弓 俊 微

(太原市市政工程設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030002)

1 設(shè)計(jì)背景

2015年4月2日，國(guó)務(wù)院下發(fā)了《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》(“水十條”)，隨后山西省下發(fā)了《山西省水污染防治工作方案》(晉政發(fā)〔2015〕59號(hào))要求全面加強(qiáng)再生水工作，提高再生水利用率，實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)。接著太原市編制了《太原市再生水利用專項(xiàng)規(guī)劃》(2014—2020)，為再生水回供提供規(guī)劃指導(dǎo)。2017年太原市提出打造青山綠水之城的計(jì)劃，擬形成“一湖點(diǎn)睛、一水中分、九水環(huán)繞、水韻龍城”的格局，“一湖”指晉陽(yáng)湖，“一水”指汾河，“九水”指北沙河、九院沙河、北澗河、玉門河、虎峪河、冶峪河、風(fēng)峪沙河、北排洪溝和已經(jīng)改造完畢的南沙河?；诖?，以八河快速化改造為契機(jī)，提出了太原市再生水回供九河的工程。

太原市是全國(guó)缺水最嚴(yán)重的城市之一，其水資源人均占有量為250 m3，僅為全國(guó)人均占有量的7.4%。同時(shí)，太原市有著豐富的污水資源，每日排放的污水量約70萬m3。將太原市每日排放的污水處理后再生利用，不僅可以改變汾河污染狀況，改善生態(tài)環(huán)境和氣候條件，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)污水資源化和水資源的優(yōu)化配置，達(dá)到分質(zhì)供水，優(yōu)水優(yōu)用的效果。

2 再生水水源、水質(zhì)及水量分配

2.1 水源

根據(jù)《太原市再生水利用專項(xiàng)規(guī)劃》(2014—2020)，以及太原市再生水用戶分析和供需平衡分析，最終確定本工程再生水水源為楊家堡污水處理廠和城南污水處理廠尾水。

2.2 水質(zhì)

本工程再生水主要用于河道景觀補(bǔ)水、綠化澆灑及市政雜用，根據(jù)GB 50335—2002污水再生利用工程設(shè)計(jì)規(guī)范，河道補(bǔ)水屬于觀賞性景觀環(huán)境用水(河道類)，公共綠地用水屬于城鎮(zhèn)雜用水(城市綠化)，其控制項(xiàng)目和指標(biāo)限值見表1，表2。

表1 觀賞性景觀環(huán)境用水(河道類)控制項(xiàng)目和指標(biāo)限值

表2 城鎮(zhèn)雜用水(城市綠化)控制項(xiàng)目和指標(biāo)限值

楊家堡污水處理廠和城南污水處理廠出水水質(zhì)均達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，其水質(zhì)主要指標(biāo)見表3。

表3 城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)

楊家堡、城南污水廠尾水用于回供，其出水水質(zhì)均滿足觀賞性景觀環(huán)境用水和城鎮(zhèn)雜用水的要求，因此水源水質(zhì)是可行的。

2.3 水量分配

依據(jù)《太原市再生水專項(xiàng)規(guī)劃》及太原市再生水發(fā)展有限公司簽署的用水協(xié)議，汾河以西水量共計(jì)11.5萬m3/d，汾河以東水量共計(jì)3.6萬m3/d。

汾河以西10萬m3/d的水源來自城南污水處理廠，規(guī)劃管線沿南環(huán)高速敷設(shè)2根DN1 200球磨鑄鐵管，重力自流至濱河?xùn)|路再向南折，管徑為2根DN1 000球墨鑄鐵管，沿濱河?xùn)|路至汾河?xùn)|岸(風(fēng)峪溝入汾河口對(duì)面)，與汾河三期治理美化同步敷設(shè)2根DN800輸水管線至汾河西側(cè)風(fēng)峪溝入汾河口，剩余1.5萬m3/d水源來自楊家堡污水處理廠。水量做如下分配：其中1.0萬m3/d，沿蒙山大街、新晉祠路向南至明太原縣城；另有2.0萬m3/d，沿風(fēng)峪溝向西至西環(huán)高速以西，即本次風(fēng)峪溝綜合治理河道起點(diǎn)；另有2.0萬m3/d，沿風(fēng)峪溝北側(cè)搶險(xiǎn)路向西至舊晉祠路北折至西環(huán)高速以西，即本次冶峪溝綜合治理河道起點(diǎn)；其余5.0萬m3/d水量，沿蒙山大街、新晉祠路由南向北至九院沙河沿岸，再沿九院沙河至汾河入河口中途提升泵站，經(jīng)九院沙河泵站再次提升輸水至九院沙河、玉門河、虎峪河等河道沿線。由楊家堡污水處理廠提供1.5萬m3/d水量穿汾河沿長(zhǎng)興南街、新晉祠路至九院沙河泵站。九院沙河中間提升泵站水量共計(jì)6.5萬m3/d，其中九院沙河1.5萬m3/d、虎峪河1.5萬m3/d、玉門河2.0萬m3/d、北排洪1.5萬m3/d。由于河道起終點(diǎn)高差很大，故在九院沙河與玉門河中途各設(shè)計(jì)提升泵站一座，泵站流量分別為3萬m3/d和2萬m3/d。

汾河以東水量為3.6萬m3/d，水源來自楊家堡污水處理廠。水量做如下分配：3.6萬m3/d水量沿學(xué)府街至東山過境高速以西300 m處，經(jīng)再生水泵站提升后沿東峰路向北給南沙河補(bǔ)水1.2萬m3/d、給北沙河補(bǔ)水1.2萬m3/d，剩余1.2萬m3/d水量經(jīng)北沙河北側(cè)再生水提升泵站提升后沿東峰路至北澗河北側(cè)搶險(xiǎn)路，給北澗河補(bǔ)水?？紤]遠(yuǎn)期為東山綠地澆灑用水，北沙河北側(cè)再生水泵站流量為2萬m3/d。

