關(guān)于城市排水管道系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的研究

鄒愛珍

（南通景成交通規(guī)劃設(shè)計(jì)咨詢有限公司，江蘇南通 226500）

0 引言

現(xiàn)如今，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的日益發(fā)展，人們對(duì)水的使用量逐步增大，諸如家庭用水、工業(yè)用水、農(nóng)業(yè)用水等等。與此同時(shí)，如何處理使用過的水已成為人們亟待解決的問題。一般意義上的水處理就是將污水就近排入受納水體，但這種做法卻在一定程度上影響了人們的水源安全，這是片面的水處理方式。以城市用水為例，城市排水管道在市政工程建設(shè)中起著舉足輕重的作用。因此，在城市排水管道系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工與維護(hù)等方面必須作全面的考慮，在保障正常人民生活需要的同時(shí)，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、保護(hù)城市環(huán)境。

1 排水管道系統(tǒng)的作用與現(xiàn)狀

城市排水系統(tǒng)是指處理和排除城市污水和雨水的工程設(shè)施系統(tǒng)，是城市公用設(shè)施的組成部分。城市排水系統(tǒng)是現(xiàn)代城市為了保護(hù)環(huán)境，避免水災(zāi)危害發(fā)生而建設(shè)的用來收集、輸送、處理和處置污水的一整套工程設(shè)施。完善的城市排水工程能夠很好地保護(hù)人民的健康與正常生活。建立健全的排水系統(tǒng)的作用主要有：（1）從環(huán)境保護(hù)方面講，排水工程有保護(hù)和改善環(huán)境，消除污水危害的作用。而消除污染，保護(hù)環(huán)境，是進(jìn)行經(jīng)濟(jì)建設(shè)必不可少的條件，是保障人民健康和造福子孫后代的大事。（2）從衛(wèi)生上講，排水工程的興建對(duì)保障人民的健康具有深遠(yuǎn)的意義。（3）從經(jīng)濟(jì)上講，首先，水是非常寶貴的自然資源，它在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各部門中都是不可缺少的。其次，污水的妥善處理，以及雨雪水的及時(shí)排除，是保證工農(nóng)業(yè)正常運(yùn)行的必要條件之一。同時(shí)，廢水能否妥善處理，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)新工藝的發(fā)展也有重要影響。（4）污水本身也有很大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，如工業(yè)廢水中有價(jià)值原料的回收，不僅消除了污染，而且為國(guó)家創(chuàng)造了財(cái)富，降低產(chǎn)品成本。

發(fā)達(dá)國(guó)家的城市建設(shè)經(jīng)驗(yàn)表明，建立健全完善的城市排水管道系統(tǒng)是必不可少的市政工程項(xiàng)目。而我國(guó)仍處于發(fā)展中國(guó)家，城市建設(shè)基礎(chǔ)薄弱，與之相關(guān)系的城市排水系統(tǒng)更是落后于發(fā)達(dá)國(guó)家，發(fā)展相對(duì)滯后。即便如此，目前國(guó)內(nèi)對(duì)于城市排水管道的重視程度還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，一是政府在市政工程方面投資少，二是人們對(duì)污水的排放意識(shí)還有待加強(qiáng)。比如，工業(yè)廢水直接排入附近河道，隨處可見的水源污染，雨水與污水合流等等，種種排水問題得不到妥善解決，排水管網(wǎng)的建設(shè)與污水處理不協(xié)調(diào)，直接導(dǎo)致的后果就是水源污染，帶來的間接后果就是制約了城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。因此，如何加強(qiáng)城市污水處理，防止雨污內(nèi)澇，保護(hù)公共水域，維護(hù)水資源的可持續(xù)利用，就顯得尤為重要。

2 排水管道系統(tǒng)滯后的原因與機(jī)制

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，尤其城市發(fā)展速度加快，現(xiàn)在的城市排水量已經(jīng)達(dá)到一定程度，原來管網(wǎng)已經(jīng)沒法承受了；現(xiàn)在新的管網(wǎng)建設(shè)又很差，建設(shè)又沒有本著人和自然和諧的精神。從工程方面來說，有一些城市的排水管網(wǎng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)還是蠻高的，有些地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)是7 a，或者5 a，但是只是把大部分的投資建設(shè)在城市管網(wǎng)，而市政設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)跟水利的標(biāo)準(zhǔn)，或者跟整個(gè)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)沒有銜接好。

