塔城市城乡一体化饮水巩固提升工程取水方案比选分析

孙飞飞

(新疆新水建设工程造价咨询有限责任公司，新疆 乌鲁木齐 830000)

城乡供水一体化，是指以县域为单位、城乡融合、全民覆盖，构建规模化供水工程、城市供水管网延伸、小型集中式供水工程、分散式供水工程为一体的供水工程体系和责任明确的供水工程长效运行管理机制，提升供水保障水平，逐步实现农村居民与城市居民共享优质供水服务的供水。虽然通过近年来农村饮水安全项目的建设基本解决了农村人口饮水安全问题，但相应配套设施和智能化供水，与群众日益增长的饮水要求仍有一定差距。实施饮水巩固提升对统筹城乡经济和社会发展，快速推进当地城镇化、工业化、农业产业化进程，提高基础设施和社会服务设施的建设水平，科学布局空间资源，加强生态环境建设十分重要[1-3]。

为解决项目区恰夏镇、恰合吉牧场、博孜达克农场及齐巴尔吉迭新区等4乡镇及30个村4.17万人、21.39万头牲畜的饮水安全问题，修建塔城市锡伯图片区城乡一体化饮水巩固提升工程项目。项目充分利用地域水资源和现有供水工程建设成果整合资源，将塔城市恰夏镇等4个乡镇与30个村连片规模化集中供水，按照群众饮水需求，统一规划，集中连片，使项目区农村饮水安全规模化发展、标准化建设、专业化管理、准市场运营，可为提升农村供水能力、推进城乡供水一体化建设提供坚实的基础。

1 工程概况

塔城市锡伯图片区城乡一体化饮水巩固提升工程项目区隶属于新疆塔城地区塔城市，项目区包含恰夏镇、恰合吉牧场、博孜达克农场及齐巴尔吉迭新区等4乡镇及30个村。工程覆盖总人口4.17万人、牲畜21.39万头，水厂总供给水量为8648.87m3·d-1。本工程主要建设内容为新建取水口1座、水厂1座、输水管道约3.84km、新建配水管道117.12km、新建村内管道97.40km。

2 供水现状

已建供水厂及输配水管网的后期运行维护管理，是保障供水设施得以持续造福城乡居民的重要环节。

2.1 已建饮水安全工程现状

2.1.1 塔城市恰夏乡及恰合吉牧场饮水安全工程

恰夏乡及恰合吉牧场饮水安全工程于2007年实施，为集中式供水工程，采用土工膜截潜流重力式供水方式，水源采用锡伯图河河水，主要任务是解决1.69万人、4.86万头牲畜的饮水问题，供水规模为1503.57m3·d-1。因工程运行时间较长，目前存在问题较多。由于渠首上游河道两岸植被覆盖率低，春季洪水期间，河道内第四系细黏粒含量很重，取水换填区堵塞严重，无法正常取水；水处理设施处理能力不足，供水水质差、水量不足；管道老化严重，且部分管道已被道路、林带及耕地占用，检修维护十分困难。

2.1.2 塔城市博孜达克农场饮水安全工程

博孜达克农场饮水安全工程于2015年实施，为集中式供水工程，水源采用地下水。主要任务是解决博孜达克农场共9个村，0.25万人及1.05万头牲畜的饮水问题，供水规模为490.77m3·d-1。工程取水构筑物、调节构筑物及输配水管道目前运行情况良好，水源采用地下水，水质情况良好，目前存在地下水超采严重，供水量不足问题。

2.1.3 塔城市恰夏镇官店村等5村饮水安全工程

塔城市恰夏镇官店村等5村饮水安全工程主要任务是解决0.45万人及2.27万头牲畜的饮水问题，工程总供水量为664.45m3·d-1，采用抽取井水至水塔供水到户的供水方式。工程目前运行情况良好。

2.1.4 塔城市齐巴尔吉迭牧民定居点饮水安全工程

齐巴尔吉迭牧民定居点饮水安全工程于2007年实施，为集中式供水工程，水源采用地下水。主要任务是解决齐巴尔吉迭牧民定居点0.6万人及2.4万头牲畜的饮水问题，供水规模为750.39m3·d-1。存在地下水超采严重、供水量不足，输配水管道老化严重、管径偏小，多数管道位于道路下方检修维护困难等问题。

2.2 村内管道现状

根据调查情况，项目区共有30个行政村，其中21个村的村内管道是在2010年以前建设的，普遍存在工程建设标准低、管道老化、管径偏小、管道漏损率较高、未配套计量设施、水表未出户等问题，且多数采用地下水供水。

3 水源及取水方式比选分析

3.1 水源选择

水源地的分布及可供水量，直接影响供水设施的选择和布局。工程供水规模为8648.87m3·d-1，确保4.17万人、21.39万头牲畜的用水需求，供水规模较大，水源必须有一定的保证率。由于近年来地下水超采量严重，地表水作为唯一供水水源。从现场实际调查及项目区村镇的分布情况来看，距项目区较近的地表水仅有锡伯图河河水。根据水文资料分析，锡伯图河河水主要接受大气降水、冰雪融水及基岩裂隙水的补给。保证率在P=75%的情况下年径流量为5153×104m3，P=95%的情况下年径流量为3757×104m3，而项目区的年实际需水量约为346×104m3，水量充足，能够满足供水要求，且通过水质检测，各项指标完全符合国家《生活饮用水卫生标准》(GB/T 5749-2006)规定。

