淺析城北四鎮(zhèn)輸水工程供水方案應用與分析

【摘要】城北四鎮(zhèn)輸水工程采用蓄水池供水設(shè)計方案，通過輸配水管道計算比選，利用已建蓄水池，既便于管理，又降低工程造價。

【關(guān)鍵詞】輸水工程；供水方案；應用與分析

1、工程概況

項目區(qū)位于天山北坡中段、準噶爾盆地南緣的頭屯河-三屯河洪積扇的山前傾斜平原上，地理位置介于東經(jīng)86°17′36″～87°30′05″，北緯44°13′20″～45°5′30″，城北4鎮(zhèn)（佃壩鎮(zhèn)、濱湖鎮(zhèn)、六工鎮(zhèn)、大西渠鎮(zhèn)）均和昌吉市接壤，大部分區(qū)域在烏伊公路北部，項目區(qū)南北長60km，東西寬25km。

本項目涉及佃壩鎮(zhèn)、濱湖鎮(zhèn)、六工鎮(zhèn)、大西渠鎮(zhèn)，4個鎮(zhèn)因城市擴建、交通道路的施工，破壞了該工程城區(qū)段及城鄉(xiāng)結(jié)合段的管道，導致輸配水管道無法正常供水，同時部分村級管網(wǎng)老化漏水，不能正常運行，大部分輸水工程存在供水規(guī)模偏小、供水保證率不高、凈水設(shè)施不齊備、管網(wǎng)漏損率較高、入戶率和水質(zhì)合格率偏低等問題。

2、氣象資料

項目區(qū)是典型的半干旱大陸性氣候，冬季漫長，夏季炎熱干燥，春季多風，年日溫差較大，降雨稀少，蒸發(fā)強烈。年平均降水量200毫米左右，年均蒸發(fā)量1760毫米左右，年日照時數(shù)2700小時，年無霜期160-190天，光照強、晝夜溫差大，最大凍土深度1.8m，抗震烈度為Ⅷ度。

3、工程地質(zhì)條件

該項目區(qū)均位于山前平原區(qū)，地形平坦開闊，上層下部有巨厚的第四紀砂礫層，上覆厚度不等的第四系上更新統(tǒng)沖洪積低液限粉土組成，局部夾有粉、細砂透鏡體，表層1.5～2.3m（0～0.5m含植物根系）含砂量較大，松散，較干，下部土體稍濕-濕，呈硬塑可塑狀。地基土液性指數(shù)多小于零，屬中密-密實狀態(tài)，壓縮系數(shù)0.092～0.372Mpa-1，壓縮模量為5.0～10.5Mpa，屬中-低壓縮土，濕陷性系數(shù)0.011～0.027，屬輕微濕陷土，滲透系數(shù)1.1×10-4，屬中弱透水層。下部有巨厚的第四紀砂礫層，其中佃壩鄉(xiāng)受三屯河影響，六工鎮(zhèn)受頭屯河影響，顆粒相對稍粗。地基承載力為120—150kPa。

項目區(qū)管道沿線表層的低液限粉、粘土層工程性質(zhì)差別不大，低液限粉土液限在24%～28%之間，塑限在15.5%～17.5%之間，塑性指數(shù)8.5～10.5之間，天然含水量在14.08%～26.05%之間，天然干密度1.40～1.65g/cm3。

4、工程設(shè)計

4.1 工程用水量計算。根據(jù)《農(nóng)村飲水安全工程實施方案編制規(guī)程》（SL559-2011），考慮項目區(qū)水源種類多，按設(shè)計年限取15年，對飲用水區(qū)用水人口、牲畜及其它發(fā)展進行現(xiàn)狀及規(guī)劃預測工程用水量，項目總供水規(guī)模為15480.04m3/d。

4.2 輸配水管道。城北四鎮(zhèn)輸水工程采用打井抽取地下水，通過調(diào)節(jié)水池后，利用地形坡度重力流供水至各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的自然村的供水方式。

工程組成包括：井、調(diào)節(jié)水池、水廠及內(nèi)部建筑物、管網(wǎng)，其中配套管網(wǎng)總長度458.58km。水廠及調(diào)節(jié)構(gòu)筑物機井2眼，1500m3鋼筋混泥土蓄水池1座。