通常，人們將城市排水體制分為兩種，一是分流制，二是合流制。合流制只有一個(gè)排水管道系統(tǒng)，污水和雨水合流。為處理合流制中的污水，需設(shè)置污水截流管。合流制排水系統(tǒng)可以分為直泄式、全處理、截流式，其中截流式合流只適用于舊城改造。分流制排水系統(tǒng)，是指將生活污水、生產(chǎn)廢水和雨水分別在兩種以上管道系統(tǒng)內(nèi)排放的系統(tǒng)。排除生活污水、工業(yè)廢水或城市污水的系統(tǒng)稱為污水排水系統(tǒng)；排除雨水的系統(tǒng)稱為雨水排水系統(tǒng)。由于排除雨水的方式不同，分流制排水系統(tǒng)又分為完全分流制、不完全分流制和半分流制三種。平時(shí)，污水通過截流管送入污水處理廠；雨天，超過截流管輸送能力的雨水和污水混合通過溢流井溢入水體。目前，國(guó)內(nèi)外很多老城市都是采用合流制排水系統(tǒng)。出于對(duì)溢流污染方面的考慮，我國(guó)許多城市都曾著力將合流制改為分流制。但是這種改變只是停留在采用分流制排水系統(tǒng)可以有效避免雨季溢流污染問題的層面，而沒有認(rèn)識(shí)城市雨水徑流本身，也會(huì)帶來比較嚴(yán)重的污染問題，而且一些城市改造排水體制面臨難以實(shí)施的現(xiàn)實(shí)困難及巨大代價(jià)。因此，考慮到我國(guó)幅員遼闊，地區(qū)差異性極大，新建地區(qū)的分流制選擇，以及一些老城市的合流制改造也很難一概而論，應(yīng)綜合考慮各地的降雨情況、經(jīng)濟(jì)情況，以及綜合建設(shè)情況。

3 排水管道系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)

3.1 設(shè)計(jì)原則

排水管道施工前，應(yīng)該對(duì)施工方案進(jìn)行合理的規(guī)劃設(shè)計(jì)，一方面可以保證排水系統(tǒng)的科學(xué)性，另一方面要確保系統(tǒng)的前瞻性與可行性。從事系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)的人員要掌握詳實(shí)的基礎(chǔ)資料，結(jié)合城市發(fā)展與地形地貌實(shí)際，因地制宜地進(jìn)行排水系統(tǒng)、排水體制、污水處理等的全面規(guī)劃，另外，要結(jié)合工程經(jīng)濟(jì)實(shí)際，以最小的工程量獲得最大的社會(huì)效益為方針，將社會(huì)經(jīng)濟(jì)、工程預(yù)算、技術(shù)手段、環(huán)境保護(hù)等多方面綜合因素，融入到整個(gè)排水系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)中去。

一般來說，排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)規(guī)劃要考慮以下原則：（1）要符合環(huán)境保護(hù)的要求；（2）排水工程應(yīng)該在城鎮(zhèn)總體規(guī)劃的基礎(chǔ)上進(jìn)行，符合城鎮(zhèn)建設(shè)的整體性要求；（3）處理好污染源治理與集中處理的關(guān)系；（4）考慮污水回收再利用的方案；（5）綜合考慮給水與防洪綜合問題；（6）按照國(guó)家和地方指定的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，設(shè)計(jì)排水系統(tǒng)工程，而且要全面規(guī)劃，考慮遠(yuǎn)期發(fā)展還有擴(kuò)建的可能。

3.2 設(shè)計(jì)參數(shù)