3.2 已建取水构筑物

工程取水口上游现布置2座已建渠首，有塔城市恰夏镇及恰哈吉牧场饮水安全工程渠首和锡伯图渠首。

塔城市恰夏镇及恰哈吉牧场饮水安全工程渠首位于锡伯图河道内，由截潜流工程、水厂、沉淀池、蓄水池及供水管道组成，原渠首主要通过截潜流的方式取水，由于汛期来临时，锡伯图河水河道内第四系黏粒含量重，汛期洪水过后，取水面堵塞严重，导致取水困难，目前已无法正常运行。设计将原截潜流渠首进行改建，作为备用取水口。

锡伯图渠首为一底格栏栅坝取水渠首，位于恰夏镇及恰哈吉牧场饮水安全工程渠首下游约200m处，主要由底栏栅廊道、陡坡段、消能段、上下游护坡、上下游河床整治段组成。通过底格栏栅坝将河水全部引入廊道，河水通过引水廊道进入锡伯图干渠。干渠全长35.4km，主要保证锡伯图灌区14460hm2农作物的灌溉用水和生态用水，目前工程运行良好。锡伯图渠首调度运行方案为，每年3月20日前完成渠首破冰，满足取水条件。3月20日—4月20日为恰夏水库供水期，4月20日—9月30日为农业灌溉期，灌溉取水流量为8～10m3·s-1，9月30日至冬季冰冻前继续给恰夏水库供水。锡伯图渠首也作为本工程新建临时取水口的渠首，设计引水流量仅为0.1m3·s-1，占渠首引用流量比例很小，供水有保障。

3.3 取水构筑物方案比选

完善已建取水设施，是实现城乡供水一体化安全保障的首要任务。由于锡伯图河无蓄水工程，需新建临时取水口直接取水。根据现场实际地形条件，渠首至水厂落差约100m，具备重力式管道输水条件。采用2种取水方案进行对比分析，只有充分运用技术经济分析方法进行多方案比较，才能选择出既在技术上先进可行，又在经济上客观合理的设计方案。

方案一：利用已建锡伯图渠首，新建“节制分水闸+沙滤槽+定期冲洗式沉沙池”取水。根据现场实际情况，项目区取水口已建设有锡伯图渠首，在满足取水要求的情况下，可以充分利用锡伯图渠首取水。拟在锡伯图渠首下游50m处的锡伯图干渠上新建一孔节制闸和一孔分水闸达到取水目的，分水闸后接引水暗渠，引水暗渠后接沙滤槽和沉沙池。汛期引水时，河水浊度大，引水直接进入沙滤槽，通过沙滤槽进行反冲洗处理降低河水浊度后，再进入沉沙池，通过沉沙池进一步沉淀处理后进入输水管；非汛期河水浊度很小，引水直接通过沉沙池进入输水管。

方案二：利用已建锡伯图渠首和塔城市恰夏镇及恰哈吉牧场饮水安全工程已建截潜流渠首，对原截潜流渠首进行改造，在锡伯图渠首下游干渠新建“节制分水闸+机械清理沉沙池”取水。

方案二的取水布置方案与方案一基本相同，取消沙滤槽，在原锡伯图渠首下游干渠50m处新建节制分水闸，采用引水暗渠将水引至一座大型机械清理沉沙池。沉沙池总长300m，共分3段，每段长100m，每段末端设置一泄洪排沙闸。为提高冬季取水保证率，对塔城市恰夏镇及恰哈吉牧场饮水安全工程已建截潜流渠首进行改造，利用原积水廊道集水后，采用DN400球墨铸铁管将水接至输水管道，不经过沉沙池。2种取水方案的对比分析见表1。

表1 方案对比表

由表1可以看出，通过方案一和方案二的综合对比分析，两方案在水量水质和建筑物布置上情况基本相同，不存在制约因素，主要的差别在运行管理和工程量投资方面。运行管理方面，方案二因池体更长，泥沙在池中滞留的时间越久，相比于纯水力冲洗，处理泥沙的效果更好，保证率更高；另外，方案二池体更容易清理，不会有沙滤槽和冲沙闸被堵塞等问题，后期检修维护和管理条件更优。虽然方案二的投资高于方案一，但方案二更能够结合项目区的实际情况，利用已建锡伯图渠首和塔城市恰夏镇及恰哈吉牧场饮水安全工程已建截潜流渠首，对原截潜流渠首进行改造，提高汛期的取水保证率。因此推荐方案二，即在锡伯图下游干渠新建“节制分水闸+机械清理沉沙池”的方案作为本次设计的取水方案。

4 结论

为解决项目区恰夏镇、恰合吉牧场、博孜达克农场及齐巴尔吉迭新区等4乡镇及30个村4.17万人、21.39万头牲畜的饮水安全问题，修建塔城市锡伯图片区城乡一体化饮水巩固提升工程项目，对已建工程进行巩固提升。

锡伯图河水具有水量足、水质条件好、供水保证率高的特点，采用锡伯图河河水作为工程水源。

据现场实际地形条件，渠首至水厂落差约100m，具备重力式管道输水条件，工程采用2种取水方案进行对比分析。主要从水量水质、建筑物布置、运行管理、主要工程量及投资等方面进行综合技术经济比较，利用已建锡伯图渠首和塔城市恰夏镇及恰哈吉牧场饮水安全工程已建截潜流渠首，对原截潜流渠首进行改造，在锡伯图渠首下游干渠新建“节制分水闸+机械清理沉沙池”方案可充分、有效的沉沙，降低河水浊度，提高汛期的取水保证率，后期对沉沙池进行清理、检修维护也较为方便，推荐作为本次设计的取水方案。