垂直粗過濾水源井在相邸水廠的應用

莊 偉，趙東方，魯 偉

（1.莒南縣水務發(fā)展集團有限公司，山東 莒南 276600；2.莒南縣興禹水利建筑工程有限公司，山東 莒南 276600）

黨的十九大以來，習近平總書記站在黨和國家事業(yè)發(fā)展全局的戰(zhàn)略高度，對水的問題多次發(fā)表重要論述，明確要求不能把飲水不安全帶入小康社會；李克強總理強調(diào)，要讓所有農(nóng)村居民都能喝上干凈的水。這為解決農(nóng)村飲水安全問題指明了方向，提供了遵循。2018 年 10 月 11 日，水利部、國務院扶貧辦、衛(wèi)生健康委聯(lián)合召開了實施水利扶貧三年行動暨堅決打贏農(nóng)村飲水安全脫貧攻堅戰(zhàn)視頻會，要求各地高度重視，狠抓工程建設，強化運行管護，到2020 年全面解決貧困人口飲水安全問題。為此，山東省決定啟動實施農(nóng)村飲水安全兩年攻堅行動，計劃從2019 年開始，利用兩年時間，全面解決好農(nóng)村地區(qū)飲水不安全問題。莒南縣委、縣政府對此十分重視，多次召開全縣鎮(zhèn)（街）政府有關負責人、莒南縣水利局、鎮(zhèn)（街）水利服務中心、集中供水水廠有關人員會議，布置加大力度搞好項目規(guī)劃，組織專業(yè)技術組開展從水源到水廠到輸供水管網(wǎng)及村內(nèi)供水到戶等全方位調(diào)查研究。進行方案比較，尋求最佳供水方案。

1 莒南縣農(nóng)村飲水安全概況

莒南縣是個農(nóng)業(yè)大縣，自2005 年國家實施農(nóng)村飲水安全工程建設以來，莒南縣以統(tǒng)籌城鄉(xiāng)為指導思想和近、中、長期規(guī)劃統(tǒng)一安排，制定農(nóng)村飲水安全“十二五”規(guī)劃，目前已建設5 處規(guī)?；r(nóng)村集中供水廠，基本建成全縣農(nóng)村飲水安全供水網(wǎng)，截至2018 年底，全縣已解決農(nóng)村飲水安全 481 個自然村、19.5 萬戶、61.4 萬人；其中水廠集中供水 410 自然村、16.7 萬戶、52.5 萬人；全縣農(nóng)村自來水普及率達84.05%。自來水工程大部分運行狀況良好。

由于前幾年，尤其是2005 年以前建設的農(nóng)村自來水工程規(guī)模小、標準低、輸供水管道嚴重老化，以及管理不善等原因，導致了部分規(guī)模較小的村自供水工程停運或報廢；部分工程非正常運行，嚴重制約了莒南縣經(jīng)濟社會發(fā)展和人民生活水平提高。

經(jīng)統(tǒng)計分析莒南縣農(nóng)村自來水存在的主要問題是：供水范圍及規(guī)模尚未達到規(guī)劃指標；供水水廠水資源取自河邊井、小型水庫、水資源量不足、水質(zhì)較差；水廠供水量不滿足日益增加的需水要求。

為深入貫徹落實黨的十九大和習近平總書記、李克強總理關于水利工作重要講話精神，遵循“節(jié)水優(yōu)先、空間均衡、系統(tǒng)治理、兩手發(fā)力”的新時期治水思路，按照統(tǒng)籌城鄉(xiāng)發(fā)展和全面建成小康社會對農(nóng)村飲水安全的總體要求，順應農(nóng)村居民對改善飲水條件的迫切需求，注重輕重緩急、遠近結(jié)合、量力而行、可持續(xù)的原則，莒南縣采取管網(wǎng)延伸、新建擴建、配套改造、聯(lián)村聯(lián)網(wǎng)等方式，進一步提高農(nóng)村飲水安全的集中供水率、自來水普及率、水質(zhì)達標率、供水保證率和大力提高工程運行管理水平，建立“從源頭到龍頭”的農(nóng)村飲水安全工程建設和運行管護體制，以安全供水和供安全水為目標，以維持工程長效運行為核心，城鄉(xiāng)統(tǒng)籌，突出重點，規(guī)模發(fā)展，注重水質(zhì)，完善機制，強化監(jiān)管，技術創(chuàng)新，信息帶動，建設城鄉(xiāng)一體、標準較高、運營有力、監(jiān)管到位的農(nóng)村飲水安全工程和長效運行機制，從根本上解決農(nóng)村飲水不安全問題，保障人民的生命健康，促進農(nóng)村經(jīng)濟社會和諧發(fā)展。

