塔城市城鄉(xiāng)一體化飲水鞏固提升工程取水方案比選分析

孫飛飛

(新疆新水建設(shè)工程造價咨詢有限責(zé)任公司，新疆 烏魯木齊 830000)

城鄉(xiāng)供水一體化，是指以縣域為單位、城鄉(xiāng)融合、全民覆蓋，構(gòu)建規(guī)模化供水工程、城市供水管網(wǎng)延伸、小型集中式供水工程、分散式供水工程為一體的供水工程體系和責(zé)任明確的供水工程長效運行管理機制，提升供水保障水平，逐步實現(xiàn)農(nóng)村居民與城市居民共享優(yōu)質(zhì)供水服務(wù)的供水。雖然通過近年來農(nóng)村飲水安全項目的建設(shè)基本解決了農(nóng)村人口飲水安全問題，但相應(yīng)配套設(shè)施和智能化供水，與群眾日益增長的飲水要求仍有一定差距。實施飲水鞏固提升對統(tǒng)籌城鄉(xiāng)經(jīng)濟和社會發(fā)展，快速推進當?shù)爻擎?zhèn)化、工業(yè)化、農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化進程，提高基礎(chǔ)設(shè)施和社會服務(wù)設(shè)施的建設(shè)水平，科學(xué)布局空間資源，加強生態(tài)環(huán)境建設(shè)十分重要[1-3]。

為解決項目區(qū)恰夏鎮(zhèn)、恰合吉牧場、博孜達克農(nóng)場及齊巴爾吉迭新區(qū)等4鄉(xiāng)鎮(zhèn)及30個村4.17萬人、21.39萬頭牲畜的飲水安全問題，修建塔城市錫伯圖片區(qū)城鄉(xiāng)一體化飲水鞏固提升工程項目。項目充分利用地域水資源和現(xiàn)有供水工程建設(shè)成果整合資源，將塔城市恰夏鎮(zhèn)等4個鄉(xiāng)鎮(zhèn)與30個村連片規(guī)模化集中供水，按照群眾飲水需求，統(tǒng)一規(guī)劃，集中連片，使項目區(qū)農(nóng)村飲水安全規(guī)?；l(fā)展、標準化建設(shè)、專業(yè)化管理、準市場運營，可為提升農(nóng)村供水能力、推進城鄉(xiāng)供水一體化建設(shè)提供堅實的基礎(chǔ)。

1 工程概況

塔城市錫伯圖片區(qū)城鄉(xiāng)一體化飲水鞏固提升工程項目區(qū)隸屬于新疆塔城地區(qū)塔城市，項目區(qū)包含恰夏鎮(zhèn)、恰合吉牧場、博孜達克農(nóng)場及齊巴爾吉迭新區(qū)等4鄉(xiāng)鎮(zhèn)及30個村。工程覆蓋總?cè)丝?.17萬人、牲畜21.39萬頭，水廠總供給水量為8648.87m3·d-1。本工程主要建設(shè)內(nèi)容為新建取水口1座、水廠1座、輸水管道約3.84km、新建配水管道117.12km、新建村內(nèi)管道97.40km。

2 供水現(xiàn)狀

已建供水廠及輸配水管網(wǎng)的后期運行維護管理，是保障供水設(shè)施得以持續(xù)造福城鄉(xiāng)居民的重要環(huán)節(jié)。

2.1 已建飲水安全工程現(xiàn)狀

2.1.1 塔城市恰夏鄉(xiāng)及恰合吉牧場飲水安全工程

恰夏鄉(xiāng)及恰合吉牧場飲水安全工程于2007年實施，為集中式供水工程，采用土工膜截潛流重力式供水方式，水源采用錫伯圖河河水，主要任務(wù)是解決1.69萬人、4.86萬頭牲畜的飲水問題，供水規(guī)模為1503.57m3·d-1。因工程運行時間較長，目前存在問題較多。由于渠首上游河道兩岸植被覆蓋率低，春季洪水期間，河道內(nèi)第四系細黏粒含量很重，取水換填區(qū)堵塞嚴重，無法正常取水；水處理設(shè)施處理能力不足，供水水質(zhì)差、水量不足；管道老化嚴重，且部分管道已被道路、林帶及耕地占用，檢修維護十分困難。

2.1.2 塔城市博孜達克農(nóng)場飲水安全工程

博孜達克農(nóng)場飲水安全工程于2015年實施，為集中式供水工程，水源采用地下水。主要任務(wù)是解決博孜達克農(nóng)場共9個村，0.25萬人及1.05萬頭牲畜的飲水問題，供水規(guī)模為490.77m3·d-1。工程取水構(gòu)筑物、調(diào)節(jié)構(gòu)筑物及輸配水管道目前運行情況良好，水源采用地下水，水質(zhì)情況良好，目前存在地下水超采嚴重，供水量不足問題。

