浅议污水处理厂中水在省级小型农田水利中的利用

王万劳

(永寿县水利局，陕西 永寿 713400)

1 概况

永寿县2018年度省级小型农田水利基本建设补助资金项目位于永寿县县城西侧西岭之上，距离县城1 km。312国道、西银高铁穿越其中。是永寿县县城的南大门。项目以农业灌溉为目的，以农业旅游为手段，栽培观赏经济花木，面积820亩。

该项目区属温带大陆气候，冬季长而干寒，夏季短而温和。年平均气温为10.8℃。极端高气温为38.9℃(1919年6月19日)，极端低温度为-18.8℃(1977年1月30日)。无霜期平均为210 d。

项目区年均降水量为600 mm，主要集中在7月～9月，每月均在44 mm以上。年蒸发量为807.4 mm。其中5月～8月，蒸发量达498.9 mm，占全年蒸发量的61.8%。平均风速为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，秋季平均为1.9 m/s～2.4 m/s，冬季最小，平均2.3 m/s。

项目区地势开阔，光热丰富，土壤肥沃，土层深厚，面积集中，自然条件优越。适宜花木等观赏植物生长，生产条件优越，灌溉效益显著，所以进行节水灌溉是十分可行的。

项目区水源工程为污水处理厂的中水回用的尾水。经砂滤及活性炭处理，中间采用超滤膜技术。每小时可供水量50 m3。日正常工作时间20 h，日处理水量1000 m3。污水处理厂距离项目区1 km。在项目区水资源短缺的状况下，开发和利用再生水资源是对城市水资源的重要补充，是提高水资源利用率的重要途径。

2 存在问题

2.1 项目区位于县城西部西岭之上，无法开采地下水

项目区属黄土高原边缘、渭北高原丘陵沟壑区，地形地势条件复杂，水资源相对匮乏。地下水资源开发利用系数为57.6%，1980年开采量为320.18万m3。现在基本上采补平衡，水资源季节分配极不均衡。资源型缺水，工程型缺水，污染型缺水并存。由于县城周围地下水近年的超采，该地区属于禁止开采区。故无法利用地下水资源。

2.2 项目区无地表径流汇集

项目区属暖温带大陆性气候，冬季长而干寒，夏季短而温和。年降雨量600 mm左右。春季平均雨量为130.4 mm～145.3 mm，占全年雨量的20.9%～24.2%；夏季平均为220.7 mm～244.3 mm，占全年的37.5%～42.7%；秋季平均为198.3 mm～221.1 mm，占全年的33.1%～35%；冬季平均为19.4 mm～27.3 mm，占全年的3.2%～4.1%。虽然雨量充沛，但项目区地处西岭脊部，不能形成地表径流汇集。因此，项目区范围内无可利用地表水。

2.3 项目区日蒸发量过大

项目区地处西岭，而西岭为南北走向。全年主导风向是东南风，其次为西北风。年平均风速为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，秋季平均为1.9 m/s～2.4 m/s，冬季最小，平均2.3 m/s。年蒸发量为807.4 mm，最多蒸发为874.2 mm，最少为730.3 mm，相差143.9 mm。其中5月～4月是全年蒸发量最多的月份。蒸发量达到498.9 mm，占全年蒸发量的61.8%。年均降水量600 mm，比蒸发少207.4 mm。

2.4 项目区实施以来，用汽车拉水人工灌溉耗时费力

项目区属暖温带大陆性季风型气候，四季分明，加之风速快，蒸发量大，冬季干燥寒冷，常有冬旱现象。本项目区是由原来的单纯农业生产转向农业旅游，由原来的粮食及经济作物种植，转变为观赏经济花木栽培。由于受特定的自然条件约束，现有水利工程普遍存在总量不足，规模偏小，水资源利用率低，灌溉保证率小，供水不安全等情况。不能有效的解除旱涝灾害，特别是旱灾的威胁。因此，在目前状况下，用汽车拉水，进行人工灌溉，耗时又费力，很不满足现状。

