佛山市三洲片區(qū)排水管網(wǎng)提升修復(fù)方案分析

譚偉浩

(佛山市高明區(qū)西坑水庫(kù)工程管理處，廣東 佛山 528500)

隨著城市化建設(shè)快速發(fā)展，老舊排水管網(wǎng)已無(wú)法滿足現(xiàn)狀的排水需求，導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)雨污水淤積，嚴(yán)重影響到城市的面貌和居民的正常生活，因此，進(jìn)行排水管網(wǎng)提升改造工程是十分必要的[1-3]。

1 排水系統(tǒng)現(xiàn)狀

工程研究范圍為：佛山市高明區(qū)三洲片區(qū)(工業(yè)園片區(qū)+舊圩片區(qū))，面積19 km2。

根據(jù)統(tǒng)計(jì)，三洲片區(qū)現(xiàn)有排水管渠共計(jì)124.79 km，其中：雨水管渠77.28 km(含2018年后建成的2.90 km)；污水管總長(zhǎng)39.80 km(含2018年后建成的16.50 km)；合流管總長(zhǎng)7.71 km。

1座污水處理廠：中心城區(qū)第二污水處理廠，規(guī)模3萬(wàn)m3/d。

1座污水提升泵站：8#污水泵站。

2座雨水排澇泵站：三洲北站、三洲南站。

1.1 污水系統(tǒng)現(xiàn)狀

三洲片區(qū)目前雨污合流制和雨污分流制并存，新建排水管網(wǎng)采用雨污分流制。

現(xiàn)已形成3條污水主干管，分別為：

上良片區(qū)→高明大道南側(cè)(興創(chuàng)路以西)→興創(chuàng)路→三和路→海天大道-三和路交叉口處截流井→三明路-興明路交叉口截流井→興明路沿河干管→污水廠。

高明大道(北側(cè))、興創(chuàng)路以東→高明大道2.4 m×1.7 m合流箱涵排口處截流井→污水廠。

碧桂路、百靈路→濠景路→8#污水提升泵站→污水廠。

片區(qū)內(nèi)生活污水、生產(chǎn)廢水經(jīng)污水(合流)管輸送至3條污水主干管，最終均輸送至中心城區(qū)第二污水處理廠處理排放。

1.2 雨水系統(tǒng)現(xiàn)狀

三洲片區(qū)目前雨污合流制和雨污分流制并存，新建排水管網(wǎng)都已采用雨污分流制。 雨水管網(wǎng)存在三條主干管，分別是：

海天大道東西兩側(cè)分布2400 mm×1800 mm雨水箱涵，自南向北收集工業(yè)園范圍內(nèi)雨水，最終排入三洲大涌。

高明大道北側(cè)2400 mm×1700 mm雨水箱涵與南側(cè)DN1500雨水管道，自西向東收集轉(zhuǎn)輸沿線雨水，最終排入三洲大涌。

百靈路1600 mm×1000 mm雨水箱涵收集轉(zhuǎn)輸三洲舊圩范圍內(nèi)雨水后，自西向東排入三洲大涌。

三洲片區(qū)范圍內(nèi)除孔堂渠流域雨水就近排入孔堂排洪渠外，其余雨水大多經(jīng)三條雨水主干管轉(zhuǎn)輸排放至三洲大涌。

2 排水系統(tǒng)體制分析

2.1 合流制排水系統(tǒng)

合流制排水系統(tǒng)在合流沿岸建造截流干管，同時(shí)，在合、截流干管相交前(處)設(shè)置截流井，并在截流干管下游設(shè)置污水廠。

2.2 分流制排水系統(tǒng)

分流制排水系統(tǒng)是將生活污水、工業(yè)廢水和雨水分別在兩個(gè)或兩個(gè)以上各自獨(dú)立的管渠內(nèi)排除的系統(tǒng)。

2.3 排水體制的比較

幾種排水體制綜合因素比較詳見表1。

表1 各種排水體制綜合因素比較情況

通過(guò)各種排水體制的綜合因素比較，可看出各種排水體制各有利弊。

2.4 排水體制比選

三洲片區(qū)目前排水系統(tǒng)以合流制為主，大部分區(qū)域內(nèi)道路下雖建成雨污水兩套排水系統(tǒng)，但管網(wǎng)錯(cuò)混接嚴(yán)重，部分區(qū)域接駁口混流嚴(yán)重，部分重要雨污水干管之間存在連接管，三洲片區(qū)排水采用原有排水管涵收集生活污水、廢水、雨水后，晴天及小雨天輸送至污水處理廠處理，暴雨天氣排入現(xiàn)狀河涌，導(dǎo)致三洲大涌局部存在黑臭，環(huán)境與周圍景觀極不相稱，嚴(yán)重影響了居民的生活質(zhì)量和城鎮(zhèn)環(huán)境。

根據(jù)三洲片區(qū)現(xiàn)有排水體制分析，決定三洲片區(qū)新建區(qū)域應(yīng)采用完全分流制；對(duì)于已形成合流制的建成區(qū)，應(yīng)進(jìn)行截流式合流制改造，并結(jié)合城市建設(shè)逐步改造成完全分流制。

