太原市再生水回供九河工程方案设计

弓 俊 微

(太原市市政工程设计研究院，山西 太原 030002)

1 设计背景

2015年4月2日，国务院下发了《水污染防治行动计划》(“水十条”)，随后山西省下发了《山西省水污染防治工作方案》(晋政发〔2015〕59号)要求全面加强再生水工作，提高再生水利用率，实现循环经济。接着太原市编制了《太原市再生水利用专项规划》(2014—2020)，为再生水回供提供规划指导。2017年太原市提出打造青山绿水之城的计划，拟形成“一湖点睛、一水中分、九水环绕、水韵龙城”的格局，“一湖”指晋阳湖，“一水”指汾河，“九水”指北沙河、九院沙河、北涧河、玉门河、虎峪河、冶峪河、风峪沙河、北排洪沟和已经改造完毕的南沙河。基于此，以八河快速化改造为契机，提出了太原市再生水回供九河的工程。

太原市是全国缺水最严重的城市之一，其水资源人均占有量为250 m3，仅为全国人均占有量的7.4%。同时，太原市有着丰富的污水资源，每日排放的污水量约70万m3。将太原市每日排放的污水处理后再生利用，不仅可以改变汾河污染状况，改善生态环境和气候条件，同时可以实现污水资源化和水资源的优化配置，达到分质供水，优水优用的效果。

2 再生水水源、水质及水量分配

2.1 水源

根据《太原市再生水利用专项规划》(2014—2020)，以及太原市再生水用户分析和供需平衡分析，最终确定本工程再生水水源为杨家堡污水处理厂和城南污水处理厂尾水。

2.2 水质

本工程再生水主要用于河道景观补水、绿化浇洒及市政杂用，根据GB 50335—2002污水再生利用工程设计规范，河道补水属于观赏性景观环境用水(河道类)，公共绿地用水属于城镇杂用水(城市绿化)，其控制项目和指标限值见表1，表2。

表1 观赏性景观环境用水(河道类)控制项目和指标限值

表2 城镇杂用水(城市绿化)控制项目和指标限值

杨家堡污水处理厂和城南污水处理厂出水水质均达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》中一级A标准，其水质主要指标见表3。

表3 城镇污水处理厂污染物排放标准一级A标准

杨家堡、城南污水厂尾水用于回供，其出水水质均满足观赏性景观环境用水和城镇杂用水的要求，因此水源水质是可行的。

2.3 水量分配

依据《太原市再生水专项规划》及太原市再生水发展有限公司签署的用水协议，汾河以西水量共计11.5万m3/d，汾河以东水量共计3.6万m3/d。

汾河以西10万m3/d的水源来自城南污水处理厂，规划管线沿南环高速敷设2根DN1 200球磨铸铁管，重力自流至滨河东路再向南折，管径为2根DN1 000球墨铸铁管，沿滨河东路至汾河东岸(风峪沟入汾河口对面)，与汾河三期治理美化同步敷设2根DN800输水管线至汾河西侧风峪沟入汾河口，剩余1.5万m3/d水源来自杨家堡污水处理厂。水量做如下分配：其中1.0万m3/d，沿蒙山大街、新晋祠路向南至明太原县城；另有2.0万m3/d，沿风峪沟向西至西环高速以西，即本次风峪沟综合治理河道起点；另有2.0万m3/d，沿风峪沟北侧抢险路向西至旧晋祠路北折至西环高速以西，即本次冶峪沟综合治理河道起点；其余5.0万m3/d水量，沿蒙山大街、新晋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，经九院沙河泵站再次提升输水至九院沙河、玉门河、虎峪河等河道沿线。由杨家堡污水处理厂提供1.5万m3/d水量穿汾河沿长兴南街、新晋祠路至九院沙河泵站。九院沙河中间提升泵站水量共计6.5万m3/d，其中九院沙河1.5万m3/d、虎峪河1.5万m3/d、玉门河2.0万m3/d、北排洪1.5万m3/d。由于河道起终点高差很大，故在九院沙河与玉门河中途各设计提升泵站一座，泵站流量分别为3万m3/d和2万m3/d。

