上海市西干線改造工程簡(jiǎn)介

王肖軍

（上海市海洋管理事務(wù)中心,上海200050）

1 概述

1.1 工程范圍及內(nèi)容

西干線服務(wù)范圍包括石洞口片區(qū)蘊(yùn)藻浜以北地區(qū)及蘊(yùn)藻浜以南、共和新路以西地區(qū)，服務(wù)面積192.93 km2，服務(wù)人口178.55萬(wàn)人。工程內(nèi)容包括新建西干線總管及沿線泵站，以及由于西干線改造引起支管改接、西干線沿線泵站SCADA系統(tǒng)和老西干線處置。

1.2 規(guī)劃污水量及出路

西干線服務(wù)范圍內(nèi)的規(guī)劃污水量由石洞口片區(qū)和竹園片區(qū)（原屬石洞口片區(qū)轉(zhuǎn)輸竹園片區(qū)）兩部分組成。西干線輸送總污水量100萬(wàn)m3/d，包括通過(guò)汶水路總管輸送至竹園第一污水處理廠的35萬(wàn)m3/d，至泰和污水處理廠的25萬(wàn)m3/d以及至石洞口污水處理廠的40萬(wàn)m3/d。

1.3 總管走向

西干線總管走向?yàn)樾麓灞谜荆鬣l(xiāng)路－平利路－志丹路－廣中西路－運(yùn)城路－高平路－汶水路－規(guī)劃康寧路－規(guī)劃富長(zhǎng)路－石太路－老蘊(yùn)川路－煤水路－石洞口污水廠。

2 工程內(nèi)容

2.1 總管

西干線改造工程總管設(shè)計(jì)流量根據(jù)新規(guī)劃設(shè)計(jì)，峰值流量＝旱流污水量×變化系數(shù)＋相當(dāng)于20%旱流污水量的初期雨水截流量。西干線總管設(shè)計(jì)流量按峰值流量進(jìn)行設(shè)計(jì)。西干線的節(jié)點(diǎn)流量如圖1所示。

根據(jù)西干線近遠(yuǎn)期污水量及混接的雨水量，并兼顧地區(qū)各支線泵站的接入、總管的埋設(shè)深度及泵站設(shè)置位置等情況，總管設(shè)計(jì)采用壓力流和重力流相結(jié)合的方法，管道施工方法則根據(jù)總管所處地區(qū)的交通、地下管線及周圍環(huán)境情況進(jìn)行確定。具體工程內(nèi)容分述如下：

2.1.1 新村路泵站—汶水路

總管從新村路泵站出水井起—西鄉(xiāng)路—平利路—志丹路—廣中西路—運(yùn)城路—高平路—汶水路，與上海市污水治理三期工程已建汶水路總管的汶3#井接通。

總管設(shè)計(jì)管徑為ф2400，由于該段管道位于市區(qū)，沿線需穿越老西干線、滬太路、靈石路、晉城路、陽(yáng)城路、夏長(zhǎng)浦及永和路等主要河道和道路，交通繁忙，地下管線眾多，故全線采用頂管施工方法。

2.1.2 汶水路—新蘊(yùn)藻浜泵站

汶水路汶3#井—汶6#井之間ф2 400污水管既為上海市污水治理三期工程汶水路污水總管，也為西干線污水總管，所以該工程擬建總管從汶6#井起，沿規(guī)劃康寧路向北，穿越江場(chǎng)西路、走馬塘、南何支線鐵路、場(chǎng)中路、共康路、長(zhǎng)江西路、場(chǎng)北路及規(guī)劃路后，至新蘊(yùn)藻浜泵站。

總管設(shè)計(jì)管徑為ф2 400，旱季按重力流設(shè)計(jì)，雨季按滿管流或壓力流設(shè)計(jì)。根據(jù)規(guī)劃選線報(bào)告，管道中心線位于規(guī)劃康寧路中心線上，由于規(guī)劃康寧路道路工程未建設(shè)，管位處建筑物較多，且該工程總管埋深較深，故全線采用頂管施工方法。

2.1.3 新蘊(yùn)藻浜泵站—月羅路泵站

該段管道位于規(guī)劃富長(zhǎng)路，總管經(jīng)新蘊(yùn)藻浜泵站提升后先后穿越蘊(yùn)藻浜、共富路、外環(huán)線、水產(chǎn)路、沙浦、寶安公路、湄星路、湄浦、郊環(huán)線、馬路河及月羅公路等主要河道及道路。

