小议蛟河市农村饮水引泉池设计问题

蛟河市十一五期间，在农村饮水安全工程建设中，共建设引泉工程24处，占总工程建设数量的比例为18.1%。采用泉水作为农村供水系统的水源是比较经济合理的,泉水水质好,取集方便,大大节约了设施费用,也便于日常的运营管理。我市各乡镇的一些山区,泉水出露较多,不仅水质好,水量能保证,而且水源水位有一定的高度,可实现重力供水,节省电费。由于现行《室外给水工程设计规范》、《给水排水设计手册》及给水排水专业教科书均没有介绍有关引泉池设计的内容,结合多年的实践,探讨有关引泉池设计问题。

1引泉池的型式

泉分为上升泉和下降泉,其出流方式有集中和分散两种,相应的引泉池也可分为上升泉引泉池、下降泉引泉池,集中泉引泉池和分散泉引泉池等。设计时应按不同性质的泉水分别选用不同型式的引泉池收集泉水。下面是几种常见的引泉池型式。

1.1集中上升泉引泉池

这种泉水出流集中,泉水从地下或从河床中向上涌出,引泉池底部进水。这种类型的引泉池主要适用于取集集中上升泉泉水或主要水量从1、2个主泉眼涌出的分散上升泉泉水

1.2集中下降泉引泉池

泉水也是集中流出,但泉水是从山坡、岩石等的侧壁流出,引泉池侧壁进水。这种类型的引泉池主要适用于取集集中下降泉泉水或主要水量从1、2个（漂河镇半拉撮落村引泉为3个；庆岭镇引泉为7个）主泉眼流出的分散下降泉泉水。

1.3分散泉引泉池

泉眼分散,取水时用穿孔管埋入泉眼区,先将水收集于管中,再集于引泉池中。这类引泉池主要适用于取集分散泉泉水。

2构造设计要求

引泉池主要由泉室、检修操作室及进水部分组成。

2.1泉室

泉室多采用矩形,钢筋混凝土结构。泉室可根据泉水水质、周围环境设为封闭式或敞开式。如泉水水质好,不需要进行水质处理,一般为了使泉水不被污染,要求设成封闭式。为避免地面污水从池口或沿池外壁侵入泉室而污染泉水,泉室池口应高出地面0.5m以上,泉室周围要修建1.5m以上的排水坡。如在渗透性土壤处,排水坡下面还应填一定厚度黏土层或做一薄层混凝土层。泉室中水深可根据引泉池容积大小,在1.5m～4.0m之间选择。若泉水涌水量太大施工不便或泉眼处工程地质为基岩难以开挖,泉室水深可适当减小,但也要保证出水管管顶淹没在水中不小于1m水深,以便避免空气进入出水管。设计时还应考虑设置一些附属管道和配件,如出水管、溢流管、排污管、通气管及控制闸阀等。在低洼地区、河滩上或河床中的引泉池要有防止洪水冲刷和淹没的措施。

2.2检修操作室

检修操作室主要是对引泉池进行操作、维护管理的场所,与泉室合建。检修操作室平面形状可以是矩形或圆形,为便于施工,一般采用矩形。其平面尺寸应根据出水管、溢流管及排污管的管径和控制闸阀大小来确定。为便于操作和维修,其最小尺寸不小于1200mm×1200mm。室内、外壁须设有必要的钢制爬梯,室顶应设人孔。但要注意人孔不能被洪水淹没及地面污水通过人孔灌入池内。检修操作室的构造材料一般与泉室构造材料一致。

2.3进水部分

根据引泉池不同的类型,进水部分主要有池底进水的人工反滤层、池壁进水的水平进水孔和透水池壁。

2.3.1人工反滤层

池底进水的引泉池底部,除了大颗粒碎石、卵石及裂隙岩出水层以外,一般砂质含水层中,为防止含水层中的细小砂粒随水流进入泉池中,并保持含水层的稳定性,应在池底铺设人工反滤层。人工反滤层是防止池底涌砂,安全供水的重要措施。反滤层一般设3～4层,粒径自下而上逐渐变大,每层厚度200mm～300mm,其总厚度为0.4m～1.0m。

