淺議污水處理廠中水在省級小型農田水利中的利用

王萬勞

(永壽縣水利局，陜西 永壽 713400)

1 概況

永壽縣2018年度省級小型農田水利基本建設補助資金項目位于永壽縣縣城西側西嶺之上，距離縣城1 km。312國道、西銀高鐵穿越其中。是永壽縣縣城的南大門。項目以農業灌溉為目的，以農業旅游為手段，栽培觀賞經濟花木，面積820畝。

該項目區屬溫帶大陸氣候，冬季長而干寒，夏季短而溫和。年平均氣溫為10.8℃。極端高氣溫為38.9℃(1919年6月19日)，極端低溫度為-18.8℃(1977年1月30日)。無霜期平均為210 d。

項目區年均降水量為600 mm，主要集中在7月～9月，每月均在44 mm以上。年蒸發量為807.4 mm。其中5月～8月，蒸發量達498.9 mm，占全年蒸發量的61.8%。平均風速為2.4 m/s。春季最大，平均2.3 m/s～2.7 m/s，夏季平均2.4 m/s～2.6 m/s，秋季平均為1.9 m/s～2.4 m/s，冬季最小，平均2.3 m/s。

項目區地勢開闊，光熱豐富，土壤肥沃，土層深厚，面積集中，自然條件優越。適宜花木等觀賞植物生長，生產條件優越，灌溉效益顯著，所以進行節水灌溉是十分可行的。

項目區水源工程為污水處理廠的中水回用的尾水。經砂濾及活性炭處理，中間采用超濾膜技術。每小時可供水量50 m3。日正常工作時間20 h，日處理水量1000 m3。污水處理廠距離項目區1 km。在項目區水資源短缺的狀況下，開發和利用再生水資源是對城市水資源的重要補充，是提高水資源利用率的重要途徑。

2 存在問題

2.1 項目區位于縣城西部西嶺之上，無法開采地下水

項目區屬黃土高原邊緣、渭北高原丘陵溝壑區，地形地勢條件復雜，水資源相對匱乏。地下水資源開發利用系數為57.6%，1980年開采量為320.18萬m3。現在基本上采補平衡，水資源季節分配極不均衡。資源型缺水，工程型缺水，污染型缺水并存。由于縣城周圍地下水近年的超采，該地區屬于禁止開采區。故無法利用地下水資源。

2.2 項目區無地表徑流匯集

項目區屬暖溫帶大陸性氣候，冬季長而干寒，夏季短而溫和。年降雨量600 mm左右。春季平均雨量為130.4 mm～145.3 mm，占全年雨量的20.9%～24.2%；夏季平均為220.7 mm～244.3 mm，占全年的37.5%～42.7%；秋季平均為198.3 mm～221.1 mm，占全年的33.1%～35%；冬季平均為19.4 mm～27.3 mm，占全年的3.2%～4.1%。雖然雨量充沛，但項目區地處西嶺脊部，不能形成地表徑流匯集。因此，項目區范圍內無可利用地表水。

2.3 項目區日蒸發量過大

項目區地處西嶺，而西嶺為南北走向。全年主導風向是東南風，其次為西北風。年平均風速為2.4 m/s。春季最大，平均2.3 m/s～2.7 m/s，夏季平均2.4 m/s～2.6 m/s，秋季平均為1.9 m/s～2.4 m/s，冬季最小，平均2.3 m/s。年蒸發量為807.4 mm，最多蒸發為874.2 mm，最少為730.3 mm，相差143.9 mm。其中5月～4月是全年蒸發量最多的月份。蒸發量達到498.9 mm，占全年蒸發量的61.8%。年均降水量600 mm，比蒸發少207.4 mm。

2.4 項目區實施以來，用汽車拉水人工灌溉耗時費力

項目區屬暖溫帶大陸性季風型氣候，四季分明，加之風速快，蒸發量大，冬季干燥寒冷，常有冬旱現象。本項目區是由原來的單純農業生產轉向農業旅游，由原來的糧食及經濟作物種植，轉變為觀賞經濟花木栽培。由于受特定的自然條件約束，現有水利工程普遍存在總量不足，規模偏小，水資源利用率低，灌溉保證率小，供水不安全等情況。不能有效的解除旱澇災害，特別是旱災的威脅。因此，在目前狀況下，用汽車拉水，進行人工灌溉，耗時又費力，很不滿足現狀。

3 對策

3.1 預測項目區灌溉用水量

永壽縣2018年度省級小型農田水利基本建設補助資金項目，總灌溉面積820畝，項目區主要為園林種植，比例為：70%為中槐，20%為法桐，10%為雜樹(紫葉李、冬青、櫻花等)。按照《灌溉與排水工程設計規范》(GB/T 50288-1999)、《微灌工程技術規范》(GB/T 50485-2009)，結合項目區噴灌工程設計保證率85%，項目區本次設計噴灌水利用系數取0.85。依據《陜西省作物需水量及分區灌溉模式》《中國主要作物需水量與灌溉》，結合項目區實際情況科學合理地確定各類作物的灌水定額。70%的中槐95 m3/畝，20%的法桐76 m3/畝，10%的雜樹76 m3/畝。因此，95×0.7+76×0.2+76×0.1=89.3 m3/畝，得出凈灌溉定額89.3 m3/畝。灌溉水利用系數0.85，得出綜合毛灌溉定額105.06 m3/畝。灌溉面積820畝。設計水平年需水量為8.62萬m3。

