王萬(wàn)勞

(永壽縣水利局，陜西 永壽 713400)

1 概況

永壽縣2018年度省級(jí)小型農(nóng)田水利基本建設(shè)補(bǔ)助資金項(xiàng)目位于永壽縣縣城西側(cè)西嶺之上，距離縣城1 km。312國(guó)道、西銀高鐵穿越其中。是永壽縣縣城的南大門。項(xiàng)目以農(nóng)業(yè)灌溉為目的，以農(nóng)業(yè)旅游為手段，栽培觀賞經(jīng)濟(jì)花木，面積820畝。

該項(xiàng)目區(qū)屬溫帶大陸氣候，冬季長(zhǎng)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(wú)霜期平均為210 d。

項(xiàng)目區(qū)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(fā)量為807.4 mm。其中5月～8月，蒸發(fā)量達(dá)498.9 mm，占全年蒸發(fā)量的61.8%。平均風(fēng)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(xiàng)目區(qū)地勢(shì)開闊，光熱豐富，土壤肥沃，土層深厚，面積集中，自然條件優(yōu)越。適宜花木等觀賞植物生長(zhǎng)，生產(chǎn)條件優(yōu)越，灌溉效益顯著，所以進(jìn)行節(jié)水灌溉是十分可行的。

項(xiàng)目區(qū)水源工程為污水處理廠的中水回用的尾水。經(jīng)砂濾及活性炭處理，中間采用超濾膜技術(shù)。每小時(shí)可供水量50 m3。日正常工作時(shí)間20 h，日處理水量1000 m3。污水處理廠距離項(xiàng)目區(qū)1 km。在項(xiàng)目區(qū)水資源短缺的狀況下，開發(fā)和利用再生水資源是對(duì)城市水資源的重要補(bǔ)充，是提高水資源利用率的重要途徑。

2 存在問題

2.1 項(xiàng)目區(qū)位于縣城西部西嶺之上，無(wú)法開采地下水

項(xiàng)目區(qū)屬黃土高原邊緣、渭北高原丘陵溝壑區(qū)，地形地勢(shì)條件復(fù)雜，水資源相對(duì)匱乏。地下水資源開發(fā)利用系數(shù)為57.6%，1980年開采量為320.18萬(wàn)m3。現(xiàn)在基本上采補(bǔ)平衡，水資源季節(jié)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(qū)屬于禁止開采區(qū)。故無(wú)法利用地下水資源。

2.2 項(xiàng)目區(qū)無(wú)地表徑流匯集

項(xiàng)目區(qū)屬暖溫帶大陸性氣候，冬季長(zhǎng)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(xiàng)目區(qū)地處西嶺脊部，不能形成地表徑流匯集。因此，項(xiàng)目區(qū)范圍內(nèi)無(wú)可利用地表水。

2.3 項(xiàng)目區(qū)日蒸發(fā)量過大

項(xiàng)目區(qū)地處西嶺，而西嶺為南北走向。全年主導(dǎo)風(fēng)向是東南風(fēng)，其次為西北風(fēng)。年平均風(fēng)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(fā)量為807.4 mm，最多蒸發(fā)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(fā)量最多的月份。蒸發(fā)量達(dá)到498.9 mm，占全年蒸發(fā)量的61.8%。年均降水量600 mm，比蒸發(fā)少207.4 mm。

2.4 項(xiàng)目區(qū)實(shí)施以來，用汽車?yán)斯す喔群臅r(shí)費(fèi)力

項(xiàng)目區(qū)屬暖溫帶大陸性季風(fēng)型氣候，四季分明，加之風(fēng)速快，蒸發(fā)量大，冬季干燥寒冷，常有冬旱現(xiàn)象。本項(xiàng)目區(qū)是由原來的單純農(nóng)業(yè)生產(chǎn)轉(zhuǎn)向農(nóng)業(yè)旅游，由原來的糧食及經(jīng)濟(jì)作物種植，轉(zhuǎn)變?yōu)橛^賞經(jīng)濟(jì)花木栽培。由于受特定的自然條件約束，現(xiàn)有水利工程普遍存在總量不足，規(guī)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(zāi)害，特別是旱災(zāi)的威脅。因此，在目前狀況下，用汽車?yán)?，進(jìn)行人工灌溉，耗時(shí)又費(fèi)力，很不滿足現(xiàn)狀。