總管采用壓力流與重力流相結(jié)合的方法，設(shè)計(jì)管徑則根據(jù)支線接入的流量要求，分三段考慮，新蘊(yùn)藻浜泵站—寶安公路，設(shè)計(jì)管徑為ф2400，寶安公路—月羅路設(shè)計(jì)管徑為ф2700，月羅路—月羅路泵站設(shè)計(jì)管徑為ф3000。

圖1 西干線節(jié)點(diǎn)流量圖

當(dāng)管道埋深不大于6.0 m，采用開(kāi)槽埋管，當(dāng)管道埋深大于6.0 m，采用頂管法施工。

2.1.4 月羅路泵站—石洞口污水廠進(jìn)水井

該段總管從月羅路泵站出水井起沿富長(zhǎng)路—石太路—老蘊(yùn)川路—煤水路—石洞口污水廠進(jìn)水井。

由于受石洞口污水處理廠進(jìn)水井及水位標(biāo)高控制，該段管道全線為壓力流，設(shè)計(jì)管徑則根據(jù)支線接入的流量要求，分西段考慮，月羅路泵站—大理港，設(shè)計(jì)管徑為ф3000，大理港～石洞口污水廠進(jìn)水井，設(shè)計(jì)管徑為ф3500。

由于該段為壓力管道，且需穿越12處規(guī)劃保留河道，河道間距在400～1000 m，為避免總管標(biāo)高頻繁上下而增加水頭損失，該段管道采用全線頂管。

2.2 支管接入改造

2.2.1 支管接入改造原則

新西干線建成后，老西干線將全線廢除，為使工程建成后原接入老西干線的所有支線的污水出路有保障，原有接入老西干線的支線全部改接入新西干線內(nèi)，包括已建支線及在建支線?，F(xiàn)狀西干線共有支線36條，其中34條已建，12條在建。

支管接入改造按以下原則實(shí)施：

（1）接入西干線的支線管道盡量敷設(shè)在現(xiàn)狀或規(guī)劃道路下。

（2）根據(jù)不同的流量、管徑和埋深，雨污水管道施工結(jié)合相關(guān)道路情況、建設(shè)情況分別采用開(kāi)槽埋管和頂管施工，以減少對(duì)地面交通及建筑等的影響，降低工程造價(jià)。

（3）一般埋深較淺，有開(kāi)挖的周邊條件時(shí)，優(yōu)先采用開(kāi)槽埋管。

（4）穿越鐵路、河道、重要路口、地下管線復(fù)雜處、開(kāi)挖困難處及管線埋深超過(guò)6 m時(shí)原則上采用頂管或定向鉆。

（5）污水倒虹管擬采用一根，并滿足自清流速0.9 m/s。

（6）對(duì)支線進(jìn)行合理化合并，盡可能減少接入新西干線的支線數(shù)量，便于日后的管理和運(yùn)行。

（7）敷設(shè)管道開(kāi)挖路面及頂管井施工開(kāi)挖現(xiàn)狀路面按原路面結(jié)構(gòu)修復(fù)。

2.2.2 泵站

該工程共改建一座泵站，為新村路泵站，新建二座泵站，分別為新蘊(yùn)藻浜泵站（包括一座調(diào)蓄處理池）和月羅路泵站。泵站情況如表1所列。

表1 泵站情況一覽表

2.3 調(diào)蓄池

2.3.1 建設(shè)調(diào)蓄池的目的

（1）由于汶水路總管已按35萬(wàn)m3/d規(guī)模建成，未留20%的余量，且雨季合流一期總管可接納的污水量較低，因此雨季時(shí)超出汶水路總管容量的那部分初期截流雨水（共計(jì)7.00萬(wàn)m3/d）需要另尋出路。保留新蘊(yùn)藻浜泵站的調(diào)蓄池及其上部的處理池可以解決這部分雨水。