3 对策

3.1 预测项目区灌溉用水量

永寿县2018年度省级小型农田水利基本建设补助资金项目，总灌溉面积820亩，项目区主要为园林种植，比例为：70%为中槐，20%为法桐，10%为杂树(紫叶李、冬青、樱花等)。按照《灌溉与排水工程设计规范》(GB/T 50288-1999)、《微灌工程技术规范》(GB/T 50485-2009)，结合项目区喷灌工程设计保证率85%，项目区本次设计喷灌水利用系数取0.85。依据《陕西省作物需水量及分区灌溉模式》《中国主要作物需水量与灌溉》，结合项目区实际情况科学合理地确定各类作物的灌水定额。70%的中槐95 m3/亩，20%的法桐76 m3/亩，10%的杂树76 m3/亩。因此，95×0.7+76×0.2+76×0.1=89.3 m3/亩，得出净灌溉定额89.3 m3/亩。灌溉水利用系数0.85，得出综合毛灌溉定额105.06 m3/亩。灌溉面积820亩。设计水平年需水量为8.62万m3。

3.2 利用污水处理厂中水回用进行灌溉

永寿县污水处理厂距项目区1 km。项目区依托永寿县污水处理厂，中水回用的尾水。经砂滤及活性炭处理，中间采用超滤膜技术。每小时可供水量50 m3，日正常工作时间20h，日处理水量1000 m3，年处理水量36万m3。中水回用工程为永寿县一期中水回用试点工程，若工程效益显著，可增加处理设备，使得工程处理水能力大大提高，供水量增加，完全满足项目区灌溉用水量8.62万m3。

4 项目工程设计

根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL 252-2017)、《灌溉与排水工程设计规范》(GB 50288-99)，确定工程等别为V等，工程规模为小(二)型。主要建筑物为5级，次要建筑物为5级。灌溉方式选择喷灌。

4.1 水源工程设计

4.1.1 吸水及出水管经选择

管道直径采用公式：

式中：Q为泵的设计流量，设计流量0.98 m3/s；V为设计流速，取1.3 m/s；D为管经，m。

经过计算，水泵进水管径0.98 m，吸水管选择dn100钢管，出水管选择dn100钢管，ζ=4 mm；压力1.6 MPa。

4.1.2 水泵扬程确定

H=Zp-Zb+hs+∑hf+∑hj-h

式中：H为泵的扬程，m；Zp为典型灌溉小区管网进口高程，960.237 m；Zb为水源的设计水位，919.53 m；hs为典型灌水小区进口设计水头，40 m；hp为典型喷点的竖管高度，1 m；∑hf为系统进口至典型灌溉小区进口的管道沿程水头损失，30.77 m；∑hj为系统进口至典型灌溉小区进口的管道局部水头损失，3.08 m；h为原管道的水压标高，46 m。

经计算，H=69.557 m，取扬程71 m。

4.1.3 水泵的选择

根据设计流量Q=50 m3/h，扬程71 m。选择型号CDL42-40，功率为15 kW轻型立式多级泵。

4.2 输水管道工程设计

根据管网水力计算，埋设dn140upvc管-2.0 MPa，管长500 m；dn140upvc管-1.6 MPa，管长500 m；dn125upvc管-1.25 MPa，管长500 m；dn125upvc管-1.0 MPa，管长460 m；dn125upvc管-0.6 MPa，管长105 m。管道附属工程：DN1200闸阀井(闸阀、减压阀等)9座，过路套管4处。

4.3 田间灌溉工程设计

田间输配水管网分为主干管、干管、分干支管、支管四个等级，支管平行于作物种植行向布设，分干管垂直于配水毛管布置，干管沿道路布设。埋设管道均为PVC-U管。并在管网最低点处设排水井，最高点设排气井。项目区内地形落差不大，地形相对较平整，满足喷灌灌溉要求。

4.3.1 田间管网工程

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

4.3.2 华浩轩生产用水

埋设dn125upvc管-0.6 MPa，管长200 m。

4.3.3 灌水器

5004地埋式旋转喷头560套。

4.3.4 管道附属工程

DN1200闸阀井(闸阀、减压阀等)37座，过路套管13处。

4.4 自控化控制

电磁阀(JDY型)，配套解码器(JDYHF-B707型)共110套，远程控制终端(YJD-2071型)，配套太阳能电池板供电(50 W)6套；电脑终端(含智能灌溉软件等)1套。

5 结语

本项目既是污水处理厂中水利用的示范，也是解决城镇绿化用水的最好途经。在干旱缺水永寿县境内，加强农业灌溉设施建设是抵御干旱渍涝等自然灾害，改善农业基础设施条件，提高农业综合生产能力的重要保障，是确保经济社会可持续发展的重要基础。随着现代经济发展速度的不断加快，城镇人口的不断增加，再生水资源的开发与利用在构建资源节约型社会、保护水资源以及环保和实现社会经济的可持续续发展上具有日益突出的地位和作用。