煤炭基地取水方案分析

国电咸阳煤炭储配基地一期工程生活、生产取水方案初步分析一．煤炭基地运营总需水量由煤炭储配基地可行性研究报告中得出，一期工程场地生产、生活用水总量为811.3m3/d，其中：一般生产、生活用水量为128.9m3/d；场地喷洒水用水量经详细计算后，为600m3/d；场地绿化用水量为82.4m3/d。水的密度ρ取1000kg/m3，则一期场地用水量为811.3t/d，一年所需用水量是30万吨。二．初步设计取水方案国电咸阳永寿煤炭储配基地位于永寿县城西北侧，项目总占地3000余亩，规划分为三期实施。一期占地520亩，规划年吞吐量400万吨，设计年用水量30万吨（日用水量800吨/日），初步估算每小时用水量是35吨；一、二、三期年总用水量预计可达到200万吨。用水首先考虑县城自来水公司供水，查自来水公司供水资料可知，通往煤炭基地的水网管径是50mm，水头压力是0.2MPa。一般工程上的水管路压力常见为0.1—0.6MPa，在水管中流速为1—3米/秒，所以常取流速为1.5米/秒。流量=管截面积×流速，计算出自来水流量是1000m3/d。1000m3/d日用水量800吨/日,可见按照理论值计算所得结果是满足一期用水量的。而现场的实际情况是，自来水公司的供水分淡旺季，淡季供水或许足够，一到夏天水量严重不够，几乎每天都会停水几小时，这个问题将直接影响到生产，所以建议不能单独依靠自来水来满足煤炭基地一期生活、生产用水。而且经过初步预算，接入自来水管道的费用大概在30万元左右，管道口从永寿县消防局接入，引水至煤炭基地工业场地。鉴于二三期之后，工程需水量更会大大上涨，只使用县城自来水公司供水是绝对无法满足需量的，处于全盘考虑，现初步设计以下两种取水方案：方案一，在工业场地里打一口管井，取地下水作为生产、生活的铺助用水，与自来水公司供水配合使用。方案二，以管道形式输送，引用附近自然水源的水，与自来水公司供水配合使用。三．取水方案技术条件对比（一）对方案一进行分析：1.工作概况国电咸阳煤炭储配基地位于永寿县城东北部，地貌属渭北黄土塬丘陵沟壑区，地下水赋存匮乏。根据本区内相关资料统计得出，在本区内打水井的成井深度至少为400—500m才可抽出水，抽出水量为5—6吨/小时。2.凿井施工根据本区内有关资料及设计要求，施工机械可以选用车载400型水井钻机进行施工。初步设计工艺流程为：初孔采用三翼钻头钻进，直至基岩面，然后采用牙轮钻头扩孔；基岩孔采用球齿钻头钻进，直至终孔，然后停钻。同时，做出井内水文测井工作。对已成钻孔，在钻探掌握资料的基础上，进一步测定其地层情况，判定各岩层厚度、深度、透水性以及岩性分析，预计出水井可能出水量，与真实抽水量做出比较，分析其差别原因并给出解决办法。3.预计工程进度①施工前准备3天②正常钻井60天③测井、扩孔10天④填料、洗井3天⑤抽水试验3天初步预计总工期为80天。4.建设投资估算打井的费用投资包括两部分：建井、购买设备的一次性投资，和水井抽水后每日用电消耗。建井其间，在土壤层段每打深一米的费用是400元，土壤层厚200m；在基岩段每打深一米的费用是700元，基岩层厚200m。所以其建井费用是22万元，加之设备购置费用，其总费用为25万左右。水井抽水运行后，拟定其水泵型号为150QJ5—400型，功率是13KW，则每日用电消耗是312KW·h，当地工业用电每度电费是0.8元，每日电费消耗是250元。5.根据现场实地情况，对方案一做出可行性分析A.