烏魯木齊市水磨河水處理廠房的工程方案設(shè)計(jì)

魏 敏

( 新疆水磨河流域管理處，烏魯木齊830017)

水磨河水系由干流水磨河和支流堿泉溝、硫磺溝、八道灣溝、堿溝及西山梁溝等組成。水磨河流域供水類(lèi)別主要有工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生活等幾種。

1 水磨河的基本情況

1.1 水磨河的地理情況

位于新疆烏魯木齊市的水磨河流域東南部為中低山，中部為低山丘陵，向北漸變?yōu)槠皆瓍^(qū)。海拔650 ～820 m，區(qū)內(nèi)河谷溝寬一般30 ～300 m，平均溝壑密度1．76 km/km2。出露的地層為二疊系砂巖、粉砂巖、泥巖、灰?guī)r、頁(yè)巖、礫巖，在溝谷分布有全新世沖洪沉積，巖性以松散砂礫石為主。

1.2 工程的地質(zhì)情況

烏魯木齊市屬北天山地向斜褶皺帶和準(zhǔn)噶爾拗陷區(qū)兩個(gè)二級(jí)構(gòu)造單元之中部接界處，地質(zhì)構(gòu)造比較復(fù)雜，是一個(gè)多裂地區(qū)。斷層分布較廣，有水磨溝至米泉東白楊溝逆斷層，水磨溝向西紅山嘴至西山斷層，七道灣經(jīng)鯉魚(yú)山北向西逆斷層，西山地區(qū)為多斷層地區(qū)，頭屯河西北斷層，紅雁池南至柳樹(shù)村斷層，沿烏魯木齊河南北向有一活動(dòng)平移層，烏魯木齊市位于第四季地層及其覆蓋層之上，地基承載力一般為1．8 ～2．0 kg/cm2?？拐鹪O(shè)防烈度為8°。

1.3 水文及水資源的情況

水磨河源區(qū)地下水資源較豐富，附近的上二疊系泥灰?guī)r、白云巖，由于巖性脆，受構(gòu)造影響，較為破碎，含水性極不均一，斷層帶附近含水層富水性較強(qiáng)，泉水流量達(dá)12 712 m3/d。水磨溝河是烏魯木齊河水系中最大的一條泉流河，發(fā)源于博格達(dá)山西麓山前地帶，主要為基巖裂隙溢出的泉水匯流而成，流域面積281．4 km2，流經(jīng)烏魯木齊市的天山區(qū)、水磨溝區(qū)、米東區(qū)等行政區(qū)，主河道從水磨河飲用水保護(hù)區(qū)至塔橋?yàn)乘畮?kù)27．2 km，至猛進(jìn)水庫(kù)36 km，

2 水處理廠廠房建設(shè)的必要性

為該地區(qū)工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)灌溉、生活飲用及綠化提供水源，是支撐本流域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大動(dòng)脈。水磨河灌溉著兩岸農(nóng)田園林，為沿河興建的紡織廠、發(fā)電廠、造紙廠等工礦企業(yè)提供了工業(yè)用水和部隊(duì)、居民生活用水，其中烏魯木齊市水磨溝區(qū)工業(yè)與生活用水量占年徑流量的22． 34%，農(nóng)業(yè)用水占12．1%，下游米東區(qū)用水占65．56%，即0．275 億m3。由于沿河工廠排放工業(yè)廢水和生活污水1 000 萬(wàn)m3/a，為全市乃至全疆污染最嚴(yán)重的河流之一。

3 水處理廠水量的確定

3.1 水磨溝區(qū)工業(yè)及生活用水

本工程考慮水磨河供給水磨溝區(qū)內(nèi)生活用水的水量不增加，水磨河供水區(qū)域內(nèi)的水磨溝區(qū)內(nèi)生活用水量的增長(zhǎng)考慮由烏魯木齊市水務(wù)集團(tuán)統(tǒng)一供給。水磨河水廠供給水磨溝區(qū)的水量按照用水量較大的2006年確定，為640．60 萬(wàn)m3，該部分用水需要通過(guò)水磨河水廠將原水處理達(dá)標(biāo)后供給。

3.2 農(nóng)業(yè)用水量

水磨河水廠供給農(nóng)業(yè)用水的水量為710．06 萬(wàn)m3，根據(jù)《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》( GB 5084—2005) 的規(guī)定，水磨河泉水的水質(zhì)能夠滿(mǎn)足農(nóng)田灌溉水質(zhì)的要求，不進(jìn)行處理，此部分用水直接沿河道輸送到用水區(qū)域。

