丹鳳縣武關鎮(zhèn)供水工程取水分析及方案比選

劉濤莉

（丹鳳縣水利局，陜西 丹鳳 726200）

1 概況

丹鳳縣武關鎮(zhèn)供水工程位于丹鳳縣武關鎮(zhèn)東南處，供水規(guī)模為Ⅲ型，供水對象為武關鎮(zhèn)全鎮(zhèn)人口，人口預計到設計水平年2025 年人口約為10460 人，重要性分類為一般，對應的工程等別確定為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，次要建筑物為5 級；臨時建筑物按5 級設計；建筑物洪水標準為：設計洪水標準取10 年一遇設計，校核洪水標準取30 年一遇標準。

2 設計水平年受水區(qū)需水量

根據(jù)《村鎮(zhèn)供水工程設計規(guī)范》（SL 687-2014），根據(jù)當?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），預測成果見表1。根據(jù)表1，設計水平年受水區(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m3，確定本工程供水規(guī)模為1400 m3/d。

表1 設計水平年常規(guī)需水量預測成果表

3 水源選擇

3.1 地表水源

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

表2 受水區(qū)周邊主要河流參數(shù)統(tǒng)計表

圖1 武關鎮(zhèn)周邊水系及水源分布圖

受水區(qū)武關鎮(zhèn)和各備選水源的相對位置關系為：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，武關河從受水區(qū)穿過。各水源的取水低壩位置必須滿足相應的高程要求，同時，四個備選水源中武關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

地下水的補給主要來源大氣降水和地表水，其次灌溉用水的滲入補給。區(qū)內(nèi)降水量相對集中，季節(jié)性和地區(qū)性差異比較明顯。地下水的補給靠武關河以及主要支溝水流通過入滲補給于松散層孔隙中。區(qū)內(nèi)地下水的流向與地形基本一致，即自東西兩側流向武關河河床?；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移，又由階地后緣向階地前緣運移，最終以地下潛流形式排入主河流。

經(jīng)勘測，地下水埋深較淺，含水層滲透能力強，采用大口井型式便于開采、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)過水力計算擬定在武關鎮(zhèn)上游武關河13.359 km 處經(jīng)新建取水建筑物取水后，輸水管線沿武關河兩岸布置，重力輸水至新建水廠。主要建設內(nèi)容為：新建取水低壩一座，鋪設輸水管線全長13.359 km。

（2）大口井泵站提水方案

該方案在進鎮(zhèn)武關河橋下游新建大口井取水，考慮到水凈化工藝預留水頭20 m，本次首先利用潛水泵提水至水源東側山坡新建50 m3高位蓄水池內(nèi)，經(jīng)過穩(wěn)壓后修建重力自流輸水管線至新建水廠內(nèi)（保證末端預留水頭20 m，滿足凈水設備需要），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（一用一備），新建50 m3高位蓄水池一座，鋪設輸水管線總長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 供水量分析計算

根據(jù)擬定的供水范圍，供水對象年需水量36 萬m3，受水區(qū)供水對象需水過程見表3。

表3 受水區(qū)供水對象需水過程

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m3。

5.1.2 可引水量計算

引水量計算方法：當天然徑流量扣除生態(tài)基流3.65 萬m3，若大于需引水量（1400 m3/d）按所需水量引取，小于需引水量按實際水量引取。選取來水保證率為95%的典型年計算出典型年的可引水量，計算結果見表4。

表4 低壩工程引水量計算成果表（保證率為95%） 單位：萬m3

設計水平年（2025 年）受水區(qū)（95%）時，低壩全年可引水量為2249 萬m3。由表3 和表4 對比分析可知，設計水平年（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，且各個月份也能滿足。

5.2 大口井取水可供水量分析計算

大口井補水水源主要為武關河干流地表水的側向補給和降雨補給。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，最下部為角巖化板巖夾砂質(zhì)灰?guī)r，巖石呈中硬～堅硬，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，井壁與井底同時進水，砂卵石層下為基巖，本次設計井底距離不透水層2 m，大口井出水量根據(jù)《給水排水設計手冊》第三冊公式進行計算。

式中：Q 為井的出水量，m3/d；S 為為出水量為Q 時，井的水位降落，取2 m；K 為滲透系數(shù)，根據(jù)地勘結果，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)設計手冊，采用公式計算的出水量較實際出水量大5%～10%，故大口井實際出水量約為1200 m3/d，小于本次供水設計規(guī)模1400 m3/d，布設兩眼可滿足常規(guī)需水要求。

6 取水方案選擇

對取水方案進行比較，一個為重力自流輸水，一個為水泵提水，取水樞紐和輸水管線長度不同：方案一管線長度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 萬元。方案二新建大口井2 座，管線長度0.655 km，總投資90.57 萬元。

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

方案二優(yōu)點是工程投資較小，建筑物布置集中，管理運行方便；缺點是泵站管理需要專業(yè)人員，日常運行電費和維護費用高。

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題，修建攔河壩取用地表水所需輸水管線較長，運行管理不便，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，從各水源取水技術方案的可行性、工程投資以及運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 結語

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