吴起县薛岔水源地供水工程水源集水方案探讨

薛长青

(陕西水环境工程勘测设计研究院，陕西西安710018)

吴起县位于延安市西北部，地处黄土高原黄河中游无定河和北洛河源头地区、毛乌素沙漠南缘，距延安市173 km。

薛岔水源地供水工程是在城区水资源缺乏、地下水严重超采及周边地表水、地下水严重污染，县城居民生活饮水安全受到极大威胁情况下，将薛岔水源地的地下水通过供水管道输送至县城。根据《吴起县薛岔供水水源地水文地质勘查报告》，薛岔水源地东起吴起～志丹县界张家洼，西至薛岔村，东西长约 7.0 km，南北宽约 3.0 km，面积约 21 km2，共规划建设20眼管井，井群沿宜定公路(S303)两侧呈枝状分布，水源井位置离S303省道远近不一，最远距离1.5～1.8 km，最近距离约10 m左右，水源地井群出水量稳定，水质良好，仅需稍加处理，可达到居民生活饮用水标准;因此吴起县城供水工程水源地采用薛岔地下水源，日可开采水量7 000 m3/d，年可供水量 255.5 万 m3。

薛岔水源地井群位于薛岔乡以东宁赛川与周河分水岭两侧，东部15口井分布于周河驸马沟支沟至柳树沟，西侧5口井分布于洛河宁赛川支沟至薛岔沟，新、老宜定公路(S303)均从水源地穿越，新公路分别以大路沟隧洞和盘山公路穿(跨)越分水岭，从地形上看，只要穿过该分水岭，则位于分水岭两侧薛岔沟内的各管井和另一侧柳树沟内分布的管井即可串联起来。各水源井是通过支管直接加压进入输水干管还是分别汇集到集水池后进入输水干管需进行集水方式和集水管线方案比选。

1 水源井集水方式

吴起县薛岔水源地20眼管井集水方式有井泵直接加压和集水池两个方案进行比较。

1.1 方案一:井泵直接加压方案

井泵直接加压方案即充分利用了井用潜水泵小流量、高扬程的运行特点，由井泵抽水直接加压汇入输水干管。该方案减少了线路构筑物的工程量，降低了投资，减少了运行管理成本，针对多井水源管网，输水保证率也可满足要求，但由于干管与各支管联成一个有机整体，系统中各井泵的工作状态相互关联、相互影响，不利于电气设备的布置及运行，运行安全性相对较差。

1.2 方案二:集水池方案

该方案取水头部不变，考虑水源井泵与输水干管联成一体后相互间的不利影响，本次设计在水源各支管汇入干管前，在S303宜定线路边修建一座集水池。将水源井按照地面高度分为两种，需要加压至集水池和提升至现状地面线后自流进入集水池两条线路。方案比较详见表1。

表1 集水池方案与井泵直接加压方案比较

井泵直接加压方案由水源地各井泵加压后，通过支管直接进入输水干管，该方案优点是省去了集水池，既减少了占地面积，又节约了投资，降低了后期运行成本，最大限度利用了井泵抽水的特点;缺点是20台井泵多泵并联，通过输水干管联成一个整体，每个管道汇流节点间压力的瞬间不平衡，影响管道水流流态及系统中其他井泵的工作状态，降低井泵机组的效率，且对井泵水源区的运行管理要求较高。集水池方案即在井泵与输水干管之间适当位置设置一座集水池，将水源井泵与输水干管分成两个系统，互不干扰，且集水池具有稳流、调压等优点。通过综合比较，薛岔水源地20眼管井集水方式选择集水池方案。

2 水源地集水管线方案

结合水源地地形地貌和水源地井群集水方案，在分水岭以西老宜定公路(S303)稍沟峁段左侧台塬，地面高程1 560～1 563 m，地势平坦，交通便利，新建1座1 500 m3集水池，该集水池以平压汇流为主，兼有调蓄供水(高位水池)的作用，使薛岔水源地20眼管井通过集水管网汇集到集水池后重力输水至吴起县净水厂。初步拟定集水管网布设方案是各管井通过2条枝状集水干管、7条支管汇入集水池，其中分水岭以东布设的2条集水干管(1条重力、1条压力)如何进入分水岭以西的集水池，集水管线有隧洞和埋管两种方案。

2.1 方案一:隧洞方案

分水岭以东的各管井通过2条集水干管以隧洞的型式穿越分水岭，并最终汇入集水池。隧洞方案优点是通过隧洞穿越分水岭，管线短且直，纵向管线平顺，井泵扬程低，整个管线管压低，水损小，能源损耗少。缺点是需建一条约1.0 km长的隧洞，建设投资大，施工工期长，尤其是隧洞工程施工成为本工程线路的关键点。

2.2 方案二:埋管方案

利用原S303省道翻越大路沟分水岭的老盘山公路，各管井输水管线沿老公路，经埋坟咀、小蒜地台至大崾崄道班、翻越分水岭，管线再沿大崾崄坡面脊梁小路敷设至稍沟峁，最终汇入集水池。埋管方案优点:井水从张家洼水源收集至集水干管后，直接抽水至老公路沿线的高地(小蒜地台1 655 m)，以后重力流与薛岔水源地干管衔接。其优点是管线沿公路边铺设，施工简单、交通及检修维护方便;缺点是线路平面弯道多，纵向起伏大，尤其是管线沿大崾崄坡面脊梁小路敷设段，坡面陡峻，小路蜿蜒曲折，坡面多见沟头跌水，切沟冲蚀剧烈，沟头溯源冲刷及沟岸向两边扩张甚为剧烈，崩塌及小范围滑坡不断，对管道的安全威胁大，有边坡稳定问题，且难于处理，同时由于高地位置高程过高，导致抽水井泵扬程过高，加压段管道压力过大。重力流段水头富裕过大，管道压力亦高，必须安装减压阀消减多余水头，造成能源浪费大。具体方案比较详见表2。

由比较表可以看出，两方案均可满足输水要求，各有优缺点，隧洞方案井泵扬程低、线路段，水力衔接条件较好，但管线须穿越一段隧洞;埋管方案井泵扬程高，能耗大，管道管压大，管线长、平面弯道多，水力衔接条件不好，大崾崄段管线处理难度大，综合该处的工程地质、运行、施工等条件，推荐隧洞方案。

表2 水源集水工程线路比较表

3 结语

吴起县薛岔水源地供水工程水源集水方案通过对20眼管井集水方式和集水管线方案综合比较，薛岔水源地地下水源工程集水方案为:薛岔水源地以大路沟梁为分水岭，东、西两侧地形渐低，在分水岭以西的老宜定公路(S303)稍沟峁段左侧台塬新建1座1 500 m3集水池，水源地20眼管井通过2条枝状集水干管和7条支管汇入集水池，其中分水岭以东布设的2条集水管道以隧洞的型式穿越分水岭，并最终汇入集水池。该集水池以平压汇流为主，兼有调蓄供水(高位水池)的作用，使薛岔水源地20眼管井通过集水管网汇集到集水池后重力输水至吴起县净水厂。该水源工程集水方案有效地解决了多水源管井泵供水稳流调压及能耗大，水力衔接条件不好等问题，保障了吴起县城供水安全。