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發展全局的戰略高度，對水的問題多次發表重要論述，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，要讓所有農村居民都能喝上干凈的水。這為解決農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、衛生健康委聯合召開了實施水利扶貧三年行動暨堅決打贏農村飲水安全脫貧攻堅戰視頻會，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，全面解決好農村地區飲水不安全問題。莒南縣委、縣政府對此十分重視，多次召開全縣鎮（街）政府有關負責人、莒南縣水利局、鎮（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劃，組織專業技術組開展從水源到水廠到輸供水管網及村內供水到戶等全方位調查研究。進行方案比較，尋求最佳供水方案。

1 莒南縣農村飲水安全概況

莒南縣是個農業大縣，自2005 年國家實施農村飲水安全工程建設以來，莒南縣以統籌城鄉為指導思想和近、中、長期規劃統一安排，制定農村飲水安全“十二五”規劃，目前已建設5 處規模化農村集中供水廠，基本建成全縣農村飲水安全供水網，截至2018 年底，全縣已解決農村飲水安全 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 年以前建設的農村自來水工程規模小、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濟社會發展和人民生活水平提高。

經統計分析莒南縣農村自來水存在的主要問題是：供水范圍及規模尚未達到規劃指標；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“節水優先、空間均衡、系統治理、兩手發力”的新時期治水思路，按照統籌城鄉發展和全面建成小康社會對農村飲水安全的總體要求，順應農村居民對改善飲水條件的迫切需求，注重輕重緩急、遠近結合、量力而行、可持續的原則，莒南縣采取管網延伸、新建擴建、配套改造、聯村聯網等方式，進一步提高農村飲水安全的集中供水率、自來水普及率、水質達標率、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，城鄉統籌，突出重點，規模發展，注重水質，完善機制，強化監管，技術創新，信息帶動，建設城鄉一體、標準較高、運營有力、監管到位的農村飲水安全工程和長效運行機制，從根本上解決農村飲水不安全問題，保障人民的生命健康，促進農村經濟社會和諧發展。

在2019 年農村飲水安全兩年攻堅行動中，要達到農村飲水的水源保證率、水質達標率、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上下功夫。

對作為人畜飲用水的原水水質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、腐殖質膠體等；無溶解物質，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，水資源貧乏、尤其是地下水資源更是缺乏，據資料記載，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5.48 萬m3/a·km2，山丘區多為碎霄巖裂隙水，單井涌水量小于500 m3/d。

為保證農村飲用水水質安全及聯村聯網供水，逐步做到農村飲水城市化，全縣規劃設計七個集中水質凈化供水廠，采用模塊化水質處理，原水水源量必須滿足水處理廠的水質處理量的要求，才能滿足集中聯網供水的要求，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；建管井受水文地質條件限制；經多方案比較，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，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，水質不斷退化，濾料不易清除更換，年長日久水質、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、濾水水質保持達標，永保水源井水質水量滿足要求，大口井設計為長方形，平面尺寸寬×長=16×32 m，其結構形式為井下部深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，槽內自流引入地表水，設計水深300 mm，采用漫流垂直過濾。

3 結 語

垂直過濾水源井比一般水平過濾大口井具有三大優點：

1）能清除地表水中雜物，保持水質潔清，可充分利用地表水資源用于飲水水源。

2）節約能源，原水水質達標，模塊化水凈化處理能耗可大大降低，節能15%以上。

3）可實現機械化更換濾料，一勞永易達到水質達標，水量滿足需求的目的。