（2）根據(jù)最新規(guī)劃管道均增加了初期雨水截流余量，但污水廠均未有這部分設(shè)施，以后建調(diào)蓄池也是主要出路之一。

2.3.2 調(diào)蓄池規(guī)模的確定

由于征地問(wèn)題，目前調(diào)蓄池的選址十分困難，結(jié)合泵站設(shè)置調(diào)蓄池便于選址及管理，是較好的選擇。因此設(shè)計(jì)考慮蘊(yùn)藻浜泵站增設(shè)調(diào)蓄池，調(diào)蓄池的規(guī)模受征地限制，最終定為2萬(wàn)m3，同時(shí)為了減少雨水事故溢流，設(shè)處理池1 m3/s。1 h的初雨處理+調(diào)蓄量，約10萬(wàn)m3/d。

2.4 泵站SCADA系統(tǒng)

2.4.1 工程范圍

西干線沿線泵站工程控制中心具有中央監(jiān)視和調(diào)度功能的、數(shù)字化、分布式數(shù)據(jù)采集、分層數(shù)據(jù)傳輸、多種顯示方式的數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視及控制SCADA系統(tǒng)。在蘊(yùn)藻浜泵站內(nèi)建立西干線泵站控制中心。

該SCADA系統(tǒng)管轄的西干線主線泵站（新村路泵站－石洞口污水處理廠）及相應(yīng)支線泵站。

2.4.2 工程內(nèi)容

（1）建立監(jiān)控、調(diào)度、管理系統(tǒng)的總體框架，建設(shè)西干線沿線泵站監(jiān)控中心。

（2）新建或改建原有污水泵站自控系統(tǒng)，配置相關(guān)的檢測(cè)儀器儀表，及時(shí)采集、傳輸、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。

（3）監(jiān)控中心站與主干泵站及分中心站的通信主通道采用DDN，備用通道采用PSTN；監(jiān)控中心站與支線泵站的通信主通道采用無(wú)線，備用通道采用PSTN。

（4）建立西干線泵站管理調(diào)度系統(tǒng)。

（5）根據(jù)實(shí)際需要，建立與西干線工程相關(guān)的信息系統(tǒng)之間的通信聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。通信方式采用DDN。

2.4.3 原則要求

（1）該系統(tǒng)框架根據(jù)功能目標(biāo)布置，應(yīng)體現(xiàn)可靠性、可維護(hù)性、實(shí)用性、可擴(kuò)展性的原則

（2）監(jiān)控系統(tǒng)以智能化為原則，能實(shí)時(shí)檢測(cè)水位、流量等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)及調(diào)度泵機(jī)、閘門，建立數(shù)據(jù)庫(kù)、積累數(shù)據(jù)，計(jì)算和分析各類數(shù)據(jù)，逐步形成計(jì)算機(jī)決策。（3）各現(xiàn)場(chǎng)站全面可靠地采集必要的數(shù)據(jù)量。（4）合理選用通信介質(zhì)及通信規(guī)約，通信介質(zhì)冗余化并能自動(dòng)切換。

（5）監(jiān)控系統(tǒng)通信控制設(shè)備：現(xiàn)場(chǎng)PLC或RTU，監(jiān)控中心通信控制器和網(wǎng)絡(luò)交換器等采用冗余方式。

（6）監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備及檢測(cè)儀表的選型、選用國(guó)內(nèi)外同類的主流產(chǎn)品，儀表應(yīng)能符合環(huán)境要求及使用要求。

（7）監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)能接受并執(zhí)行排水信息中心的調(diào)度指令，并與相關(guān)的信息中心網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

（8）監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)能便于今后的升級(jí)及擴(kuò)容。

2.4.4 監(jiān)控系統(tǒng)組成

該系統(tǒng)主要由控制中心監(jiān)控工作站、遠(yuǎn)程監(jiān)控終端RTU、交換式集線器、通訊控制器、UPS、打印機(jī)、DLP顯示屏、通信網(wǎng)絡(luò)等組成，融運(yùn)行監(jiān)控、巡回檢測(cè)、智能診斷、綜合管理為一體，為系統(tǒng)可靠運(yùn)行提供了技術(shù)保障。

遠(yuǎn)程污水泵站監(jiān)控設(shè)備RTU是一遠(yuǎn)程執(zhí)行終端，主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集，控制的執(zhí)行。監(jiān)控工作站是RTU的管理調(diào)度者，并可接受人工指令。

控制中心通過(guò)DDN或無(wú)線電臺(tái)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)或PSTN撥號(hào)電話網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，以輪巡的方式自上而下的呼叫遠(yuǎn)程監(jiān)控點(diǎn)。區(qū)域監(jiān)控中心根據(jù)需要也通過(guò)PSTN撥號(hào)連接遠(yuǎn)程監(jiān)控點(diǎn)。