4 工程方案論證

4.1 供水系統(tǒng)方案

根據(jù)水磨河水管站目前的供水方式，規(guī)劃改造后水磨河水廠的供水方式為:重力供水的用戶(hù)供水方式保持不變，壓力供水的用戶(hù)供水方式保持不變，該區(qū)域內(nèi)的供水管道多為鋼管及UPVC 管，建設(shè)年代較長(zhǎng)，管道漏損嚴(yán)重，本工程需對(duì)該區(qū)域內(nèi)的管道進(jìn)行改造，同時(shí)根據(jù)用水量對(duì)高位水池進(jìn)行改建。河道自行取水的用水，由于其供水安全性無(wú)法保證，本工程規(guī)劃將這部分用戶(hù)改為由水磨河水廠集中供水，并配套建設(shè)相應(yīng)的供水管道。

4.2 取水方式

水磨河水源地主要由6個(gè)較大泉眼和幾十個(gè)小的泉眼組成。其中6個(gè)大泉眼為1 ～5#泉及盛水泉，現(xiàn)均已建集中封閉的泉室，通過(guò)集水管道將泉水直接輸送到水管站的集水池內(nèi)，本工程考慮仍然采用泉室取水的方式。

4.3 水磨河水廠廠址選擇

4.3.1 選址原則

1) 水廠位置應(yīng)設(shè)置于既靠近取水口，同時(shí)應(yīng)設(shè)置于工程地質(zhì)條件好，地下水位較深的地區(qū);

2) 水廠位置應(yīng)不受洪水威脅，并有較好的排污條件;

3) 應(yīng)首先保證生產(chǎn)工藝流程的需要;

4) 水廠位置能滿(mǎn)足下游供水壓力要求;

5) 有便于遠(yuǎn)期發(fā)展控制用地的條件;

6) 有良好的衛(wèi)生環(huán)境，并便于設(shè)立防護(hù)帶;

7) 施工、運(yùn)行、維護(hù)方便。

4.3.2 水廠選址論證

水磨河揚(yáng)水站位于水磨河水源地保護(hù)區(qū)內(nèi)，該廠址地質(zhì)情況良好，有足夠的建設(shè)用地，可以充分利用原有的管理用房，該廠址有方便的供電和供熱條件，同時(shí)距離城市排水管道很近，不存在拆遷問(wèn)題。

4.4 配水管網(wǎng)工程

4.4.1 配水管網(wǎng)的布置原則

1) 配水管網(wǎng)覆蓋水磨河水廠供水的全部區(qū)域。

2) 配水管網(wǎng)管徑按最高時(shí)每日4 000 m3計(jì)算。

4.4.2 配水管網(wǎng)布置

根據(jù)水磨河水廠供水區(qū)域內(nèi)的地形情況采用分區(qū)供水的方式，將區(qū)域內(nèi)分為高、中、低3個(gè)區(qū)域，分別是高區(qū): 地面標(biāo)高在820 ～890 m 之間，主要為水磨河河道以東，溫泉東路兩側(cè)的區(qū)域;中區(qū)地面標(biāo)高在820 ～830 m 之間，主要為水磨河河道以西，溫泉西路兩側(cè)及六道灣煤礦區(qū)域的區(qū)域;低區(qū)為葦湖梁電廠以北區(qū)域，地面標(biāo)高在675 ～780 m 之間。

4.4.3 配水管的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)比較

配水管材的選材直接關(guān)系到使用效果，工程造價(jià)等較為重要的指標(biāo)，因此配水管材選材原則為經(jīng)濟(jì)耐用，施工方便，使用性能可靠，壽命長(zhǎng)等，根據(jù)以上原則，確定球墨鑄鐵管及PE 給水管為比較管材( 表1) 。

表1 配水管經(jīng)濟(jì)比較表

通過(guò)以上兩種管材的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較分析，DN300 以下的管道PE 管綜合價(jià)格低，DN400、DN500、DN600 的管道球墨鑄鐵管綜合價(jià)格低。根據(jù)以上比較，綜合以上因素，本工程配水管道DN300 以下的采用PE 給水管，DN300 及以上的采用球墨鑄鐵管。

5 工程設(shè)計(jì)

