摘要
本文以新疆库车县克里西水厂改扩建工程为实例，对其供水方案、供水管井、户表井工程等进行了设计分析，可为类似的工程提供一定的技术参考。
关键词
克里西水厂；改扩建工程；设计；分析
1工程概况
项目区位于新疆阿克苏地区的最东部、塔里木盆地北缘，地下水极丰富，只需建供水井1眼就能满足全镇供水要求，但实际在东西宽7km、南北长5km建有2座水厂相距不到3.2km。其中克里西水厂始建于1996年，占地1.67亩，建供水井1眼用于开采地下水，井深99.80m，井管直径273mm，静水位17.67m，动水位18.07m，降深0.4m，出水量为620m3/d。在距克里西水厂3.0km处还设有阿克布亚水厂，该水厂始建于2001年，建供水井1眼，井深100m，井管直径273mm，静水位21m，动水位23m，目前出水量为720m3/d。由于供水井水量不能满足高峰期供水要求，均需通过扩建解决水源水量及调蓄容量不足的问题。本次扩建工程总布置将克里西水厂为供水水源，在水厂北面1.3km处新建水厂布置水源井1眼，水厂现有的老井作为备用水源井，在水厂建500m3调蓄池1座，供水井抽水消毒后进入调蓄池，从新建调蓄池铺设输配水管道联并阿克布亚水厂，同时新建、改造供水内部管网，完善供水计量设施，解决整个供水规划区遗留的饮水不安全问题。
2供水设施存在的主要问题
2.1已建水厂布置规划不合理
项目区位于凹陷盆地，地下水极为丰富，但是设计克里西与阿克布亚水厂间隔距离太短，而且这2座水厂供水规模小、供水设备多、制水成本高，给水厂的日常运行维护工作带来较大困难。2.2供水井管径太小，过滤器失效由于两座水厂的建设时间较早，设计用水标准底，管径较小，直接制约了其供水能力。此外，农村居民用水相对集中，造成某时刻的实际供水量远高于设计标准；旧供水井过滤器效果不明显，水的含砂量较大，直接影响了水质。
2.3水厂缺乏计量及监控设施
两座水厂缺少必要的计量及管理设备，包括基本的总水表和分表，不能有效的监控用水量并实现计量收费，导致上游地区可无限制用水，而下游管道供不上水。由于不能按计量收费造成大部分水费流失，使水厂缺乏资金，进而无能力对老水厂进行改造和支付工作人员工资。另外，水厂缺乏供水自动化监控和安防设施[1]。
3克里西水厂改扩建工程设计
3.1供水方案的优化设计分析
水厂规划不合理既增加了日常运行成本，又无法满足用水需求。经过对克里西和阿克布亚水厂现场进行调研，分析有两种供水优化方案可供选择，具体如下：方案一：两座水厂各自供水对克里西和阿克布亚水厂进行同时改造，扩大各自的供水能力，设计在两水厂内各新建供水井一眼，井深100m，直径750mm，设计出水量为100m3/h。由于新建供水井能满足高峰期配水要求，这样可不需再建调蓄池，利用变频供水直接从供水井抽水往管网供水。预计该改扩建方案的总投资为62万元，两水厂年运行费为56万元。方案二：两水厂联合运行供水水源统一建在克里西水厂，再新建供水井和调蓄池一座，建加压泵房，新建联并2座水厂管道4.7km。其中新建井深100m，井径750mm，设计出水量为100m3/h，在水厂建调蓄池一座，，设计池容量为500m3。预计该改扩建方案的总投资为120万元，两水厂年运行费为38万元。通过比较可知：方案二较方案一工程投资高出62万元，但方案二的年运行费用较方案一低19万元，而且联合水厂后续管理及维护工作简单，供水系统也更为可靠。因此选取方案二为克里西水厂改扩建工程的最终供水方案。
3.2新建供水井的设计和施工分析