2.1.3 塔城市恰夏鎮(zhèn)官店村等5村飲水安全工程

塔城市恰夏鎮(zhèn)官店村等5村飲水安全工程主要任務(wù)是解決0.45萬人及2.27萬頭牲畜的飲水問題，工程總供水量為664.45m3·d-1，采用抽取井水至水塔供水到戶的供水方式。工程目前運行情況良好。

2.1.4 塔城市齊巴爾吉迭牧民定居點飲水安全工程

齊巴爾吉迭牧民定居點飲水安全工程于2007年實施，為集中式供水工程，水源采用地下水。主要任務(wù)是解決齊巴爾吉迭牧民定居點0.6萬人及2.4萬頭牲畜的飲水問題，供水規(guī)模為750.39m3·d-1。存在地下水超采嚴重、供水量不足，輸配水管道老化嚴重、管徑偏小，多數(shù)管道位于道路下方檢修維護困難等問題。

2.2 村內(nèi)管道現(xiàn)狀

根據(jù)調(diào)查情況，項目區(qū)共有30個行政村，其中21個村的村內(nèi)管道是在2010年以前建設(shè)的，普遍存在工程建設(shè)標準低、管道老化、管徑偏小、管道漏損率較高、未配套計量設(shè)施、水表未出戶等問題，且多數(shù)采用地下水供水。

3 水源及取水方式比選分析

3.1 水源選擇

水源地的分布及可供水量，直接影響供水設(shè)施的選擇和布局。工程供水規(guī)模為8648.87m3·d-1，確保4.17萬人、21.39萬頭牲畜的用水需求，供水規(guī)模較大，水源必須有一定的保證率。由于近年來地下水超采量嚴重，地表水作為唯一供水水源。從現(xiàn)場實際調(diào)查及項目區(qū)村鎮(zhèn)的分布情況來看，距項目區(qū)較近的地表水僅有錫伯圖河河水。根據(jù)水文資料分析，錫伯圖河河水主要接受大氣降水、冰雪融水及基巖裂隙水的補給。保證率在P=75%的情況下年徑流量為5153×104m3，P=95%的情況下年徑流量為3757×104m3，而項目區(qū)的年實際需水量約為346×104m3，水量充足，能夠滿足供水要求，且通過水質(zhì)檢測，各項指標完全符合國家《生活飲用水衛(wèi)生標準》(GB/T 5749-2006)規(guī)定。

3.2 已建取水構(gòu)筑物

工程取水口上游現(xiàn)布置2座已建渠首，有塔城市恰夏鎮(zhèn)及恰哈吉牧場飲水安全工程渠首和錫伯圖渠首。

塔城市恰夏鎮(zhèn)及恰哈吉牧場飲水安全工程渠首位于錫伯圖河道內(nèi)，由截潛流工程、水廠、沉淀池、蓄水池及供水管道組成，原渠首主要通過截潛流的方式取水，由于汛期來臨時，錫伯圖河水河道內(nèi)第四系黏粒含量重，汛期洪水過后，取水面堵塞嚴重，導(dǎo)致取水困難，目前已無法正常運行。設(shè)計將原截潛流渠首進行改建，作為備用取水口。

錫伯圖渠首為一底格欄柵壩取水渠首，位于恰夏鎮(zhèn)及恰哈吉牧場飲水安全工程渠首下游約200m處，主要由底欄柵廊道、陡坡段、消能段、上下游護坡、上下游河床整治段組成。通過底格欄柵壩將河水全部引入廊道，河水通過引水廊道進入錫伯圖干渠。干渠全長35.4km，主要保證錫伯圖灌區(qū)14460hm2農(nóng)作物的灌溉用水和生態(tài)用水，目前工程運行良好。錫伯圖渠首調(diào)度運行方案為，每年3月20日前完成渠首破冰，滿足取水條件。3月20日—4月20日為恰夏水庫供水期，4月20日—9月30日為農(nóng)業(yè)灌溉期，灌溉取水流量為8～10m3·s-1，9月30日至冬季冰凍前繼續(xù)給恰夏水庫供水。錫伯圖渠首也作為本工程新建臨時取水口的渠首，設(shè)計引水流量僅為0.1m3·s-1，占渠首引用流量比例很小，供水有保障。

