设计案例 | 极边之城的世外水源——腾冲市城区及曲石集镇供水工程

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董军 中国市政工程中南设计院研究总院有限公司昆明分院副院长

极边第一城——腾冲

腾冲市位于云南省西南部,距省会昆明659公里。县境东西宽69km,南北长137km,国土面积5845km²。东以高黎贡山山脊为界与隆阳区相连,东北与怒江州泸水县相邻,南边与德宏州梁河县相接,西北与缅甸接壤,国境线长148.075km。腾冲县位于西南边陲,紧邻东南亚,是古代西南丝绸之路的要冲,也是云南省的主要侨乡和最早的国际通商口岸之一,又是历代军事重镇,人称“三宣门户,八关镇钥”。300多年前,著名的旅行家徐霞客震撼于此地的独特与壮丽的风景,留下了“极边第一城”的美誉。
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水的滋养成就了腾冲的山川盛景、物华天宝,唯一的城市瀑布、仅有的三个酸性湖泊之一、难得一见的火山堰塞湖湿地、……大自然厚爱着腾冲,水务人守护着腾冲。目前,腾冲已建成大型水库2座(均为电站水库)、中型水库3座、小㈠型水库7座、小㈡型水库38座,总库容8758万m³(不含电站水库);水资源开发利用率3.87%,河道水功能区达标率100%、集中式供水水源地水质达标率100%。
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腾冲市城区及曲石集镇供水工程·二水厂
腾冲市二水厂服务的范围为腾冲市中心城区、西山坝新区、北海乡片区、和顺镇片区,兼顾腾冲市经济开发区转输供水。工程总规模为5.0万m³/d。其中一车间建设规模为2.0万m³/d,水源取自大坡水库;二车间建设规模为3.0万m³/d,水源为花园水库。
二水厂一车间水源:大坡水库
二水厂二车间水源:花园水库
取水及输水:大坡水库采用取水塔取水,塔高36m;取水隧道净空1.8m,长435m;原水管道按2.2万m³/d(含厂区自用水量)设计,设计1根DN500原水输水管。总长度13.786km。花园水库采用取水塔取水,塔高27m;取水隧道净空1.8m,长373m;原水管道按3.3万m³/d(含厂区自用水量)设计,设计1根DN700原水输水管。总长度10.842km。
管网:本工程新建清水输水管道DN800,总长度为6.97km;新建配水管网DN150-DN800,总长度为24.01km;新建厂外清水池5座,总容积1.2万m³。
水厂处理工艺为网格絮凝-斜管沉淀-V型滤池-超滤-消毒。

项目特点

一、取水工程——分层取水

本项目采用分层取水塔取水,可以在水库水位变化的情况下保障取到上表层水;管理人员可以进入塔内巡视及维护设备,管理方便。
该工程水库正常蓄水位1791.830m,死水位1768.700m,总库容1032万m³;水库输水隧洞进口底板高程取1764.90m。水厂现状地面高程为1696.0~1722.8m之间。水厂设计高程考虑现状地面高程及与厂外道路衔接等因素,水厂由北向南高程为1712.7~1708.8m。
分层取水技术根据季节或者水情灵活调整取水位置,最早于20世纪初开始应用,至20世纪70年代,日本大部分水坝均已采用该技术。采用分层取水塔具有如下优点:1、水源到水厂有高差,可以重力输水;2、水库水位变化较大,可以保证取到水库上层水;3、管理较方便;4、运行成本较低。
分层取水塔设计如下图:
分层取水塔工程布置图
分层取水塔结构为封闭式的独立塔,设置在水库内,取水塔顶部工作平台通过进塔桥与水库边道路相连,在塔体不同高程设置分层取水头部及取水管。该工程设计中采用的是阀门分层取水,相比于闸门分层取水而言,阀门分层取水具有设备简单、检修方便、运行管理及维护的费用较低、便于实现自控化控制等优点。
大坡水库取水塔远景
分层取水塔内景
分层取水塔内取水管道

二、水厂处理工艺——膜车间重力产水

本项目在处理工艺的设计中,实现了全流程设置,包括混合、反应、沉淀、过滤、消毒、排泥水处理、排水回用、应急加药系统等内容。结合场地高差特点,在二车间工艺流程设计中实现了膜车间重力产水。
在超滤膜车间中,充分利用了场地高差,实现了膜组件的重力产水。工程中,膜组件池水位与出水后的清水池水位差为7.4m。
二车间配水井及絮凝沉淀池
二车间斜管沉淀池
二车间气水反冲洗滤池
二车间超滤膜池
二车间超滤膜车间至清水池
一车间厂内图

三、配水工程——分区分压供水

配水管网采用了串联的分区分压供水方式。为了使管网运行经济、适用,将管网进行分区分压供水,供水的安全性也增加了,一般地势高差达40m以上,就要考虑采用分压供水系统。结合腾冲城区的实际情况,区内自然地形复杂,地面高差较大,并且本项目服务范围面积较大,因此采用串联分区的方式。
本项目供水低区:包括城中居住片区、城东居住片区、城西居住片区和城南居住片区(除高区外),地形标高为1630~1645m。
高区A区:城南居住片区(来凤山周边地区),地形标高为1645~1700m。
高区B区:供水范围为1630~1670m
高区C区:供水范围为1670~1730m
高区D区:供水范围为1730~1790m
高区E区:供水范围为1790~1840m
高区F区:供水范围为1842~1880m
对于本项目另外一个服务区:腾冲经济开发区(石头山工业园区),该区域地势较低,需要逐级减压供水。
一级减压供水区:地形标高1520~1560m的区域
二级减压供水区:地形标高为1440~1520m的区域
三级减压供水区:地形标高为1390~1440m的区域。
服务区供水分区图

运行状况

该水厂自建成投产至今两年多来,运行稳定,出水水质满足国标及当地居民用水要求。滤池反冲洗过程中跑砂少,冲洗效率高,冲洗过后滤池运行周期可达50至60小时,出水稳定达标。该水厂设置有聚氯化铝投加系统,投药可以精确调控计量,自动化程度高。加氯系统运行可靠,操作方便安全,漏氯报警及应急吸收装置配备齐全。

作者:中国市政工程中南设计院研究总院有限公司昆明分院副院长董军

编辑:朱琼宇

排版:西贝

校对:万梓薇

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