SCADA系統(tǒng)軟件建立在專業(yè)工控平臺(tái)上，研制配備多用戶智能通訊模塊，符合國(guó)際通用的通信規(guī)約，并可支持N個(gè)RTU通信，具有問(wèn)答（polling）功能。監(jiān)控平臺(tái)操作環(huán)境為WINDOWS NT視窗模式，操作權(quán)限具有NCSC標(biāo)準(zhǔn)的C1級(jí)，界面為全漢字圖形驅(qū)動(dòng)，多級(jí)窗口方式，在主窗口可任意打開(kāi)站點(diǎn)、信息等子窗口，在站點(diǎn)窗口中還可逐級(jí)打開(kāi)站點(diǎn)信息、站點(diǎn)控制等功能窗口，監(jiān)控中心的視窗功能滿足監(jiān)控的所有要求。并且建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，使數(shù)據(jù)得以及時(shí)處理及打印。

遠(yuǎn)程監(jiān)控分站的主要功能包括：（1）采集污水泵站內(nèi)運(yùn)行設(shè)備的模擬量數(shù)據(jù)、數(shù)字量數(shù)據(jù)、脈沖信號(hào)計(jì)數(shù)等；（2）向主站上報(bào)遠(yuǎn)程分站的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及事件；3）遠(yuǎn)程站具有該地PLC的邏輯控制功能，提供設(shè)備運(yùn)行的聯(lián)動(dòng)、聯(lián)鎖控制和污水泵站的閉環(huán)運(yùn)行控制，且能接受監(jiān)控主站下達(dá)的遙控命令，對(duì)相應(yīng)的設(shè)備進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制。

2.5 西干線老管處置

原西干線管道建于1971年，全程長(zhǎng)23.2 km，南自新村路泵站，向北沿夏長(zhǎng)浦穿越大場(chǎng)機(jī)場(chǎng)東部，過(guò)蘊(yùn)藻浜往顧村、楊行、月浦、盛橋、縱貫寶山區(qū)全境至石洞口。管道斷面為半圓形拱管，其中鋼筋混凝土拱管16.30 km，磚拱管6.90 km。管道埋深較淺，斷面較大，管頂覆土深度1.5 m～2.5 m左右。拱管斷面如圖2所示。

圖2 磚拱管斷面圖（單位：mm）

西干線運(yùn)行已近40 a，全線23.2 km管道，當(dāng)初屬沿途各公社、生產(chǎn)隊(duì)農(nóng)民施工，質(zhì)量參差不一，曾有大范圍裂縫、大面積滲漏及當(dāng)初本身質(zhì)量欠缺，同時(shí)設(shè)計(jì)也不符合現(xiàn)行規(guī)范。作為廢棄工程埋于地下，特別在地面荷載較大、車載越來(lái)越大、內(nèi)外水土不平衡加大的情況下，隨著使用年限的增加，存在著一定的安全隱患，應(yīng)進(jìn)行處理。

管道處置有以下幾種方法：

（1）坑內(nèi)填土。

（2）管內(nèi)水力充填廢棄泥漿。

（3）管內(nèi)敷設(shè)管道充填廢棄泥漿。

（4）管道加固、利用。

由于西干線建成已將近40 a，其管道本身結(jié)構(gòu)質(zhì)量很差，在內(nèi)外水土平衡消失的情況下，管道存在很大的安全隱患，同時(shí)管道內(nèi)存在大量的有毒氣體，因此處置方法的選擇以盡量避免人員在管道內(nèi)較長(zhǎng)時(shí)間施工為原則，經(jīng)綜合比較分析，認(rèn)為在現(xiàn)狀條件下，管道加固方案不宜采用。廢棄管道的處置基本以坑內(nèi)填土和管內(nèi)水力充填廢棄泥漿為主要施工方法。

3 工程投資

西干線改造工程建設(shè)項(xiàng)目總投資為107 252.15萬(wàn)元，其中建筑工程為47 327.58萬(wàn)元（占44.13%）、安裝工程為692.25萬(wàn)元（占 0.65%）、設(shè)備工器具購(gòu)置為5 741.03萬(wàn)元（占5.35%）、其他費(fèi)用為53 491.29萬(wàn)元（占49.87%）。