葉城縣西片區水源及管網改擴建工程水源設計方案比選

邵文婷

（喀什地區水利水電勘測設計院，新疆 喀什 844099）

1 工程概況

葉城縣西片區老水廠建成于2010 年，工程將西片區7 個鄉鎮已建成的15 座水廠進行了聯并，并鋪設了向葉城縣城供水的管道，初步形成了城鄉一體化的供水模式。2014 年，葉城縣水利局委托中山設計院對西片區的水源進行改造，該工程新建水廠1 座，供水總人口10.6578 萬人，設計日供水規模13115.74 m3/d。利用江卡電站沖砂閘修建引水進水池1 座，新建3500 m3斜板沉淀池2 座；2000 m3蓄水池2 座；新建水處理廠房855 m2，加藥車間112 m2，水廠宿舍67 m2，值班室15.75 m2，鋪設DN560PE 管3200 m；水處理設備1 套（斜管沉淀+V 型濾池），購置、安裝水質檢測及自動化控制設備1 套。工程建成以后，由老水廠和新水廠共同向下游鄉鎮供水，水量保證率高，水質也滿足要求。2015 年汛期，提孜那甫河泥沙含量增加，由江卡電站引水口至新水廠的引水管道淤積嚴重，由于管道沖洗困難，葉城縣水利局在江卡電站引水口處增設沖洗水泵兩臺，增加了運行成本，下游水廠的斜板沉淀池僅一個月時間就完全淤積，不能正常運行，清淤費用達4 萬元。為避免再次淤積，工作人員在新水廠上游的電站日調節池內主管道開孔，汛期引取電站日調節池內上層清水。

2016年11 月對老水廠水量進行監測，現有供水規模3200m3/d，新水廠現有供水規模13115.74 m3/d，水量缺少8984.67 m3/d。洪水期原水濁度、泥沙超標，部分管道輸水能力不足，各鄉鎮平均地面高程不均，也形成各鄉鎮水量分配不均。針對以上工程現狀，為徹底解決葉城縣西片區農村飲水安全問題，進行葉城縣西片區水源及管網改擴建工程的初步設計。

2 水源工程設計方案

本次工程設計以江卡電站渠首沖砂閘引取提孜那甫河河水為主要供水水源，廊道出水量作為補充水源繼續使用，在洪水高峰期時采用地下水作為應急備用水源[1]。

2.1 方案一：地表水+地下水設計方案

本工程設計方案以江卡電站渠首沖砂閘引取提孜那甫河河水作為水源，廊道出水量作為補充水源繼續使用，在洪水高峰期時采用地下水作為應急備用水源。

根據項目區現狀的供水方式，將西片區供水分成三個供水片區。第一片區：依提木孔鄉、巴仁鄉。第二片區：依力克其鄉、夏合甫鄉、烏吉熱克鄉、恰瓦克鎮。第三片區：薩依巴格鄉。根據水力計算可知，第一片區供水量為6160.66 m3/d，第二片區供水量為11171.88 m3/d，第三片區供水量為3065.55 m3/d。

汛期泥沙含量高峰期（4 d～7 d），第一供水片區以已建沖砂閘作為基點，修建長度為100 m 的平流沉淀池，從沉砂池沉淀好的清水進入新水廠。由于汛期泥沙含量高，將新水廠供水能力按10000 m3/d 計算，由新水廠內的斜板式沉砂池進一步沉淀后，進入凈化設備，除濁后進入新水廠內的蓄水池，調蓄后由DN630PE 管道向依提木孔鄉、巴仁鄉供水。第二供水片區利用依力克其鄉8 村水廠內的一眼機井，同時開啟下游水廠內新打的3 眼供水管井，3 眼新打供水管井可抽入2 號（節點A68）新建蓄水池后，滿足依力克其鄉、夏合甫鄉、烏吉熱克鄉、恰瓦克鎮的用水要求。第三供水片區以現有廊道水（供水量約3200 m3/d）作為補充水源繼續使用，向薩依巴格鄉供水。

夏季（洪水期高峰期過后），利用新建的平流沉淀池，從沉砂池沉淀好的清水進入新水廠，由新水廠內的斜板式沉砂池進一步沉淀后，進入凈化設備，除濁后進入新水廠內的蓄水池，調蓄后分兩支管道供給下游用水戶，其中一支管道向恰瓦克鄉、烏吉熱克鄉、夏合甫鄉、依力克其鄉供水，另一支管道與老水廠已建DN600 合并向薩依巴格鄉、依提木孔鄉、巴仁鄉供水。

冬季（10 月～來年5 月），老水廠利用集水廊道和臨水引水口直接向下游水廠輸水；新水廠通過已建江卡電站沖砂閘引水，經過新水廠沉砂除濁消毒后與老水廠主管道相接，廊道水、臨時引水口與江卡電站渠首地表水相結合，再通過配水管到各供水戶。