3 市政排水管修復(fù)方案分析

3.1 管道修復(fù)方案比選

目前，我國(guó)排水管道的修復(fù)大多采用開挖后重新埋管的方法，由于非開挖技術(shù)不影響交通，使用越來(lái)越廣泛。

現(xiàn)對(duì)兩種管道修復(fù)方法進(jìn)行比選，詳見表2。

表2 管道修復(fù)方法比較情況

對(duì)比兩種方案，鑒于非開挖管道修復(fù)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，近年來(lái)投資在排水管道、供水站和天然氣管道革新的經(jīng)費(fèi)有了很大的增長(zhǎng)，考慮到本次修復(fù)管道均為2015年以前的老舊管道，且管道均處于車流量大的主干道上，建議根據(jù)道路實(shí)際情況，采用開挖管道修復(fù)和非開挖管道修復(fù)兩種形式。

3.2 污水量預(yù)測(cè)

本工程項(xiàng)目包括三洲片區(qū)、滄江工業(yè)園片區(qū)及三洲舊區(qū)，根據(jù)片區(qū)用地規(guī)劃，采用分類用地用水量指標(biāo)法對(duì)規(guī)劃區(qū)最高日用水量進(jìn)行預(yù)測(cè)，詳見表3。

表3 分類用地法用水量預(yù)測(cè)情況

三洲片區(qū)最高日用水量為10.32萬(wàn)m3/d。

(1)近期污水量。近期日常用水量主要由居民生活用水、工業(yè)用水、市政公共設(shè)施用水等組成。佛山水業(yè)集團(tuán)高明供水有限公司提供的規(guī)劃片區(qū)服務(wù)范圍 2020年日均供水量為 4.48萬(wàn)m3/d，取用水量日變化系數(shù)Kd=1.3，污水排放系數(shù)取 0.9，最高日污水量為5.25萬(wàn)m3/d。綜合考慮服務(wù)片區(qū)的發(fā)展趨勢(shì)，近期污水量按5.25萬(wàn) m3/d 計(jì)算。

(2)遠(yuǎn)期污水量。城市污水量按城市綜合用水量(平均日)乘以城市污水排放系數(shù)確定。日變化系數(shù)Kd=1.3，污水排放系數(shù)取0.9，遠(yuǎn)期平均日污水量為 9.29 萬(wàn) m3/d、最高日污水量為12.07 m3/d。

3.3 管道水力計(jì)算

污水管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參數(shù)以國(guó)家有關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)。

(1)設(shè)計(jì)流量。設(shè)計(jì)流量確定應(yīng)考慮污水量的總變化系數(shù)Kz，如式(1)。

Qz=Q×Kz

(1)

式中：Qz為設(shè)計(jì)流量，m3/s；Q為污水流量，m3/s；Kz為污水量總變化系數(shù)。

污水量總變化系數(shù)Kz參照規(guī)范中生活污水量總變化系數(shù)。詳見表4。

表4 污水量總變化系數(shù)

(2)設(shè)計(jì)充滿度。管道的設(shè)計(jì)充滿度按分流制污水量的非滿流計(jì)算，最大設(shè)計(jì)充滿度采用《珠海市排水管網(wǎng)建設(shè)技術(shù)指引》，本工程中不同管徑的設(shè)計(jì)充滿度見表5。

表5 污水管最大設(shè)計(jì)充滿度

(3)設(shè)計(jì)流速。排水管計(jì)算如式(2)：

(2)

式中：V為流速，m/s；R為水力半徑，m；i為水力坡度；n粗糙系數(shù)。

在設(shè)計(jì)充滿度條件下的最小設(shè)計(jì)流速為0.6 m/s。干管起始埋深一般為2.0 m；途中最小覆土厚度≥0.7 m，對(duì)于局部<0.7 m管段需要進(jìn)行加固處理。

(4)設(shè)計(jì)坡度。 最小設(shè)計(jì)坡度原則上應(yīng)符合《室外排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50014—2021)。見表6。

表6 不同管徑的主要設(shè)計(jì)坡度

3.4 管材選取

各種管材各有優(yōu)缺點(diǎn)，目前國(guó)內(nèi)市政排水較為常用的鋼筋混凝土管、增強(qiáng)聚丙烯(FRPP)模壓排水管、內(nèi)肋增強(qiáng)聚乙烯(PE)螺旋波紋管、球墨鑄鐵排水管的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，見表7。

表7 常用排水管材性能比較

排水管道的選擇既要考慮節(jié)省投資、又要考慮管材性能、供貨和施工方便、工程建設(shè)進(jìn)度等因素。設(shè)計(jì)推薦采用的管材如下：

根據(jù)管材比選及工程周邊道路污水管管材的選用情況以及工程建設(shè)情況，目前市內(nèi)市政排水管常用Ⅱ級(jí)鋼筋混凝土管，故排水重力管均采用Ⅱ級(jí)鋼筋混凝土管，橡膠圈承插連接。

4 結(jié) 論

根據(jù)佛山市三洲片區(qū)現(xiàn)狀排水管網(wǎng)的實(shí)際情況，從管道施工方式、排水體制等方面對(duì)管網(wǎng)提升改造方案進(jìn)行初步分析，認(rèn)為在工程改造實(shí)施過(guò)程中可根據(jù)周邊情況采用開挖、非開挖相結(jié)合的施工技術(shù)，逐步將排水體制改造成完全分流制。通過(guò)對(duì)污水量預(yù)測(cè)分析和管道材料比選，認(rèn)為排水重力管均采用Ⅱ級(jí)鋼筋混凝土管，橡膠圈承插連接具有較好的經(jīng)濟(jì)性。