對合流制老城區(qū)截污改造設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)思考

杜梅珍 華藍(lán)設(shè)計(jì)（集團(tuán)）有限公司

1 前言

老城區(qū)排水管網(wǎng)改造中，存在著老、大、難的問題，因?yàn)槔铣菂^(qū)建設(shè)時(shí)間久遠(yuǎn)，內(nèi)部排水管道部分已經(jīng)存在嚴(yán)重的老化現(xiàn)象，且根據(jù)當(dāng)時(shí)需求，排水管道管徑尺寸相對較小，已經(jīng)無法滿足現(xiàn)今的發(fā)展需求，需要系統(tǒng)地進(jìn)行維護(hù)和改造。目前大部分老城區(qū)的排水體質(zhì)都是采用截留式合流制的模式，即在城區(qū)周邊沿著水體流動(dòng)方向展開合流干管的敷設(shè)工作，以實(shí)現(xiàn)污水的截留處理。在旱季雨量不充沛的條件下，該模式對污水實(shí)施集中處理，并將其排放到污水處理廠中，在雨季雨量充沛的情況下，會(huì)利用截留設(shè)施完成分開收集和集中管理，保證了污水處理的有效性。

2 工程案例

2.1 項(xiàng)目概況

北流市某排污管網(wǎng)改造項(xiàng)目，項(xiàng)目地址位于老城區(qū)內(nèi)，設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括污水管道、西河防洪堤墻改造及現(xiàn)狀合流溝修復(fù)。

永順名門至城東二路段：將原老化破損、滲水嚴(yán)重的合流溝破除，新建污水管道，將匯入合流溝的污水進(jìn)行截流，雨水則溢流至西河，收集西河沿線兩側(cè)污水，并按原狀恢復(fù)西河防洪堤墻。對于西河沿線部分居民建筑距離西河河堤較近，為保證居民建筑的結(jié)構(gòu)安全，只對該部分合流溝進(jìn)行修復(fù)處理。

城東二路至沿江北路段：新建污水干管沿城東二路、圭江路、沿江北路敷設(shè)，在沿江北路接入城東污水處理廠進(jìn)水總管。

2.2 工程截污改造設(shè)計(jì)總體方案

2.2.1 排水體制選擇

從北流市現(xiàn)狀來看，老城區(qū)為雨污合流制，若老城區(qū)近期改造成雨污分流制，對周邊居民、商店影響較大，工程難以建成。而項(xiàng)目周邊大部分雨污水均排往本工程改造合流溝，后沿下游污水管網(wǎng)排入污水處理廠。因此，本工程采用截流式合流制進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.2.2 污水定額與截流倍數(shù)的確定

根據(jù)《北流市中心城區(qū)排水專項(xiàng)規(guī)劃（2013—2030）》（修訂稿）并參照區(qū)內(nèi)其他城市的污水定額，綜合污水定額定為40m3/（d·ha）。由于北流市降雨量豐富，從建設(shè)施工難度及資金籌集因素考慮，同時(shí)參考GB 50014—2006《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（2016年版）的要求，本次設(shè)計(jì)截流倍數(shù)n0取值為2。

2.2.3 截污干管的總體設(shè)計(jì)

結(jié)合西河兩岸現(xiàn)場實(shí)際情況，本工程設(shè)計(jì)污水管道橫斷面布置如下。

改造現(xiàn)狀合流溝段：新建污水管道敷設(shè)在西河防洪堤墻內(nèi)側(cè)，污水管中心距離防洪堤墻1.5m。

敷設(shè)在市政道路段：由于非機(jī)動(dòng)車道下已敷設(shè)有較大管徑的給水管，因此，新建污水管均敷設(shè)在現(xiàn)狀道路的中心線下。

本項(xiàng)目的截污干管承接上游污水管至銀堂花園已建污水干管，沿西河兩側(cè)進(jìn)行敷設(shè)，由于西河邊上部分地區(qū)較為狹窄，沿途敷設(shè)管線可能存在施工困難及對附近民房造成不利影響，經(jīng)現(xiàn)場踏勘，與業(yè)主、當(dāng)?shù)刂鞴懿块T溝通后，根據(jù)城區(qū)地形特點(diǎn)，結(jié)合北流市中心城區(qū)排水專項(xiàng)規(guī)劃及現(xiàn)場實(shí)際情況，為避免本工程污水管道施工時(shí)破壞已建瀝青路面和給水管，本工程污水主干管線路為：永順名門—沿西河兩岸—城東二路—圭江路—圭江路四里—圭江路三里—沿江北路—設(shè)計(jì)終點(diǎn)。污水管總體布置如圖1所示。

