前言：尋找寫作靈感？中文期刊網用心挑選的飲水安全工程取水構筑物設計分析，希望能為您的閱讀和創作帶來靈感，歡迎大家閱讀并分享。
［摘要］取水構筑物的建設是飲水安全工程建設的重要內容，合理設計建設取水構筑物是保障飲水安全工程中水量和水質的關鍵。以新疆巴潤哈爾墩鎮為例，在分析其水量、水質，以及地層巖性等建設條件下，對飲水安全工程中取水方式以及取水構筑物設計進行探討。得出新疆巴潤哈爾墩鎮飲水安全工程取水方式采用打井的方式取用地下水。以期為類型工程提供設計參考。
［關鍵詞］飲水安全;取水構筑物;取水方式;新疆
1工程概況
項目區位于和靜縣巴潤哈爾莫墩鎮，巴潤哈爾莫墩鎮距離和靜縣城29km，南接焉耆七個星鎮，東和二十一團、烏拉斯臺相連，北與哈爾莫墩鎮隔河相望，且地處天山南麓開都河南岸，地處焉耆盆地西北邊緣，其地貌單元為開都河沖積平原，地形總趨勢為北低南高，西高東低，高程在1215～1090m之間。全鎮總面積15．6萬畝，其中耕地6．38萬畝，草場4．5萬畝，有9個行政村。全鎮2007年工農業總產值2．02億元，農牧民人均收入達5458元。項目區總人口為21571人，其中飲水安全人口為2571人，還有19000人飲用水不符合國家《生活飲用水衛生標準》［1］。
2建設條件
2．1水質、水量有保證。根據自治區水利水電勘測設計研究院地質勘察研究所編制的《和靜縣地下水開發建設實施方案水文地質勘察報告》，巴潤哈爾莫墩鎮地下水資源可開采量評價如下:每年地下水補給量為6639．28萬m3，地下水潛水蒸發量667．25萬m3，該區的地下水可開采量為奪取地下水潛水蒸發量，即每年地下水可開采量為5972．03萬m3;現狀每年已開采地下水176．5萬m3，每年剩余可開采量為5795．53萬m3。并且經檢驗，該水質也符合《生活飲用水衛生標準》(GB5749－2006)規范要求。
2．2地層巖性有保證。根據地質勘探資料分析，該區域內的主要地層巖性為第四系松散狀砂卵礫石層。厚約2．5～3．4m，未揭穿，呈青灰色，磨圓度較好，稍密－中密，干－稍濕，最大粒徑220mm，大于2mm礫石含量為81．4%，Cc=7．9，Cu=171．4，顆粒級配不良。天然含水量W=3．6%，天然密度ρ=2．02g/cm3，天然干密度ρd=1．95g/cm3，比重Gs=2．69，孔隙比0．38，飽和度25．5%，天然休止角在35°。野外雙環試驗測得滲透系數為1．4×10－2cm/s，屬強透水層，有利于取水構筑物的設計建設。由此可見，該地的水量、水質和地層巖性可以滿足設計要求，因此采用打井的方式取用地下水。
3取水構筑物設計
3．1單井出水量的確定。本工程參考井的位于設計機井的上方，距新打機井0．8km，兩井距的地形高差為5m，參考機井的井深為100m，出水量為160m3/h，水位降深為6m。根據參考井的資料，新打機井位于其下方，井深設計為100m是可行的。由于項目區地形條件較好，地下水量豐富，且以卵礫石、砂礫石為主，依據中國建筑工業出版社出版的《給水排水設計手冊(室外給水)》，根據項目區的水文地質資料提供數據可推算項目區機井出水量達到200m3/h時的水位降深值。式中:C為靜水位至過濾器上端距離，m;S為水位降深，m;H為含水層厚度，m;R為影響半徑，m，通過計算為641m;r為井的半徑，m，(當采用填礫過濾器時為填礫過濾器外徑);K為滲透系數，m/d，取小值為22．5m/d;Q為大口井出水量，m3/d。根據以上公式計算得:當出水量達到200m3/h時，機井水位降深為18．2m，能滿足出水量需求，即只需打1眼機井。
3．2管井設計。3．2．1管井年提水量。年均供水量=最高日供水量×365/K日=2664．99×365/1．3(日變化系數K日取1．3)=74．82萬m33．2．2井深。1)井深設計的原則。井深的設計原則:應考慮地下水水位埋深、抽水時動水位降深、多年開采區域水位降深，結合抽水井含水層厚度，加之沉淀管長度等因素，綜合考慮確定井深，在施工過程中，除考慮上述因素外，單井深度必須保證過濾器有效含水層厚度能保證單井出水量為原則。2)設計井深。井深設計根據地下水水位埋深、抽水時動水位降深、多年開采區域水位降深，結合抽水井含水層，加之沉淀長度等因素，綜合考慮確定井深。除考慮上述因素外，根據水文地質報告，單井深度必須保證過濾器有效含水層厚度不小于30m為原則。項目區設計井深為100m。3．2．3孔徑、管徑及濾水管長度的確定。