钻井方案的施工工艺流程比较复杂，各环节紧密相扣，不容有失，任何一次操作失误都有可能影响最后的成井效果；而且工期较长，所花费用相对比较高。B．根据煤炭基地一期规划，初步估算出用水量是35吨/小时，而所凿水井的抽水量为5—6吨/小时，与需水量相差甚远，无法满足供水。方案一总结：凿井供水方案的抽水量太小，无法满足一期生活、生产用水，且凿井花费较高、工期较长，鉴于目前现场的经济技术条件，不适合实行凿井方案。（二）对方案二进行分析1.水源情况永寿县主要河流有泾河、漆水河、三岔河等，但这些河流与煤炭基地都相距甚远，由于地形条件所限，根本无法做引水使用。与基地相距较近的有东沟水库和西沟水库两处水源，而西沟水库已做永寿县城居民水之用，亦不可采取。东沟水库位于永寿县城东北3KM的白坊村东沟（封侯沟），属泾河水系中的泔河支流的上游，是一座以灌溉为主，兼有防洪养殖等综合利用的小型水库。工程于1969年11月动工1972年11月竣工，坝高36.5M，总库容365万M3，2009年4月由国家投资442万元对水库大坝、溢洪道、放水设施进行除险加固，2010年8月竣工，加固后的水库总库容为374.82万M3，其中：兴利库容65.52万M3，滞洪库容148.8M3，已淤积库容160.5M3。工程等级为四级。放水形式为卧管式放水在水库大坝坝后200M处有原建的抽水站一座，为两组两级抽水，总扬程142M，总装机1200KW，抽水流量0.56M3/S（即每小时2016M3/小时）。做灌溉之用时曾发挥过显著效益，后由于管理不善等原因，加之工程年久失修而停用，2008年在实施县城东部引水工程中对二级站管道进行了拆除，现状是：机房（6间）、管理房（10间）完好，管坡完好，机电设备损坏，供电线路拆除，引水设施部分完好。2.东沟水库水文地质综述东沟水库位于泔河支流的封侯沟河道，封侯沟河道发源于永寿县页梁南侧的罐罐沟里，属县内源河流，水库大坝以上控制流域面积40km2，主河道坡比降1/42.2。据陕西省地质调查院在水库上游的过流断面实测多年平均常流量0.04m3/秒，冬季封冻期最枯流量0.015m3/秒。即每年入库的水量为126.14万M3（不包括雨洪产生的地表径流量）。水库总库容为380M3，其中兴利库容是190M3。我方组织人员分别于2011年5月—6月对东沟水库多次进行了现场勘查，并且下到东寨村北的沟底，勘查了东沟水库上游的来水情况。目前东沟水库为一片莲藕种植地，据了解种植年数为4年以上，库底沉积了很厚的淤泥和水草、莲菜的腐植遗体，水深0.4-0.5米，而且水库坝底还在不断向外渗漏水。并且在东沟河道上游勘查了水库进水情况，现实情况与水文资料有所出入，现在的水库进水量没有如资料描述的那般大。现今的河沟里长满了水草，河道只剩下不足半米宽的小水渠，流量大概为20M3/h左右。3.施工方案初步设计1）.水源初步设想由东沟水库水文地质综述可以计算出，东沟水库每天的流量是，480吨，与自来水公司供水配合使用可以满足一期生活、生产用水。但是处于二三期工程考虑，使用东沟水库的蓄水和自来水公司供水的总和量，也不能满足煤炭基地三期用水，建议在水库上游的原始河床上凿井。河床是指河谷中平水期水流所占据的谷底部分，又称河槽。河槽由于是古河道的原因，其地层裂隙比较多，属构造破碎带，地下水发育较丰富，裂隙潜水层较浅，在原河床上凿井，可抽出水量必然丰富。也可让东沟水库做为一个天然的蓄水池，等到二三期工程建设时候，从别处河流以管道形式输水入东沟水库，以东沟水库做为中转站预先存满水，这样以后水源被使用起来会得心应手一点。2）.