圖1 污水管線總體布置圖

3 對合流制老城區(qū)截污改造設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)思考

3.1 成因

目前城市內(nèi)部排水系統(tǒng)建設(shè)形式以合流制和分流制這兩種為主，前者是直接將生產(chǎn)、生活產(chǎn)生的污水和雨水進(jìn)行統(tǒng)一處理排放，后者則是將生活和生產(chǎn)污水與雨水之間實(shí)施分開處理與排放。老城區(qū)建設(shè)中多是以合流制排水系統(tǒng)為主，以便加快污水的處理進(jìn)程。但在一定程度上會(huì)增加水質(zhì)污染率，導(dǎo)致水體出現(xiàn)富營養(yǎng)化情況。合流制排水系統(tǒng)成因如下。

3.1.1 城市規(guī)劃落后于建設(shè)

城市建設(shè)隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展而不斷高速發(fā)展，導(dǎo)致規(guī)劃落后于建設(shè)，新開發(fā)區(qū)周圍沒有市政污水管網(wǎng)或未建設(shè)污水處理廠，而導(dǎo)致污水只能就近排入雨水管網(wǎng)或河道。

3.1.2 居民觀念滯后

老城區(qū)在改造過程中，針對排水系統(tǒng)，因?yàn)闆]有雨污分流處理這一概念，所以仍采用雨污河流建設(shè)模式，將生活生產(chǎn)污水與雨水實(shí)行集中處理，即使有部分村莊會(huì)考慮到分流處理要求，但是在排水管建設(shè)中仍然遵循就近原則，存在的問題未得到有效解決。

3.1.3 住宅與市政排水系統(tǒng)銜接過于混亂

主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：首先，在裝飾裝修過程中，基于建筑結(jié)構(gòu)特征，多會(huì)將廚房空間改在陽臺(tái)上，排水管直接與雨水立管連接在一起，生活污水直接順著管道排放到雨水系統(tǒng)內(nèi)，形成合流處理；其次，住宅區(qū)周邊存在的商業(yè)建筑較多，為滿足就近排水要求，通常會(huì)出現(xiàn)雨污河流的情況；最后，部分建筑周邊不存在任何污水管道，所以會(huì)直接將污水管連接到雨水管上。

3.2 注意問題

3.2.1 排水體制的選擇

老城區(qū)排水管道改建中，如果想直接轉(zhuǎn)變成分流制處理模式，會(huì)產(chǎn)生較大的經(jīng)濟(jì)損耗，超出預(yù)算。所以要根據(jù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)條件及具體情況，科學(xué)選擇截留式合流制的模式，確保排水系統(tǒng)的正常運(yùn)行。或者還可按照遠(yuǎn)近時(shí)間展開劃分，近期就直接采用截留式合流制模式，遠(yuǎn)期可逐漸進(jìn)行分流制的轉(zhuǎn)化。

3.2.2 截流倍數(shù)的選擇

截留倍數(shù)指的是合流制排水系統(tǒng)在雨季內(nèi)對截留雨量及旱季污水量比值計(jì)算所得的數(shù)值。截留倍數(shù)越大，水體受污染程度就越低，但截留倍數(shù)的增加，會(huì)加大污水泵站及處理廠的運(yùn)營成本，帶來一定的經(jīng)濟(jì)支出。在現(xiàn)有的規(guī)范要求中，截留倍數(shù)一般會(huì)選取1～3數(shù)值，經(jīng)過衛(wèi)生部門同意后，再確定最終數(shù)值參數(shù)。但在實(shí)際作業(yè)中，需對上述環(huán)境及經(jīng)濟(jì)影響因素加以綜合考量，準(zhǔn)確計(jì)算截留倍數(shù)，加強(qiáng)排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性[1]。

3.2.3 截污干管的設(shè)計(jì)

（1）截污管道的布置

①管道走向要與地勢相符合，加快排水進(jìn)程。②管徑大小要從住宅分區(qū)及小區(qū)規(guī)劃要求的節(jié)能性加以綜合考量。③科學(xué)縮短截污干管數(shù)量，確保經(jīng)濟(jì)效益。④在河岸或水體附近布設(shè)截留干管。

（2）選定排水出路

①充分利用天然系統(tǒng)或已有排水干線。②控制流量和高程，確保排放量。

（3）劃分匯水面積

①考量地形、小區(qū)規(guī)劃面積等因素，確定匯水面積。②匯水面積不可過大。③匯水面積規(guī)劃應(yīng)與比鄰系統(tǒng)展開綜合分析和考量。

（4）選擇截污管道的線路

①截污管道的線路應(yīng)有利于截流污水，且盡量與排水規(guī)劃相協(xié)調(diào)。②盡量避免截污管道穿越現(xiàn)狀建筑物密集或地下管線復(fù)雜的地方。