排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本參數(shù)決定了工程規(guī)模與效益，因此在確定設(shè)計(jì)參數(shù)時(shí)，既要考慮經(jīng)濟(jì)合理，又要考慮符合實(shí)際操作的可行性。（1）規(guī)劃年限。根據(jù)城市發(fā)展將總體規(guī)劃劃分為近期、中期、遠(yuǎn)期，規(guī)劃年限越長(zhǎng)，參數(shù)的準(zhǔn)確性越低，往往偏安全，不易切合實(shí)際；而規(guī)劃年限越短，對(duì)以后的工程改造會(huì)造成資源浪費(fèi)。（2）排水定額。準(zhǔn)確計(jì)算城市污水的排放量，結(jié)合城市給排水規(guī)劃，合理推斷工程規(guī)劃時(shí)期內(nèi)的排水量趨勢(shì)，同時(shí)調(diào)查地下水滲入量的實(shí)際情況。（3）工業(yè)排水量與水質(zhì)。隨著工業(yè)發(fā)展，工農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)調(diào)整，工業(yè)排水量與水質(zhì)的污染程度都有了很大的改變。（4）徑流系數(shù)。要根據(jù)城市地面的鋪砌、植被等覆蓋情況，準(zhǔn)確地確定徑流系數(shù)。

3.3 排水系統(tǒng)的布置

排水管道的平面布置，要根據(jù)城市地形、豎向規(guī)劃、污水廠的位置、土壤條件、水體情況、無塔供水設(shè)備，以及污水的種類和污染程度等因素確定。下面幾種布置形式是以地形為主要因素的布置形式。

3.3.1 正交式布置

在地勢(shì)向水體適當(dāng)傾斜的地區(qū)，各排水流域的干管可以最短距離地沿與水體大體垂直相交的方向布置，這種布置稱為正交式布置。正交布置的干管長(zhǎng)度短、管徑小，造價(jià)經(jīng)濟(jì)，污水排出迅速。但污水未經(jīng)處理直接排放會(huì)使水體遭受嚴(yán)重污染。因此，在現(xiàn)代城市中，直接排放形式僅用于雨水排除。

3.3.2 截流式布置

在正交式布置的基礎(chǔ)上，沿河岸再敷設(shè)一總干管將各干管的污水截流并輸送至污水廠，這種布置稱為截流式布置。截流式布置對(duì)減輕水體污染、改善和保護(hù)環(huán)境有重大作用，適用于分流制的污水排水系統(tǒng)。將生活污水和工業(yè)廢水經(jīng)處理后排人水體，也適用于區(qū)域排水系統(tǒng)。在此種情況下，區(qū)域性的截流總干管需要截流區(qū)域內(nèi)各城鎮(zhèn)的所有污水，并輸送至區(qū)域污水廠進(jìn)行處理。對(duì)于截流式合流制排水系統(tǒng)，因雨天有部分混合污水泄人水體，對(duì)水體有所污染，這就是合流制的缺點(diǎn)。

3.3.3 平行式布置

在地勢(shì)向河流方向有較大傾斜的地區(qū)，為了避免干管坡度及管內(nèi)流速過大，使管道受到嚴(yán)重沖刷，可使干管與等高線及河道基本平行、主干管與等高線及河道成一定斜角的形式敷設(shè)，這種布置稱為平行式布置。但是，無塔供水能否采用上述的平形式布置，取決于城鎮(zhèn)規(guī)劃道路網(wǎng)的形態(tài)。

3.3.4 分區(qū)式布置

在地勢(shì)高低相差較大的地區(qū)，當(dāng)污水不能靠重力流流至污水廠時(shí)，可采用分區(qū)式布置。分區(qū)式布置的含義是：分別在地形較高區(qū)和地形較低區(qū)依各自的地形和路網(wǎng)情況敷設(shè)獨(dú)立的管道系統(tǒng)。高地區(qū)污水靠重力流直接流人污水廠，低地區(qū)污水用水泵抽送至高地區(qū)干管或污水廠。這種布置只能用于個(gè)別階梯地形或起伏很大的地區(qū)，其優(yōu)點(diǎn)是能充分利用地形較高區(qū)的地形排水，節(jié)省能源。