2.3.2水平进水孔和透水池壁

水平进水孔和透水池壁是两种主要引泉池池壁进水型式。

水平进水孔,由于容易施工而采用较多。在孔内滤料级配合适的情况下,堵塞较轻。一般做成直径100mm～200mm的圆孔或100mm×150mm～200mm×250mm的矩形孔。进水孔内的填料2～3层,一般为2层,其级配按泉眼处含水颗粒组成确定,可参照D/di≤(7～8)式计算,其中D是与含水层接触的第一层滤料粒径,di是含水层计算粒径。当含水层为细砂或粉砂时,di＝d40；中砂时,di＝d30；粗砂时,di＝d20。两相邻层粒径比,一般为2～4。当泉眼周围含水层为砂砾或卵石时,可采用直径为25mm～50mm不填滤料层的圆形进水孔。进水孔应布置在动水位以下,在进水侧池壁上交错排列,其总面积可达池壁部分面积的15%～20%。

透水池壁具有进水面积大、进水均匀、施工简单和效果好等特点。透水池壁布置在动水位以下,采用砾石水泥混凝土(无砂混凝土),孔隙率一般为15%～25%,砾石水泥透水池壁每高1m～2m设一道钢筋混凝土圈梁,梁高为0.1m～0.2m。

3引泉池水位及容积的确定

3.1引泉池水位的确定

在引泉池设计中,池中水位的设计非常重要。池中水位设计过低,不能充分利用水头,造成能量浪费,也会使泉池开挖过深,施工困难。水位设计过高,会使泉路改道,造成取水量不能满足要求或取不到水,甚至造引泉池报废。引泉池中的设计水位可考虑略低于(一般为300mm～500mm)测定泉眼枯流量时的水位,这样可保证泉水向引泉池内汇集,取到所需的水量,保证供水安全可靠。

3.2引泉池容积的确定

引泉池不同于一般的取水构筑物,在设计中,其容积大小的确定是比较复杂的,通常要考虑泉水量的大小,供水系统特性等。例如泉水量很大,任何时候均大于最高日最大时用水量,则引泉池容积就可设置小些,如果泉水量不很大,引泉池要起到调节水量作用,则引泉池设计容积就要大些。因此,引泉池的容积要视其在供水系统中所起的作用而定,通常按如下几种情况考虑。

3.2.1引泉池起取、集水作用

泉水量很大,引泉池以后设有调节设施。这时引泉池在供水系统中只起到取水、集水作用,其容积就不需要很大,引泉池能罩住主泉眼,满足检修,清掏时人能进入池内操作即可。一般为30m3～100m3,如果日用水量较大的供水系统,引泉池容积可按10min～30min的停留时间来计算。

3.2.2引泉池起预沉池作用

引泉池后设有调节设施,泉水中大颗粒泥砂含量较高,经自然沉淀后可以去除。这时引泉池既起到取、集水作用又起到预沉池作用。其容积除了要保证能罩住主泉眼,满足检修清掏时人能进入池内操作外,还要满足不小于2h的停留时间,对于供水量较大的供水系统,引泉池的容积可按2h停留时间计算或按试验确定的停留时间计算。

3.2.3引泉池起调节作用

泉水水质好,不需要净化处理,泉水水位高,能满足重力供水,消毒后可直接供给用户；泉水量稳定,但不能在任何时候满足大于最高日最大用水量；泉眼处工程地质条件好,施工方便。在这种情况下,可将引泉池容积设置大些。供水系统中可不再设置清水池和水塔(或高地水池),引泉池起调节水量作用。引泉池的容积应根据泉水出流水量和用水量变化曲线来确定。缺乏资料时供水系统可按日用水量的20％～40％确定,对于极小型供水系统,引泉池容积可达到日用水量的50%以上。

4水源保护范围的确定

引泉工程建成后，一定要加强工程管理力度。把水源保护的范围落实的村屯，责任落实到具体责任人。蛟河市十一五期间，农村饮水安全工程引泉的水源保护范围为：水源以上至分水岭的范围以内。在这个范围内不可以种植任何耕地，以避免人为污染；可以大量植树造林，形成一个更好的生态环境空间，更要严禁毁林开荒，造成饮水水源枯竭的事情发生。