（5）確定截污管道的控制高程

①截污管道起點(diǎn)的高程控制點(diǎn)主要包括直排口或合流管道的標(biāo)高。②以接入支管、已有管涵、地下管線配置情況等對高程控制點(diǎn)加以布設(shè)。③截污管道出口的高程控制點(diǎn)主要包括受下游污水管網(wǎng)或污水處理設(shè)施的標(biāo)高。

3.2.4 截污管施工工藝的選擇

老城區(qū)截污管受現(xiàn)狀條件限制大，地下管線多而雜，地面建筑擁擠，路面狹窄，改造難度較大，可根據(jù)設(shè)計(jì)截污管的埋深及敷設(shè)條件選擇開槽施工或頂管施工，當(dāng)管道溝槽兩側(cè)居民建筑較為密集時(shí)，溝槽開挖時(shí)還應(yīng)考慮一定的溝槽支護(hù)措施。

3.2.5 截流井、溢流井的布置

在截流干管上，還須合理設(shè)置截流井、溢流井。

截流井的形式主要有三種。堰式、槽式及兩者的混合式。至于使用哪種截流井形式，工作人員要綜合考量節(jié)水感官、合流管的位置、溢流管下游水位高程及周邊環(huán)境特征。

溢流井通常會(huì)設(shè)置在截污干管外側(cè)區(qū)域，利用截污干管實(shí)現(xiàn)與主系統(tǒng)間的有效銜接。在截污支管上會(huì)安裝控制閥門，對進(jìn)水量加以把控，避免水量過多導(dǎo)致壓力荷載加大。這種設(shè)計(jì)還能夠增強(qiáng)輸水能力，加快污水排出的速度。

3.3 合流制溢流污染控制措施

在暴雨季節(jié)，大量雨水會(huì)進(jìn)入到排水系統(tǒng)內(nèi)，并使得管道及系統(tǒng)每日處理的污水量快速上升，超出原本設(shè)計(jì)要求，而超出的這部分污水會(huì)以溢流方式被直接排出，故被稱之為合流制排水系統(tǒng)溢流污水。溢流污水因?yàn)槲唇?jīng)任何凈化處理直接被排出，其中含有的有害物質(zhì)會(huì)直接滲透到地表水體中，帶來污染，增加了富營養(yǎng)化現(xiàn)象出現(xiàn)的概率。

傳統(tǒng)對于溢流污水帶來的污染問題，會(huì)采取合流制管道改造的方式加以實(shí)現(xiàn)，以增強(qiáng)系統(tǒng)污水處理能力。隨著近年來海綿城市的建設(shè)發(fā)展，在雨水徑流進(jìn)入管道系統(tǒng)之前，在匯水的源頭采用LID措施對雨水進(jìn)行控制與利用，可延緩產(chǎn)流和流量峰值出現(xiàn)的時(shí)間，減少進(jìn)入合流管道的徑流總量，減少CSOs污染的溢流量[2]。

4 結(jié)束語

（1）在合流制老城區(qū)截污改造設(shè)計(jì)工作中，排水體質(zhì)的科學(xué)選擇和應(yīng)用需要綜合考量多方面因素，做好詳細(xì)的分析和探討，并結(jié)合現(xiàn)場具體情況及管道分布特征，選擇合適的體制要求，提高設(shè)計(jì)水平。建議針對合流制老城區(qū)截污改造，盡可能使用截流式合流制排水系統(tǒng)，以保證老城區(qū)的運(yùn)轉(zhuǎn)效果。（2）截流式合流制排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，截流倍數(shù)是最為重要的參數(shù)內(nèi)容，也是保證系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理性的關(guān)鍵。需根據(jù)現(xiàn)有規(guī)范要求，考慮相關(guān)影響因素加以準(zhǔn)確計(jì)算。多數(shù)情況下截流倍數(shù)取值在1～3之間。（3）對截流設(shè)施、截流量、河水倒灌實(shí)行嚴(yán)格管理和控制，以增加截流式合流制排水系統(tǒng)運(yùn)行的安全系數(shù)，更好地發(fā)揮作用優(yōu)勢，加快排水速度，降低污水帶來的影響。（4）截污干管設(shè)計(jì)中要堅(jiān)持因地制宜的基本原則，完善鋪設(shè)方案，控制造價(jià)成本，完善施工質(zhì)量的同時(shí)，減少對周邊環(huán)境的負(fù)面影響。（5）加大對溢流污水污染問題的重視力度，采取科學(xué)有效的處理方式，控制資金支出，減少污水直接排放帶來的影響。在合流制老城區(qū)中可通過LID源頭分散雨水控制的方式，減輕CSOs的污染。