5.1 編制原則

1)發(fā)展和推廣給水凈化的新工藝、新技術(shù)、新材料、新設(shè)備，在檢測(cè)和管理上推廣自動(dòng)化應(yīng)用新技術(shù)，逐步實(shí)現(xiàn)科學(xué)管理。

2) 要保證安全供水，供電系統(tǒng)要可靠; 水廠采用雙回路供電。

3) 貫徹和推廣節(jié)能技術(shù)，力爭(zhēng)取得較好的社會(huì)效益。

4) 保護(hù)水源，制定相應(yīng)的水質(zhì)保證措施。

5.2 配水管道設(shè)計(jì)

5.2.1 管網(wǎng)布置原則

管網(wǎng)布置采用現(xiàn)狀管道與規(guī)劃設(shè)計(jì)相結(jié)合的原則，對(duì)不符合設(shè)計(jì)要求的管道進(jìn)行改造，符合設(shè)計(jì)要求的管道與新設(shè)計(jì)供水管道連接成新的供水管網(wǎng)。

5.2.2 管網(wǎng)平面布置

根據(jù)水磨河水廠供水區(qū)域內(nèi)的地形情況采用分區(qū)供水的方式，將區(qū)域內(nèi)分為高、中、低3個(gè)區(qū)域，分別是高區(qū): 地面標(biāo)高＞830 m，主要為水磨河河道以東，溫泉東路兩側(cè)的區(qū)域，其中溫泉東路距離石人溝口約1 km 處地面標(biāo)高為910 m，此處增設(shè)一座中途加壓泵站，往石人溝口附近的一龍公司住宅區(qū)及天山技術(shù)學(xué)校等單位供水( 該片區(qū)的最高點(diǎn)為983 m) ; 中區(qū)地面標(biāo)高在820 ～830 m 之間，主要為水磨河河道以西，溫泉西路兩側(cè)及六道灣煤礦區(qū)域的區(qū)域;低區(qū)為葦湖梁電廠以北區(qū)域，地面標(biāo)高在675 ～780 m 之間。

5.3 管道接口及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

5.3.1 管道接口

供水管網(wǎng)采用壓力供水方式，球墨鑄鐵管管材K9 級(jí)，采用T 型滑入式承插式連接，接口采用彈性密封膠圈，PE 管采用PE100 級(jí)，1．0 MPa 工作壓力，接口為熱熔連接。

5.3.2 管道基礎(chǔ)

在施工時(shí)，PE 管基礎(chǔ)采用粗砂墊層基礎(chǔ)，厚度100 mm，砂墊層的密實(shí)度≥95%。采用兩種方式處理:無(wú)地下水時(shí)，采用100 mm 厚180°砂墊層基礎(chǔ);有地下水或軟弱地基，降水后在鋪設(shè)300 mm 厚的砂礫石墊層上作100 mm 厚180°砂墊層基礎(chǔ)。

球墨鑄鐵管基礎(chǔ)采用粗砂墊層基礎(chǔ)，厚度200 mm，砂墊層的密實(shí)度≥95%。采用兩種方式處理:無(wú)地下水時(shí)，采用200 mm 厚180°砂墊層基礎(chǔ);有地下水或軟弱地基，降水后在鋪設(shè)300 mm 厚的砂礫石墊層上作200 mm 厚180°砂墊層基礎(chǔ)。

［1］管道儲(chǔ)運(yùn)公司. SCADA 系統(tǒng)及無(wú)損檢測(cè)廠房設(shè)計(jì)［J］． 山西建筑，2009，35(29) :48 －49．

［2］王宏彬．論重型鋼結(jié)構(gòu)廠房的部分結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)［J］．商品與質(zhì)量:建筑與發(fā)展，2011，(11) :102 －102，88．

［3］檀純錦，黃躍，汪浩，等． 電廠發(fā)電機(jī)組廠房及高150 m 煙囪定向爆破拆除［J］．工程爆破，2011，17(04) :53 －57．

［4］蔡柳青．鐵路、汽車(chē)車(chē)輛清潔高效能源裝備鑄鍛件制造項(xiàng)目方案設(shè)計(jì)［J］．新建設(shè):現(xiàn)代物業(yè)上旬刊，2011，(10) :16 －18．

［5］周杰．三里坪地下電站廠房橋機(jī)安裝方案優(yōu)化［J］． 人民長(zhǎng)江，2012，43(06) :84 －85，99．