3 對(duì)策

3.1 預(yù)測(cè)項(xiàng)目區(qū)灌溉用水量

永壽縣2018年度省級(jí)小型農(nóng)田水利基本建設(shè)補(bǔ)助資金項(xiàng)目，總灌溉面積820畝，項(xiàng)目區(qū)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(shè)計(jì)規(guī)范》(GB/T 50288-1999)、《微灌工程技術(shù)規(guī)范》(GB/T 50485-2009)，結(jié)合項(xiàng)目區(qū)噴灌工程設(shè)計(jì)保證率85%，項(xiàng)目區(qū)本次設(shè)計(jì)噴灌水利用系數(shù)取0.85。依據(jù)《陜西省作物需水量及分區(qū)灌溉模式》《中國(guó)主要作物需水量與灌溉》，結(jié)合項(xiàng)目區(qū)實(shí)際情況科學(xué)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(shù)0.85，得出綜合毛灌溉定額105.06 m3/畝。灌溉面積820畝。設(shè)計(jì)水平年需水量為8.62萬(wàn)m3。

3.2 利用污水處理廠中水回用進(jìn)行灌溉

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

4 項(xiàng)目工程設(shè)計(jì)

根據(jù)《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》(SL 252-2017)、《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50288-99)，確定工程等別為V等，工程規(guī)模為小(二)型。主要建筑物為5級(jí)，次要建筑物為5級(jí)。灌溉方式選擇噴灌。

4.1 水源工程設(shè)計(jì)

4.1.1 吸水及出水管經(jīng)選擇

管道直徑采用公式：

式中：Q為泵的設(shè)計(jì)流量，設(shè)計(jì)流量0.98 m3/s；V為設(shè)計(jì)流速，取1.3 m/s；D為管經(jīng)，m。

經(jīng)過計(jì)算，水泵進(jìn)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(yáng)程確定

H=Zp-Zb+hs+∑hf+∑hj-h

式中：H為泵的揚(yáng)程，m；Zp為典型灌溉小區(qū)管網(wǎng)進(jìn)口高程，960.237 m；Zb為水源的設(shè)計(jì)水位，919.53 m；hs為典型灌水小區(qū)進(jìn)口設(shè)計(jì)水頭，40 m；hp為典型噴點(diǎn)的豎管高度，1 m；∑hf為系統(tǒng)進(jìn)口至典型灌溉小區(qū)進(jìn)口的管道沿程水頭損失，30.77 m；∑hj為系統(tǒng)進(jìn)口至典型灌溉小區(qū)進(jìn)口的管道局部水頭損失，3.08 m；h為原管道的水壓標(biāo)高，46 m。

經(jīng)計(jì)算，H=69.557 m，取揚(yáng)程71 m。

4.1.3 水泵的選擇

根據(jù)設(shè)計(jì)流量Q=50 m3/h，揚(yáng)程71 m。選擇型號(hào)CDL42-40，功率為15 kW輕型立式多級(jí)泵。

4.2 輸水管道工程設(shè)計(jì)

根據(jù)管網(wǎng)水力計(jì)算，埋設(shè)dn140upvc管-2.0 MPa，管長(zhǎng)500 m；dn140upvc管-1.6 MPa，管長(zhǎng)500 m；dn125upvc管-1.25 MPa，管長(zhǎng)500 m；dn125upvc管-1.0 MPa，管長(zhǎng)460 m；dn125upvc管-0.6 MPa，管長(zhǎng)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(shè)計(jì)

田間輸配水管網(wǎng)分為主干管、干管、分干支管、支管四個(gè)等級(jí)，支管平行于作物種植行向布設(shè)，分干管垂直于配水毛管布置，干管沿道路布設(shè)。埋設(shè)管道均為PVC-U管。并在管網(wǎng)最低點(diǎn)處設(shè)排水井，最高點(diǎn)設(shè)排氣井。項(xiàng)目區(qū)內(nèi)地形落差不大，地形相對(duì)較平整，滿足噴灌灌溉要求。

4.3.1 田間管網(wǎng)工程

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

4.3.2 華浩軒生產(chǎn)用水

埋設(shè)dn125upvc管-0.6 MPa，管長(zhǎng)200 m。

4.3.3 灌水器

5004地埋式旋轉(zhuǎn)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(yuǎn)程控制終端(YJD-2071型)，配套太陽(yáng)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(jié)語(yǔ)

本項(xiàng)目既是污水處理廠中水利用的示范，也是解決城鎮(zhèn)綠化用水的最好途經(jīng)。在干旱缺水永壽縣境內(nèi)，加強(qiáng)農(nóng)業(yè)灌溉設(shè)施建設(shè)是抵御干旱漬澇等自然災(zāi)害，改善農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施條件，提高農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力的重要保障，是確保經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。隨著現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的不斷加快，城鎮(zhèn)人口的不斷增加，再生水資源的開發(fā)與利用在構(gòu)建資源節(jié)約型社會(huì)、保護(hù)水資源以及環(huán)保和實(shí)現(xiàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)續(xù)發(fā)展上具有日益突出的地位和作用。