根據布井區水文地質條件、探采結合井的地層剖面，含水層富水性及探采井抽水試驗資料，為了防止抽水時砂粒進入井內太多，以破壞機井的使用壽命，除選擇好濾料之外，加大填礫厚度是防砂濾水的最有效辦法?？紤]機泵配套需要，設計孔徑650mm，管徑377mm，濾水管長度40m，沉淀管為6m。按《機井技術規范》要求，機井過濾器外徑應滿足以下要求:式中:D為過濾器外徑(m);Q為管井的設計出水量(m3/s);L為過濾器長度(m)，取40m。P為過濾器表面進水有效孔隙率(一般按過濾器表面空隙率的50%考慮);本次設計取12．5%;V為允許入管流速，當K為21～40m/d時，取0．015，當K＜20m/d時，取0．01。項目區含水層巖性為卵石，因此取0．015。計算結果表明，井管直徑按377mm設計，符合要求。井孔直徑采用下式校核:式中:D1為井孔直徑(m);Q為管井的設計出水量(m3/s);L為過濾器長度(m);V1為允許滲透流速(m/s);K為滲透系數(m/d)。=0．436(m)計算結果表明:井徑按650mm設計，符合要求。根據上述設計，過濾器直徑確定為377mm，選用普通園孔墊筋纏絲鋼管，管壁厚6mm，孔隙率12．5%，長度40m，纏絲間距1．5mm。骨架管上應有縱向墊筋，以使纏絲不要貼在鋼管上，墊筋高度8mm，墊筋間距2～3mm，兩端應設擋箍焊死。
3．3過濾設計。3．3．1過濾器設計。鑒于項目區主要含水層為粗砂及粗砂夾卵石，故選用填礫過濾器，過濾器骨架采用6mm厚卷板焊接鋼管的濾水管。濾水管采用開孔墊筋纏絲，直徑為377mm，井壁上開圓形孔，孔徑為15mm，梅花狀布置，縱向墊筋，直徑8mm，其墊筋間距應保證纏絲距管壁2～3mm，以保證纏絲懸空，不能貼在井壁上，兩端設擋箍焊死。纏絲采用鍍鋅鐵絲，濾水管纏絲間距小于填礫最小粒徑，取1．0mm，允許偏差為±20%，且纏絲不能松動。3．3．2濾料設計。項目區含水層主要為粗砂及粗砂夾卵石。據不同含水層的性狀和顆粒篩分后的重量比來確定。濾料直徑D50=(8～10)d50式中:D50為濾料直徑，mm。d50為含水層砂樣過篩累計重量為50%時的顆粒直徑，mm。根據已有井的資料，對主要含水層的顆粒分析得:d50=(0．36～0．5)mm。濾料粒徑D50=(8～10)×(0．25～0．5)mm=3．0～5mm。故采用(3～5)mm。
3．4工作水位與水泵選型。3．4．1水泵選型配套。合理地選擇水泵是正確使用的先決條件。為了確保本工程投入正常生產運行，井與泵經常處于高效節能狀態下工作，應遵循下述原則和方法進行水泵的選擇與配套［2］。1)在滿足單井設計流量和提水揚程的條件下，應選用高效節能，安裝、維修和操作方便的潛水電泵。2)要使水泵經常處于水泵性能曲線高效區范圍內運行，所選水泵除滿足單井設計流量外，其揚程余度越小越好。3)以所選水泵為主體配套組成的抽水裝置，在長期運行中其平均裝置效率不能低于45%，否則能源單耗增加，灌溉成本提高。4)依據所選水泵建設本工程，其投資和設備功率最小。3．4．2水泵選擇的方法。1)根據工程運行方案所確定的單井設計流量和井壁管內徑，水泵產品性能技術數據表中查得所需水泵型號。2)再根據設計降深和埋深值，以及輸水管路損失計算得所需揚程(H)，按所需揚程來確定水泵揚程(H)，即確定水泵葉輪級數，用公式表示為:H需=H凈+h損+0．5(5)式中:H需為需要揚程(m);H凈為凈揚程(m)，即穩定動水位到出水管口中心的垂直距離(埋深+降深+0．5m);h損為損水管路的損失揚程(m)。根據成井資料，當地地下靜水位埋深約在22m，又根據單井出水量，設計抽水降深最大值為18．2m，管網所需揚程為5．5m。則潛水泵所需揚程H需=22+18．2+0．5+5．5=46．2m
4結語
綜上所述，新疆巴潤哈爾墩鎮飲水安全工程取水方式采用打井的方式取用地下水。新建機井1眼，井深為100m，設計井徑650mm，管徑377mm，濾水管長度40m，沉淀管為6m，單井出水流量為200m3/h。水泵選用井用潛水泵，根據確定的揚程和流量，選擇型號為300QJ200－60型井用潛水泵，設計流量為200m3/h，設計揚程為60m，相應電機功率為55kw，可有效地保證巴潤哈爾墩鎮居民安全用水的水量和水質。
參考文獻
［1］中華人民共和國衛生部．GB5749—2006生活飲用水衛生標準［S］．北京:中國標準出版社．2006．
［2］何洪兵，張雪梅，王婷婷．水泵設計選型及案例研究［J］．湖南水利水電．2019(05):59－61．
作者:李旭東 單位:新疆巴州天寶水利工程設計有限公司