3.2 利用污水處理廠中水回用進行灌溉

永壽縣污水處理廠距項目區1 km。項目區依托永壽縣污水處理廠，中水回用的尾水。經砂濾及活性炭處理，中間采用超濾膜技術。每小時可供水量50 m3，日正常工作時間20h，日處理水量1000 m3，年處理水量36萬m3。中水回用工程為永壽縣一期中水回用試點工程，若工程效益顯著，可增加處理設備，使得工程處理水能力大大提高，供水量增加，完全滿足項目區灌溉用水量8.62萬m3。

4 項目工程設計

根據《水利水電工程等級劃分及洪水標準》(SL 252-2017)、《灌溉與排水工程設計規范》(GB 50288-99)，確定工程等別為V等，工程規模為小(二)型。主要建筑物為5級，次要建筑物為5級。灌溉方式選擇噴灌。

4.1 水源工程設計

4.1.1 吸水及出水管經選擇

管道直徑采用公式：

式中：Q為泵的設計流量，設計流量0.98 m3/s；V為設計流速，取1.3 m/s；D為管經，m。

經過計算，水泵進水管徑0.98 m，吸水管選擇dn100鋼管，出水管選擇dn100鋼管，ζ=4 mm；壓力1.6 MPa。

4.1.2 水泵揚程確定

H=Zp-Zb+hs+∑hf+∑hj-h

式中：H為泵的揚程，m；Zp為典型灌溉小區管網進口高程，960.237 m；Zb為水源的設計水位，919.53 m；hs為典型灌水小區進口設計水頭，40 m；hp為典型噴點的豎管高度，1 m；∑hf為系統進口至典型灌溉小區進口的管道沿程水頭損失，30.77 m；∑hj為系統進口至典型灌溉小區進口的管道局部水頭損失，3.08 m；h為原管道的水壓標高，46 m。

經計算，H=69.557 m，取揚程71 m。

4.1.3 水泵的選擇

根據設計流量Q=50 m3/h，揚程71 m。選擇型號CDL42-40，功率為15 kW輕型立式多級泵。

4.2 輸水管道工程設計

根據管網水力計算，埋設dn140upvc管-2.0 MPa，管長500 m；dn140upvc管-1.6 MPa，管長500 m；dn125upvc管-1.25 MPa，管長500 m；dn125upvc管-1.0 MPa，管長460 m；dn125upvc管-0.6 MPa，管長105 m。管道附屬工程：DN1200閘閥井(閘閥、減壓閥等)9座，過路套管4處。

4.3 田間灌溉工程設計

田間輸配水管網分為主干管、干管、分干支管、支管四個等級，支管平行于作物種植行向布設，分干管垂直于配水毛管布置，干管沿道路布設。埋設管道均為PVC-U管。并在管網最低點處設排水井，最高點設排氣井。項目區內地形落差不大，地形相對較平整，滿足噴灌灌溉要求。

4.3.1 田間管網工程

dn125upvc管-0.8 MPa，管長1892 m；dn125upvc管-0.6 MPa，管長1688 m；dn110upvc管-0.8 MPa，管長505 m；dn110upvc管-0.6 MPa，管長1360 m；dn75upvc管-0.8 MPa，管長158 m；dn75upuc管-0.6 MPa，管長170 m；dn63upvc管-0.6 MPa，管長250 m；dn50upvc管-0.6 MPa，管長360 m。

4.3.2 華浩軒生產用水

埋設dn125upvc管-0.6 MPa，管長200 m。

4.3.3 灌水器

5004地埋式旋轉噴頭560套。

4.3.4 管道附屬工程

DN1200閘閥井(閘閥、減壓閥等)37座，過路套管13處。

4.4 自控化控制

電磁閥(JDY型)，配套解碼器(JDYHF-B707型)共110套，遠程控制終端(YJD-2071型)，配套太陽能電池板供電(50 W)6套；電腦終端(含智能灌溉軟件等)1套。

5 結語

本項目既是污水處理廠中水利用的示范，也是解決城鎮綠化用水的最好途經。在干旱缺水永壽縣境內，加強農業灌溉設施建設是抵御干旱漬澇等自然災害，改善農業基礎設施條件，提高農業綜合生產能力的重要保障，是確保經濟社會可持續發展的重要基礎。隨著現代經濟發展速度的不斷加快，城鎮人口的不斷增加，再生水資源的開發與利用在構建資源節約型社會、保護水資源以及環保和實現社會經濟的可持續續發展上具有日益突出的地位和作用。