汾河以东水量为3.6万m3/d，水源来自杨家堡污水处理厂。水量做如下分配：3.6万m3/d水量沿学府街至东山过境高速以西300 m处，经再生水泵站提升后沿东峰路向北给南沙河补水1.2万m3/d、给北沙河补水1.2万m3/d，剩余1.2万m3/d水量经北沙河北侧再生水提升泵站提升后沿东峰路至北涧河北侧抢险路，给北涧河补水。考虑远期为东山绿地浇洒用水，北沙河北侧再生水泵站流量为2万m3/d。

3 再生水管线路由设计

3.1 风峪河

风峪河泵站至九院沙河泵站压力管：沿风峪沟北岸和蒙山大街各敷设DN800的输水管至新晋祠路，向九院沙河及明太原县城方向输水，管线长2.7 km，v=2.31 m/s，1 000i=7.62，沿程损失19.05 m。由于新晋祠路(古城大街—迎泽大街)已经敷设DN800的再生水管线，而该管线无法承担河西几条河道全部水量。如6.5万m3/d的水量全部经新晋祠路现状管向北输送，管线长10.3 km，v=2.07 m/s，1 000i=6.13，沿程损失为63.14 m，泵站扬程达104.18 m。因新晋祠路现状再生水管道设计公称压力为0.6 MPa，无法满足要求，且压力过大，沿程损失过大，不节能。故本次方案设计沿旧晋祠路敷设一条DN800的压力输水管分担2.0万m3/d的输水量提供给冶峪河，新晋祠路管线承担6.5万m3/d的输水量。按5.0万m3/d的输水量计算，风峪河新晋祠路口至长兴南街，管线长6.5 km，v=1.15 m/s，1 000i=1.92；按6.5万m3/d的输水量计算，从长兴南街新晋祠路口至九院沙河泵站，管线长2.7 km，v=1.52 m/s，1 000i=3.27，总沿程损失40.36 m。

风峪沟补水压力管：沿风峪沟敷设DN800的球墨铸铁管至旧晋祠路口，其中2万m3/d的输水量继续向西，在起点给风峪河补水，DN800管线长6 km，v=0.93 m/s，1 000i=1.27，DN500管线长0.8 km，v=1.19 m/s，1 000i=3.37，总沿程损失23.5 m。

明太原县城补水压力管：沿风峪沟北岸的DN800压力管及新晋祠路现状DN800压力管外，新晋祠路至明太原县城最不利点敷设DN400的压力管，该段管线长5 km，v=0.92 m/s，1 000i=3.12，沿程损失15.6 m。

3.2 冶峪河

冶峪河补水压力管：管线自旧晋祠路，沿冶峪河北侧抢险路敷设DN500管线，经西环高速交叉口再生水泵站提升后，向西至冶峪河起点，为冶峪河补水。管线长3.4 km，v=1.19 m/s，1 000i=3.73，沿程损失12.31 m。

4 再生水泵站设计

4.1 风峪河入汾河口泵站

风峪沟泵站地面高771 m，九院沙河泵站地面高782 m，风峪沟上游补水点地面高807 m，明太原县城不利点地面高785 m。受河道下穿通道、道路立交影响，管线过路口绕行复杂，局部损失取沿程损失的15%，富余水头取10 m。经计算，至九院沙河泵站提升扬程为69.83 m，至风峪沟上游补水点提升扬程为73.53 m，至明太原县城补水点提升扬程为65.45 m，至冶峪沟上游补水点提升扬程为75.96 m。综合考虑，设计泵站提升扬程为82 m，流量10.0万m3/d。

4.2 冶峪河与西中环南延交叉口泵站

冶峪河西环高速口泵站地面高程789 m，冶峪河上游起点地面高程884 m，受河道下穿通道、道路立交影响，管线过路口绕行复杂，局部损失取沿程损失的15%，富余水头取10 m。经计算，至冶峪河上游补水点扬程为122.46 m。综合考虑，泵站提升扬程140 m，流量2.0万m3/d。

5 结语

2017年“八河治理”工程的实施及利用再生水补水的构想，为再生水工程的网络布局创造了条件，工程涉及九条河流，具有范围大、面积广、分布不均的特点，工程实施后，将大大改善太原市再生水基础设施滞后的局面，对实现水资源的综合利用、优化配置，缓减太原市用水紧张的现状，及减少地下水的开采量，都将起到积极的作用，并能推动实现循环经济的可持续发展。