根據設計供水要求需新打供水管井3 眼。1 號、2 號、3 號機井均位于主管網節點A68 處蓄水池旁，控制依力克其鄉、夏合甫鄉、烏吉熱克鄉、恰瓦克鎮。3 眼新打供水管井可抽入2 號（節點A68）新建蓄水池后與地表水混合使用。

2.2 方案二：地表水設計方案

該方案以江卡電站渠首沖砂閘引取提孜那甫河河水為供水水源。

夏季（5 月～10 月）的汛期，以電站日調節池的退水閘作為起點，修建長度為945 m 的排砂渠，渠道采用梯形斷面，內邊坡1∶1.75，外邊破1∶1.5，底寬2 m，渠深3 m，池底縱坡1/775，全斷面采用12 cm 厚，C20F200W6 現澆砼板襯砌，砼板下設35 cm 后礫石墊層，堤頂設厚8 cm、寬30 cm 封頂板，封頂板分塊尺寸30 cm×150 cm×8 cm，砼板每3 m 設置一道伸縮縫，縫寬20 mm，填縫材料采用高壓閉孔板+環保型雙組份聚氨酯，縫下部采用高壓閉孔板，上部采用1:4 的環保型雙組份聚氨酯，渠道每隔50 m 設一道砼隔墻，斷面型式與連續式沖洗沉砂池相同，墻寬0.3 m，墻深0.5 m。左右堤頂寬度均取4 m。排砂渠后接連續沖洗式沉砂池，池長150 m，寬12.6 m，高3 m。連續沖洗式沉砂池的排砂縱坡1/100，池內每隔25 m 設置一個直徑300 mm 的排砂孔，共4 排，池內每隔25 m 設置一道伸縮縫，填縫材料采用高壓閉孔板+環保型雙組份聚氨酯，池內75 m處新建一座沖砂閘沖砂，池末端利用已建沖砂閘沖砂，連續式沖洗沉砂池末端設置重力式擋土墻，擋土墻頂上預留DN800引水管2 處，引水管進水端設置攔污柵，沿連續式沖洗沉砂池四周設置圍欄，以保護水源安全[2]。

從沉砂池沉淀好的清水進入新建總水廠，由新建總水廠內的斜板式沉砂池進一步沉淀后，進入凈化設備，除濁后打入新水廠內的蓄水池，調蓄后分兩支管道供給下游用水戶，其中一支管道向恰瓦克鄉、烏吉熱克鄉、夏合甫鄉、依力克其鄉供水，另一支管道與老水廠已建DN600 合并向薩依巴格鄉、依提木孔鄉、巴仁鄉供水。但在洪水高峰期時提孜那甫河河水泥沙含沙量大，濁度高，當河水濁度＞5000 度時，水廠泥沙清淤困難，導致下游供水戶用水困難。

冬季（10 月～來年5 月），老水廠利用集水廊道和臨水引水口直接向下游水廠輸水；新水廠通過已建江卡電站沖砂閘引水，經過沉砂除濁消毒后與老水廠主管道相接，廊道水、臨時引水口與江卡電站渠首地表水相結合，再通過配水管到各供水戶。

3 工程方案比選

方案一（地表水+地下水相結合方案）采用平流式沉砂池，平流式沉淀池沉淀效果好，平面布置緊湊，構造簡單，造價較低，操作方便，凈水效果穩定，施工方便，投資304.98 萬元。方案二（全地表水方案）采用排砂渠+連續沖洗式沉砂池池進行護砌，排砂渠縱坡緩，泥沙容易淤積，清淤困難，池內流速較緩，有利于泥沙沉降，排砂渠的窄深式布置，沖砂效果較好[3]，但構造復雜，運行費用高，施工工序復雜，投資574.68 萬元。運行管理費用比選結果見表1。

表1 運行管理費用比選表

由表1 可知，方案一的年運行費用低于方案二120.21 萬元，方案一的單方水成本比方案二低0.22 元/m3，有利于水廠長期良性運行。

根據上述兩個方案的工程和經濟條件分析論述及優缺點總結，現就兩個方案在同等條件下進行比選，結果見表2。

表2 工程方案比選表

依據兩個方案的工程條件和經濟條件的論證，各方案的優缺點的分析，經綜合比選，方案一在技術及長遠的運行管理費用、投資等關鍵條件方面具有明顯的優勢，綜合考慮推薦方案一為本項目工程的建設方案。

4 結論

水源工程選擇的合理與否直接影響城市供水工程水源及管網改擴建工程建設及使用效果，所以，水源位置的優化設計必須從工程實際及設計使用需求出發，在綜合考慮水源的水文地質及水資源條件、水源工程設施、工程布置、施工條件、工程總投資及運行管理費用等的基礎上，進行合理選擇。