方案实施过程第一步：先修整东沟水库相关资料显示，在2008年12月1日，陕西省水利厅以“陕水规计发[2008]501号”文对批复了永寿县东沟水库除险加固工程初步设计，初步设计批复该工程主要建设内容为：大坝加高加固、放水设施加固、溢洪道加固、上坝道路加固改造、管理设施建设、增设大坝安全监测设施。所以在坝体加固加高方面已不用再做过多修砌，只需在水库两侧的山体多种植草木，避免水土流失，防止两侧泥土滑落，充填在水库和河道造成淤泥堆积，减少了兴利库容。第二步：抽水方案的确定“国电咸阳永寿煤炭储配基地项目东沟水库取水方案情况汇报”材料中列出两种抽水方案：方案Ⅰ：在水库西岸重新建站，采用浮船式抽水站，从库内直接取水。需架设10KV高压线路1.8公里，重新配套机电设备，供水管道及机泵选型为两组两级，抽水站流量为0.56m3/秒。单机流量0.28m3/秒，每天抽水工作时间按22小时计算，日供水量44352m3/天，单机日抽水量22176立方米/天。方案Ⅱ：在原抽水站基础上进行修复改造，需新架10KV高压线路2.5公里，供水管道及机泵选型也为两组两级抽水，抽水流量及单机流量与方案Ⅰ相同。两种方案比较后认为：方案Ⅰ有以下优点：a、可以随库水位的变化进行升降，取水利用率高，取水量大。b、输水管道及高压线路距离短，且远离村庄，避免建设用地中的搬迁工作量。缺点是：在库区高度开挖管坡会造成新的水土流失，对植被及环境造成破坏，且土建部分工作量增大。方案Ⅱ有以下优点：a、土建工作量小，可修复利用原机房和管理站房，原管坡可重新利用，节省大量工程投资。b、建设工期短，易恢复，符合国电储煤基地一期用水要求，且可避免征地赔偿等情况发生。缺点：是为避免村庄，需改变管线、供电线路走径，延长了线路，增加了费用。同时对死库容以下的水量不能利用。两种方案比较后，我们认为选用第二种方案，还是比较合理实际的。故实施中选用第二方案。3）.输水管道的铺设计算出输水管道的直径、输水线路的方位，和管道的埋设情况。4.建设投资估算参考已成的永寿县二期供水工程中的管道材料单价及目前当地的地材价格（管道直径为325钢管，δ=7mm内外均进行防腐处理），初步估算总投资为：523.8万元其中：φ325钢管材料费、防腐处理及铺设费：143.9万元电力工程费：100万元（容量4×300KW=1200KW）机泵设备及安装：180万元水工土建（包括管道土方在内）：100万元方案二的总结：以东沟水库做为水源取水的方案比较便捷，水库里原有的水量，再加之自来水公司供水几乎完全满足煤炭基地一期用水量，如果水量不够，在河床凿井或者引别处河流的水入库，以东沟水库做为一个蓄水池存水，抽用库里蓄满的水即可满足煤炭基地生活、生产的用水。此方案的缺点是，从东沟水库引水到煤炭基地其间的线路较长，铺设水管的所花费用也不容忽视。四．取水方案的总结通过对以上两种方案的分析和计算可以得出一些结论：1.只使用自来水公司供水，在夏季到来时候无法保证煤炭基地生活、生产用水，还需另谋水源。2.通过对第二水源的初步分析得出，以现场目前的技术和经济条件，在工业场地内打取水井是不具备任何价值的。3.处于二三期长远考虑，建议休整东沟水库，不但能够完全满足一期供水，也可让东沟水库做为一个天然的蓄水池，等到二三期工程建设时候，从别处河流以管道形式输水入东沟水库，以东沟水库做为中转站预先存满水，生产所需要的水都会随时有水可用。4.东沟水库的原始河床做为一个构造破碎带，其地下的裂隙水和潜水必然发育较充分，如果在此打井，水井的抽出水量应该会相当充沛。建议对此地进行地质勘察，考虑是否可以在原始河床上打水井。