3.3.5 分散式布置

當(dāng)城市周圍有河流，或城市中央部分地勢(shì)較高、地勢(shì)向四周傾斜的地區(qū)，各排水流域的干管常采用放射狀分散式布置，各排水流域具有獨(dú)立的排水系統(tǒng)。這種布置具有干管長(zhǎng)度短、管徑小、管道埋深淺等優(yōu)點(diǎn)，但污水廠和泵站(如需要設(shè)置時(shí))的數(shù)量將會(huì)增多。在地形平坦的大城市，采用輻射狀分散布置也可能是比較有利的。

3.3.6 環(huán)繞式布置

在分散式布置的基礎(chǔ)上，沿城市四周布置截流總干管，將各干管的污水截流送往污水廠，這種布置稱為環(huán)繞式布置。在環(huán)繞式布置中，便于實(shí)現(xiàn)只建一座大型污水廠，避免修建多個(gè)小型污水廠，可減少占地、節(jié)省基建投資和運(yùn)行管理費(fèi)用。

應(yīng)當(dāng)注意的是城市的地形是非常復(fù)雜的。加之多種因素的影響，在實(shí)際中單獨(dú)采用一種形式布置管道的情況較少，通常是根據(jù)當(dāng)?shù)貤l件，因地制宜地采用各種形式綜合布置。

3.4 排水管道的施工組織

3.4.1 選定排水出路

（1）盡可能地使用原有或天然的排水系統(tǒng)排除雨污水；

（2）在排水系統(tǒng)高程及管道流量的原則之下，使得雨污水順利排出。

3.4.2 劃分匯水面積

（1）要結(jié)合地形地貌實(shí)際，與城市發(fā)展總體規(guī)劃相結(jié)合，按照城市布局劃分排水區(qū)域；

（2）雨污水的匯水面積不宜過大或者過小；

（3）雨污水的匯水面積形狀要盡量規(guī)整，符合當(dāng)?shù)氐牡匦翁攸c(diǎn)；

（4）雨污水的匯水區(qū)域布局要合理，統(tǒng)籌規(guī)劃。

2.4.3 選擇排水線路

（1）排水管道的線路須服從排水規(guī)劃的統(tǒng)籌安排；

（2）盡量避免排水管道穿越不容易通過的地帶及構(gòu)筑物。

3.4.4 確定排水管道系統(tǒng)的控制高程

（1）排水管道出口的控制高程；

（2）排水管道起點(diǎn)的控制高程；

（3）排水管道系統(tǒng)中，各重要節(jié)點(diǎn)的控制高程。

4 排水系統(tǒng)的完善措施

我國(guó)城市雨水排水系統(tǒng)應(yīng)更多地采用綠色措施，不應(yīng)僅拘泥于簡(jiǎn)單的合與分，應(yīng)更多地從資源利用、調(diào)控減排、控污、生態(tài)等多角度出發(fā)考慮。從城市良性水循環(huán)系統(tǒng)角度考慮，正是新型排水系統(tǒng)的核心理念。中國(guó)多數(shù)城市排水管道不成系統(tǒng)，有的利用街道、河道排水，影響環(huán)境衛(wèi)生。有的排水能力低，致使有的城市雨后長(zhǎng)時(shí)間積水，對(duì)生活、生產(chǎn)影響很大。為此要從以下幾個(gè)方面著手：

（1）應(yīng)盡快探索經(jīng)濟(jì)、高效、節(jié)能、技術(shù)先進(jìn)的、符合中國(guó)國(guó)情的城市污水處理新工藝和新技術(shù)。

（2）應(yīng)大力開展污水資源化研究。

（3）應(yīng)大力加強(qiáng)水質(zhì)檢測(cè)新技術(shù)、操作管理自動(dòng)化和水處理設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化的研究工作。

（4）積極開展研究和加以推廣無害無廢水工藝、閉合循環(huán)和綜合利用等控制工業(yè)污染的新技術(shù)。

（5）應(yīng)著手進(jìn)行區(qū)域排水系統(tǒng)的研究工作，運(yùn)用系統(tǒng)工程的理論和方法及電子計(jì)算技術(shù)，從整個(gè)河流的范圍出發(fā)，尋求水污染控制的設(shè)計(jì)和管理的最優(yōu)方案。

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