3 再生水管線路由設(shè)計(jì)

3.1 風(fēng)峪河

風(fēng)峪河泵站至九院沙河泵站壓力管：沿風(fēng)峪溝北岸和蒙山大街各敷設(shè)DN800的輸水管至新晉祠路，向九院沙河及明太原縣城方向輸水，管線長(zhǎng)2.7 km，v=2.31 m/s，1 000i=7.62，沿程損失19.05 m。由于新晉祠路(古城大街—迎澤大街)已經(jīng)敷設(shè)DN800的再生水管線，而該管線無法承擔(dān)河西幾條河道全部水量。如6.5萬m3/d的水量全部經(jīng)新晉祠路現(xiàn)狀管向北輸送，管線長(zhǎng)10.3 km，v=2.07 m/s，1 000i=6.13，沿程損失為63.14 m，泵站揚(yáng)程達(dá)104.18 m。因新晉祠路現(xiàn)狀再生水管道設(shè)計(jì)公稱壓力為0.6 MPa，無法滿足要求，且壓力過大，沿程損失過大，不節(jié)能。故本次方案設(shè)計(jì)沿舊晉祠路敷設(shè)一條DN800的壓力輸水管分擔(dān)2.0萬m3/d的輸水量提供給冶峪河，新晉祠路管線承擔(dān)6.5萬m3/d的輸水量。按5.0萬m3/d的輸水量計(jì)算，風(fēng)峪河新晉祠路口至長(zhǎng)興南街，管線長(zhǎng)6.5 km，v=1.15 m/s，1 000i=1.92；按6.5萬m3/d的輸水量計(jì)算，從長(zhǎng)興南街新晉祠路口至九院沙河泵站，管線長(zhǎng)2.7 km，v=1.52 m/s，1 000i=3.27，總沿程損失40.36 m。

風(fēng)峪溝補(bǔ)水壓力管：沿風(fēng)峪溝敷設(shè)DN800的球墨鑄鐵管至舊晉祠路口，其中2萬m3/d的輸水量繼續(xù)向西，在起點(diǎn)給風(fēng)峪河補(bǔ)水，DN800管線長(zhǎng)6 km，v=0.93 m/s，1 000i=1.27，DN500管線長(zhǎng)0.8 km，v=1.19 m/s，1 000i=3.37，總沿程損失23.5 m。

明太原縣城補(bǔ)水壓力管：沿風(fēng)峪溝北岸的DN800壓力管及新晉祠路現(xiàn)狀DN800壓力管外，新晉祠路至明太原縣城最不利點(diǎn)敷設(shè)DN400的壓力管，該段管線長(zhǎng)5 km，v=0.92 m/s，1 000i=3.12，沿程損失15.6 m。

3.2 冶峪河

冶峪河補(bǔ)水壓力管：管線自舊晉祠路，沿冶峪河北側(cè)搶險(xiǎn)路敷設(shè)DN500管線，經(jīng)西環(huán)高速交叉口再生水泵站提升后，向西至冶峪河起點(diǎn)，為冶峪河補(bǔ)水。管線長(zhǎng)3.4 km，v=1.19 m/s，1 000i=3.73，沿程損失12.31 m。

4 再生水泵站設(shè)計(jì)

4.1 風(fēng)峪河入汾河口泵站

風(fēng)峪溝泵站地面高771 m，九院沙河泵站地面高782 m，風(fēng)峪溝上游補(bǔ)水點(diǎn)地面高807 m，明太原縣城不利點(diǎn)地面高785 m。受河道下穿通道、道路立交影響，管線過路口繞行復(fù)雜，局部損失取沿程損失的15%，富余水頭取10 m。經(jīng)計(jì)算，至九院沙河泵站提升揚(yáng)程為69.83 m，至風(fēng)峪溝上游補(bǔ)水點(diǎn)提升揚(yáng)程為73.53 m，至明太原縣城補(bǔ)水點(diǎn)提升揚(yáng)程為65.45 m，至冶峪溝上游補(bǔ)水點(diǎn)提升揚(yáng)程為75.96 m。綜合考慮，設(shè)計(jì)泵站提升揚(yáng)程為82 m，流量10.0萬m3/d。

4.2 冶峪河與西中環(huán)南延交叉口泵站

冶峪河西環(huán)高速口泵站地面高程789 m，冶峪河上游起點(diǎn)地面高程884 m，受河道下穿通道、道路立交影響，管線過路口繞行復(fù)雜，局部損失取沿程損失的15%，富余水頭取10 m。經(jīng)計(jì)算，至冶峪河上游補(bǔ)水點(diǎn)揚(yáng)程為122.46 m。綜合考慮，泵站提升揚(yáng)程140 m，流量2.0萬m3/d。

5 結(jié)語(yǔ)

2017年“八河治理”工程的實(shí)施及利用再生水補(bǔ)水的構(gòu)想，為再生水工程的網(wǎng)絡(luò)布局創(chuàng)造了條件，工程涉及九條河流，具有范圍大、面積廣、分布不均的特點(diǎn)，工程實(shí)施后，將大大改善太原市再生水基礎(chǔ)設(shè)施滯后的局面，對(duì)實(shí)現(xiàn)水資源的綜合利用、優(yōu)化配置，緩減太原市用水緊張的現(xiàn)狀，及減少地下水的開采量，都將起到積極的作用，并能推動(dòng)實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。