供水管径过小直接制约了水源井的供水能力。在本次改扩建工程中，新建供水井井管选用螺旋焊接钢管，管井深度100m，管径为377mm，设计出水量100m3/h。通过估算供水区的需水量得出克里西水厂远期供水量为845m3/d，最终确定水泵型号为175QJ80-27，扬程27m，流量80m3/h。过滤器是管井的重要组成部分，主要作用是滤水拦砂和保持填砾与含水层的稳定。其类型包括骨架过滤器、缠丝过滤器、包网过滤器和填砾过滤器。考虑到该区域地下水含量丰富，为充分保证水质安全，本工程采用填砾和缠丝过滤器相结合的方式，即在缠丝过滤器外侧填充砾石。其中缠丝为12镀锌铁丝，间距为1.0mm，禁止在缠丝外包任何滤水网[2]。新建供水井的施工工序主要包括：钻井→下管→填砾→洗井→抽水试验。具体施工参数和要求如下：
（1）钻井。本工程钻井采用牙轮钻进、轻压慢转形式，以保证垂直度。转速控制在60转/min～100转/min，泵量为600L/min。选取优质低固相泥浆作为钻井冲洗液。开孔后及时下放孔口保护管，下放深度为2m。钻进过程中禁止盲目加压，最大压力值不得超过钻铤重量的80%，技术人员应时刻观察钻进参数变化情况。
（2）本工程采用一次提吊法进行下管施工。供水井管分沉渣管和过滤管，其中沉渣管长度为5m，过滤管30m。同类管道采用管箍焊接；不同管道间利用变径接头连接。在下管之前要对钻孔进行充分的溜孔和排渣，校正孔深后再进行下管。控制好放管速度，实时监测管内外液面，及时向管内补充清水。各井管段必须按设计顺序连接，底段需设置冲孔托盘[3]。
（3）将井管下放至预定位置处，利用钻机孔口盘将其固定，之后下放钻具至冲孔托盘处进行管内冲孔换浆，当泥浆黏度达到要求后需再持续20s左右，便可进行填砾工序。本工程采用动水投砾法施工，滤料规格为Ф2mm~Ф4mm砂料。填砾厚度为150mm，填砾高度高出过滤器顶10m～20m，以防填砾塌陷使填砾层降至滤管顶以下导至管井涌砂，要确保水中含砂量＜1/20万（体积比）。在止水段投入粘土球进行止水；非止水段投入碎石。
（4）洗井结束后要求井底沉淀物厚度小于井深的5/1000（即0.5m），正式抽水前静水位要求30min观测一次，2h内变幅不大于2cm。抽水试验应进行3次降深，试验水泵的出水量达到设计出水量，最小不得低于设计出水量的75%，水位稳定持续时间应大于4h。试验过程中要进行出水量和水位的观测，同时依据规范完成试验所要求的基本数据和计算成果表[4]。
3.3户表井工程设计
目前，该工程区域用水户的管道从配水管网上直接分水，水表安装在供水户的水龙头上，水厂工作人员需逐个进户查表收费，导致拖欠水费现象严重。为解决这一问题，设计建立户表井工程，具体方法是将各户用水控制阀、水表集中移置户外，建专门的户表控制井。这样可有效减少水厂工作人员工作量，同时对拖欠水费者也可采取停水措施而不影响其它用户的供水，保证了水厂的收入。户表井工程主要分为闸阀井和分水控制器两部分，下面进行详细介绍。
（1）闸阀井。户表井的本质为闸阀井，主要作用是对井内的设备进行保护并方便维修和检查。目前应用最普遍的是预制砼户表井，但由于项目区交通不便，且预制砼井重量较大，导致装卸困难、运输安装费用高，所以本项目选取标准塑胶成型闸阀井作为代替方案，其具有价格合理、运输方便、安装容易、满足工程质量等显著优点。项目区共需闸阀井175个，每个闸阀井控制用户3个～5个。
（2）分水控制器。分水器两段连接供水管道，中间分左右两侧接用户的分水管道，后接用户带锁球阀、水表及配件，每个户表井设一个分水控制器，最多可控制6户的供水。从户表井里的水表开始连接到每个家庭的供水管管道及配件统称为入户设备，其中主要配件包含50m的PEΦ25管道（户均）、900弯头、PPR立管、球阀、水龙头[6]。
4结束语
通过对克里西水厂改扩建工程的供水方案、供水管井及户表井进行科学合理的设计，使工程在后期的施工中不仅有效的节约了资金投入，也具有较高的实际指导价值。该项目实施后，既利用现有水厂的资源，扩大了水厂的供水规模解决了水厂供水效益差的问题，又解决了饮水不安全人口，而且解决了老水厂发展难题，社会经济效益明显。
作者：成军 单位：库车县水利局
参考文献
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