根據(jù)擬定的供水范圍，供水對(duì)象年需水量36 萬(wàn)m3，受水區(qū)供水對(duì)象需水過(guò)程見(jiàn)表3。

表3 受水區(qū)供水對(duì)象需水過(guò)程

5.1 低壩工程處可供水量分析

5.1.1 生態(tài)基流

低壩工程處多年平均徑流量為1.33 億m3，生態(tài)基流取多年平均徑流量的10%，日生態(tài)基流水量為3.65 萬(wàn)m3。

5.1.2 可引水量計(jì)算

引水量計(jì)算方法：當(dāng)天然徑流量扣除生態(tài)基流3.65 萬(wàn)m3，若大于需引水量（1400 m3/d）按所需水量引取，小于需引水量按實(shí)際水量引取。選取來(lái)水保證率為95%的典型年計(jì)算出典型年的可引水量，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 低壩工程引水量計(jì)算成果表（保證率為95%） 單位：萬(wàn)m3

設(shè)計(jì)水平年（2025 年）受水區(qū)（95%）時(shí)，低壩全年可引水量為2249 萬(wàn)m3。由表3 和表4 對(duì)比分析可知，設(shè)計(jì)水平年（2025 年）受水區(qū)（95%），低壩年可引水量能滿足受水區(qū)需水要求，且各個(gè)月份也能滿足。

5.2 大口井取水可供水量分析計(jì)算

大口井補(bǔ)水水源主要為武關(guān)河干流地表水的側(cè)向補(bǔ)給和降雨補(bǔ)給。擬建大口井處地層為：地表為碎石粘土，層厚1.50 m～2.50 m，下部為砂卵（礫）石層，層厚6.00 m～12.00 m，稍密～密實(shí)，最下部為角巖化板巖夾砂質(zhì)灰?guī)r，巖石呈中硬～堅(jiān)硬，地下水位位于基巖面以上。含水層為第四系砂礫石、砂卵石和碎、礫石粉質(zhì)粘土等，含水層厚度8 m～12 m，松散層滲透系數(shù)建議值武關(guān)河K=50 m/d～70 m/d。

為保證出水量，本次大口井采用非完整井，井壁與井底同時(shí)進(jìn)水，砂卵石層下為基巖，本次設(shè)計(jì)井底距離不透水層2 m，大口井出水量根據(jù)《給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)》第三冊(cè)公式進(jìn)行計(jì)算。

式中：Q 為井的出水量，m3/d；S 為為出水量為Q 時(shí)，井的水位降落，取2 m；K 為滲透系數(shù)，根據(jù)地勘結(jié)果，取60 m/d；R 為影響半徑，取150 m；h 為井中水位高度取6 m；T 為含水層底板到井底的距離取2 m；r 為井的半徑取2.5 m。

經(jīng)計(jì)算，井徑為5 m，井深12 m的大口井出水量為1322 m3/d，根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)，采用公式計(jì)算的出水量較實(shí)際出水量大5%～10%，故大口井實(shí)際出水量約為1200 m3/d，小于本次供水設(shè)計(jì)規(guī)模1400 m3/d，布設(shè)兩眼可滿足常規(guī)需水要求。

6 取水方案選擇

對(duì)取水方案進(jìn)行比較，一個(gè)為重力自流輸水，一個(gè)為水泵提水，取水樞紐和輸水管線長(zhǎng)度不同：方案一管線長(zhǎng)度13.359 km，新建取水低壩一處，工程建安總投資（水廠之前工程）170.33 萬(wàn)元。方案二新建大口井2 座，管線長(zhǎng)度0.655 km，總投資90.57 萬(wàn)元。

方案一優(yōu)點(diǎn)是利用高差重力輸水無(wú)需專門的提水設(shè)備，管道壓力較低，無(wú)需調(diào)壓設(shè)施，后期運(yùn)行管理費(fèi)用少。缺點(diǎn)是水質(zhì)和水量受季節(jié)性影響比較大，管線較長(zhǎng)，工程一次投資比較高，工程占線長(zhǎng)，施工協(xié)調(diào)難度大。而且取水樞紐及管線距離水廠較遠(yuǎn)，給運(yùn)行管理造成不便，維護(hù)成本較大。

方案二優(yōu)點(diǎn)是工程投資較小，建筑物布置集中，管理運(yùn)行方便；缺點(diǎn)是泵站管理需要專業(yè)人員，日常運(yùn)行電費(fèi)和維護(hù)費(fèi)用高。

從水量上看，修建攔河低壩重力輸水及河漫灘修建大口井均可滿足95%保證率下受水區(qū)常規(guī)需水要求，且兩種水源水質(zhì)經(jīng)凈化處理后均可以達(dá)到生活飲用水需求。但由于受水區(qū)高程及水廠控制高程問(wèn)題，修建攔河壩取用地表水所需輸水管線較長(zhǎng)，運(yùn)行管理不便，而大口井位置可根據(jù)水廠位置調(diào)整最小距離，輸水管線短，距離水廠近，可集中管理。

經(jīng)綜合分析，從各水源取水技術(shù)方案的可行性、工程投資以及運(yùn)行管理方面綜合考慮，本次擬推薦采用大口井取用地下水作為本工程的供水水源。

7 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，丹鳳縣武關(guān)鎮(zhèn)供水工程取水方案選擇大口井泵站取水方案，不僅便于管理運(yùn)行，又節(jié)約投資成本，工程布置相對(duì)簡(jiǎn)單，施工方便，施工工期短。