配水管道由主干管、支管入戶管組成，管材采用PE管。水源采用地下水，地下水水質(zhì)較好。

4.3 配水工程設(shè)計

4.3.1 布置原則。管道布置首先應考慮供水安全，施工方便、管線短、土石方量小、造價經(jīng)濟，選用符合規(guī)范規(guī)定的管材、管徑及壓力，盡量少穿越公路及光纜，少占農(nóng)田，管道布置盡量沿公路敷設(shè)以便于維護、檢修。管線的選擇充分利用現(xiàn)有地形，優(yōu)先考慮利用地形高差重力輸水，重力輸水不滿足要求時考慮壓力供水。

4.3.2 管線布置方案比選。本次項目實施主要為輸配水管建設(shè)，由于居民區(qū)和主要道路已建，主要道路均為柏油路。本次管線布置形式較為單一，管網(wǎng)線路提出兩種方案進行方案比選：方案一：管線沿現(xiàn)有已建柏油道路路邊布置，施工時先用切割機將需要破壞的路面切開，在進行管溝開挖，管道施工完成后再恢復柏油路面。該方案優(yōu)點為不占用耕地，不存在耕地補償費，施工不受季節(jié)影響；缺點為主管基本全部位于道路邊，施工工作量大，阻礙交通，主干道以后加寬改造將使主管置于道路中心，運行養(yǎng)護難度大。方案二：管線盡量避開主干道柏油路，沿田間路邊或耕地邊布置。該方案優(yōu)點為不破壞道路，施工不影響交通，后期運行管理方便；缺點為管道施工需占用耕地，與農(nóng)民協(xié)商困難，需支付補償費用，施工期受農(nóng)作物生長期影響，需合理安排施工期。本次設(shè)計通過對兩方案1km管線投資進行比較推薦采用方案二。

配水管材的選取農(nóng)村供水工程中，對管材有以下基本要求：對水質(zhì)不產(chǎn)生毒害、污染；價格低，耐腐蝕，使用年限較長，施工安裝容易；內(nèi)壁光滑（減少水頭損失，節(jié)約能源）；工作安全可靠，保證工作所需壓力。

該工程管材的選擇主要從三個方面進行比較，一是管材造價；二是安裝速度；三是經(jīng)濟耐用。根據(jù)市場價格及飲水工程普遍采用的管材，管徑小于200mm的塑料管綜合造價比球墨鑄鐵管和玻璃鋼管都要低，且具有耐腐蝕、管壁光滑、輸水能力強、重量輕、安裝速度快等特點，因此選擇UPVC管、PE管及球墨鑄鐵管三種管材進行比較，根據(jù)比選，球墨鑄鐵管及鋼絲網(wǎng)骨架聚乙烯復合管管材造價高，但抗腐蝕性強，強度高適用于規(guī)模較大的供水工程，一般DN300以上性價比較高；PE管管材造價適中，具有耐沖擊、耐腐蝕、高韌性的特點，UPVC管價格最低，但UPVC管抗荷載差、實際運行中較易發(fā)生爆管現(xiàn)象。通過比選PE管的安全性和質(zhì)量均比UPVC管優(yōu)越，結(jié)合已實施輸水工程中管材選用的實際情況，本工程給水管材選用綜合條件優(yōu)的PE100級生活用聚乙烯管（PE）。

5、工程方案分析

5.1 所選供水方案，有效降低了工程造價。本工程的供水方案，利用已建的水廠蓄水池，通過輸配水管道的計算比選，同時考慮輸配水管道的供水安全，采用施工方便、管線短、土石方量小、造價經(jīng)濟的管線布置方案，確保供水管理運行方便，年運行費用較低，供水運行成本較低的目的。

5.2 工程項目的的實施效益。本工程的建設(shè)，可改善昌吉市城北4鎮(zhèn)50552人、廟工村11311人及和諧二村3214人，共計65077人的飲水條件，改變現(xiàn)狀飲水不安全的現(xiàn)狀，可為受益居民提供更加安全、衛(wèi)生的生活飲用水，提高健康水平，并可改善和提高受益居民的生活質(zhì)量，改變農(nóng)村環(huán)境衛(wèi)生面貌，維護邊疆的社會、政治穩(wěn)定。