在2019 年農(nóng)村飲水安全兩年攻堅行動中，要達到農(nóng)村飲水的水源保證率、水質(zhì)達標率、自來水普及率均符合要求，關鍵是水資源，只要水資源有保障，其他指標均可靠人為能力達標。因此必須在尋找安全合理的水源及原水水質(zhì)上下功夫。

對作為人畜飲用水的原水水質(zhì)要求應該是無懸浮物，如泥沙、水草、藻類等；無膠體、如黏土、硅酸膠體、腐殖質(zhì)膠體等；無溶解物質(zhì)，如各類鹽類及其他溶解有機物等。

2 垂直過濾水源井實例分析

莒南縣位于魯東南低山丘陵區(qū)，水資源貧乏、尤其是地下水資源更是缺乏，據(jù)資料記載，地表水資源，多年平均徑流深302 mm，保證率P=95%時，僅為108 mm；地下水資源多年平均可開采模數(shù)5.48 萬m3/a·km2，山丘區(qū)多為碎霄巖裂隙水，單井涌水量小于500 m3/d。

為保證農(nóng)村飲用水水質(zhì)安全及聯(lián)村聯(lián)網(wǎng)供水，逐步做到農(nóng)村飲水城市化，全縣規(guī)劃設計七個集中水質(zhì)凈化供水廠，采用模塊化水質(zhì)處理，原水水源量必須滿足水處理廠的水質(zhì)處理量的要求，才能滿足集中聯(lián)網(wǎng)供水的要求，因此選取水源地是建設水廠的先決條件，其中相邸水廠設計水質(zhì)凈化處理能力為15 000 m3/d，要求水源井供水量大于620 m3/h，經(jīng)多方案論證分析，水源選在相邸水庫，為充分挖掘地下水資源，水庫地表水資源做補充，水源井選擇在相邸水庫大壩下游龍王河岸灘，該河段緊靠嶺坡，是相邸水庫溢洪道出口與河道連接處，河床砂礫覆蓋層不足1.0 m，覆蓋層以下為堅硬的花崗片麻巖，因此，受地形地質(zhì)條件限制，建輻射井不行，建滲渠集水井，正處于溢洪道入河口、河床巖石裸露，建滲渠抗御不了溢洪道泄洪時沖刷；建管井受水文地質(zhì)條件限制；經(jīng)多方案比較，最后確定建大口井。但是，憑借該處原建大口井多年涌水量情況，僅靠地下潛水不能滿足擴建后的水凈化廠原水量供水要求，為利用水庫水作為水源，設計大口井為垂直粗過濾水源井，即大口井下部靠地下潛層水涌水，水量不足部分靠地表水過濾入井，達到水質(zhì)凈化廠的用水量要求。

一般水源井引入地表水時，采用水平方向過濾水中雜質(zhì)，即自井壁向外由大石子、中石子、小石子、粗砂一層一層的包井一圈，這種方法因是濾料垂直鋪筑，極易造成濾料混雜、級配紊亂，起不到真正的過濾作用，同時濾料被雜物堵塞后，流量不斷降低，水質(zhì)不斷退化，濾料不易清除更換，年長日久水質(zhì)、水量無保障。

為改變這種狀況，又可以采用小型機械更換濾料，做到濾水量不減、濾水水質(zhì)保持達標，永保水源井水質(zhì)水量滿足要求，大口井設計為長方形，平面尺寸寬×長=16×32 m，其結(jié)構(gòu)形式為井下部深4 m 采用砌石或混凝土井壁，地下潛水由井底涌流，井上部設計一圈渡槽式的濾水槽，借鑒混凝、沉淀、過濾的水質(zhì)處理工藝流程，設計濾槽凈寬1 500 mm、槽深1 500 mm，槽壁厚800 mm（方便中型挖掘機在槽上行走，達到清換濾料目的），設計槽底為鋼筋混凝土多孔板，孔徑20 mm，間距60 mm。梅花排列；濾水槽底板以上按粒徑20～30 mm 花崗巖中石子300 mm 厚、粒徑10～5 mm花崗巖小石子350 mm 厚、粒徑5～2.5 mm 石英砂300 mm 厚，槽內(nèi)自流引入地表水，設計水深300 mm，采用漫流垂直過濾。

3 結(jié) 語

垂直過濾水源井比一般水平過濾大口井具有三大優(yōu)點：

1）能清除地表水中雜物，保持水質(zhì)潔清，可充分利用地表水資源用于飲水水源。

2）節(jié)約能源，原水水質(zhì)達標，模塊化水凈化處理能耗可大大降低，節(jié)能15%以上。

3）可實現(xiàn)機械化更換濾料，一勞永易達到水質(zhì)達標，水量滿足需求的目的。