3.3 取水構(gòu)筑物方案比選

完善已建取水設(shè)施，是實現(xiàn)城鄉(xiāng)供水一體化安全保障的首要任務(wù)。由于錫伯圖河無蓄水工程，需新建臨時取水口直接取水。根據(jù)現(xiàn)場實際地形條件，渠首至水廠落差約100m，具備重力式管道輸水條件。采用2種取水方案進行對比分析，只有充分運用技術(shù)經(jīng)濟分析方法進行多方案比較，才能選擇出既在技術(shù)上先進可行，又在經(jīng)濟上客觀合理的設(shè)計方案。

方案一：利用已建錫伯圖渠首，新建“節(jié)制分水閘+沙濾槽+定期沖洗式沉沙池”取水。根據(jù)現(xiàn)場實際情況，項目區(qū)取水口已建設(shè)有錫伯圖渠首，在滿足取水要求的情況下，可以充分利用錫伯圖渠首取水。擬在錫伯圖渠首下游50m處的錫伯圖干渠上新建一孔節(jié)制閘和一孔分水閘達到取水目的，分水閘后接引水暗渠，引水暗渠后接沙濾槽和沉沙池。汛期引水時，河水濁度大，引水直接進入沙濾槽，通過沙濾槽進行反沖洗處理降低河水濁度后，再進入沉沙池，通過沉沙池進一步沉淀處理后進入輸水管；非汛期河水濁度很小，引水直接通過沉沙池進入輸水管。

方案二：利用已建錫伯圖渠首和塔城市恰夏鎮(zhèn)及恰哈吉牧場飲水安全工程已建截潛流渠首，對原截潛流渠首進行改造，在錫伯圖渠首下游干渠新建“節(jié)制分水閘+機械清理沉沙池”取水。

方案二的取水布置方案與方案一基本相同，取消沙濾槽，在原錫伯圖渠首下游干渠50m處新建節(jié)制分水閘，采用引水暗渠將水引至一座大型機械清理沉沙池。沉沙池總長300m，共分3段，每段長100m，每段末端設(shè)置一泄洪排沙閘。為提高冬季取水保證率，對塔城市恰夏鎮(zhèn)及恰哈吉牧場飲水安全工程已建截潛流渠首進行改造，利用原積水廊道集水后，采用DN400球墨鑄鐵管將水接至輸水管道，不經(jīng)過沉沙池。2種取水方案的對比分析見表1。

表1 方案對比表

由表1可以看出，通過方案一和方案二的綜合對比分析，兩方案在水量水質(zhì)和建筑物布置上情況基本相同，不存在制約因素，主要的差別在運行管理和工程量投資方面。運行管理方面，方案二因池體更長，泥沙在池中滯留的時間越久，相比于純水力沖洗，處理泥沙的效果更好，保證率更高；另外，方案二池體更容易清理，不會有沙濾槽和沖沙閘被堵塞等問題，后期檢修維護和管理條件更優(yōu)。雖然方案二的投資高于方案一，但方案二更能夠結(jié)合項目區(qū)的實際情況，利用已建錫伯圖渠首和塔城市恰夏鎮(zhèn)及恰哈吉牧場飲水安全工程已建截潛流渠首，對原截潛流渠首進行改造，提高汛期的取水保證率。因此推薦方案二，即在錫伯圖下游干渠新建“節(jié)制分水閘+機械清理沉沙池”的方案作為本次設(shè)計的取水方案。

4 結(jié)論

為解決項目區(qū)恰夏鎮(zhèn)、恰合吉牧場、博孜達克農(nóng)場及齊巴爾吉迭新區(qū)等4鄉(xiāng)鎮(zhèn)及30個村4.17萬人、21.39萬頭牲畜的飲水安全問題，修建塔城市錫伯圖片區(qū)城鄉(xiāng)一體化飲水鞏固提升工程項目，對已建工程進行鞏固提升。

錫伯圖河水具有水量足、水質(zhì)條件好、供水保證率高的特點，采用錫伯圖河河水作為工程水源。

據(jù)現(xiàn)場實際地形條件，渠首至水廠落差約100m，具備重力式管道輸水條件，工程采用2種取水方案進行對比分析。主要從水量水質(zhì)、建筑物布置、運行管理、主要工程量及投資等方面進行綜合技術(shù)經(jīng)濟比較，利用已建錫伯圖渠首和塔城市恰夏鎮(zhèn)及恰哈吉牧場飲水安全工程已建截潛流渠首，對原截潛流渠首進行改造，在錫伯圖渠首下游干渠新建“節(jié)制分水閘+機械清理沉沙池”方案可充分、有效的沉沙，降低河水濁度，提高汛期的取水保證率，后期對沉沙池進行清理、檢修維護也較為方便，推薦作為本次設(shè)計的取水方案。