淺談老城鎮排水系統改造設計
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摘 要：隨著我國城市化進程不斷加快，對居住環境的要求愈加重視，對建成時間較長的城鎮的排水系統提出了改造要求。許多老城鎮由于歷史原因，建設時未考慮雨污分流，污水通過排水管道直排河道，造成水體黑臭。雨、污水合流系統排水規劃起點較低，自流排入河道的排水管管徑偏小，室外自然地坪較低，再加上建設用地不斷擴大，汛期時，如遇暴雨臺風，高潮位時，往往有不少居住小區、城市道路等排水不暢，污水四溢，給居民的生活、出行帶來了很大的困難。老城鎮的街道一般較窄，部分道路無法通車，排水系統改造困難。
關鍵詞：給排水工程;排水系統改造;老城鎮
1 引言
隨著社會經濟的迅猛發展，老城鎮特色旅游、度假、餐飲等特色經濟活動的開展，外來人口不斷涌入，居民污水量激增;大規模的建設導致大量地面硬化，地表徑流不斷增加;隨著人民物質生活更加豐富，對生活品質、工作環境的要求越來越高，對水環境質量的要求也相應提高，老城鎮原有合流管已不符合城市排水功能的需要。排水不暢、地面積水、污水冒溢的城市環境，已對附近居民的生活和企、事業單位正常辦公產生嚴重影響，也對老城鎮特色經濟發展帶來不利影響。由此可見，城市排水風險和水環境保護問題已倒逼政府對排水管網系統進行改造。提高污水納管處理率，提高城市防汛排澇能力，是保障人民生命財產安全，社會有序發展的重要舉措。從城市排水規劃、設計角度出發，解決老城鎮排水系統改造的技術難題，降低城市內澇和污水污染環境的可能性，是給排水工程設計人員關注的焦點。
2 老城鎮排水系統存在問題分析
?。?）老城鎮排水管道建設時間早，原設計標準偏低，排水管道管徑偏小。排水管道大多為合流管，污水直接排入河道。部分區域沒有排水管道，通過明溝或地面排水。（2）地勢高差很大，部分區域較為低洼，暴雨時河道水位上升，雨水位差較小，排放不及時，導致地面積水。（3）排水管道運行時間很長，存在管道淤堵、滲漏等情況，導致雨水輸送不暢，污水漏溢。（4）區域內通道狹小，管道敷設困難。由于歷史原因，和城市小區相比，老鎮區的共同點是內部通道狹小。且老鎮區存在歷史保護建筑及景觀，不宜拆遷，只能因地制宜考慮排水管道的標高和走向。（5）周邊市政污水管網尚未覆蓋。
3 排水系統改造設計原則
3.1 雨、污分流與旱季截流相結合原則
老城鎮往往受制于建筑密度高，道路狹窄，兩側自建房屋老舊、基礎很差，居民自身多為合流排水，多數地區沒有敷設2路管道的條件，僅勉強可以埋設一根排水管道，且埋深不宜過深，以免對道路兩側的房屋造成影響。為兼顧雨、污水排放需求，只能考慮建設合流管道，為避免污水直排河道，對合流管道應采用旱季截污措施。對于建設條件較好的地區，應分別建設雨、污水管網。
3.2 符合總體改造規劃
全面規劃，近、遠期相結合，結合地方情況，科學、合理、經濟地進行工程設計。老城鎮排水管網的改造要分片、分系統實施，應根據輕重緩急、制定分期實施的計劃。根據政府部門對老城鎮路網、河網改造的具體規劃，排水管網的改造要與道路、河道建設、改造結合設計，節約工程費用，避免廢棄工程。同時，對排水管網改造建成一批、投運一批，讓居民看到實際成效，使居民支持此類改造工程，減輕施工阻力。
3.3 考慮地質條件
排水管網敷設在道路下，管道長度增加導致埋深逐步加深，工程地質條件較為復雜，應針對具體地質情況，對管道基礎處理進行合理設計。
3.4 探明擬建管位處地下公用管線設施情況
老城鎮道路狹窄，公用管線均需在這些道路下敷設，地下空間資源較為緊張，排水管道為重力流，布置尤為困難。設計工作中可通過物探或挖樣溝的方法調查清楚設計排水管線沿途的地下設施埋設情況，使管線設計在平面和立面上更科學合理。
3.5 充分利用既有排水設施
原有的排水管道，經檢查可以利用的，應盡量利用。既有排水管道擬用作合流管或雨水管利用的，應滿足水力計算，并對最不利點進行校核。
3.6 采用新型管材
傳統的排水管道多采用混凝土管，自重大、強度小、韌性低、施工困難、管壁粗糙，易引起管道破裂、淤塞，輸送能力減弱。新型管材，如HDPE雙壁纏繞管或波紋管、玻璃鋼纏繞管等可以提高雨水管網的輸送能力，且因管材韌性好，對動荷載的抗性更好，不易受壓變形、破裂。
3.7 嚴格把控管道工程施工工期
應盡量避免雨季、汛期施工。
4 污水設計參數的確定
污水量設計指標應根據當地的污水處理系統專業規劃中確定的當地用水定額，結合對當地居民、外來人口等生活用水現狀調查綜合確定。計算方法按照《給水排水設計手冊》第五冊《城鎮排水》[1]中的規定來計算。污水變化系數根據《城鎮排水管道設計規程》（DG/T J08-2222-2016）[2]中的表3.1.4確定。
綜合生活用水的最高日用水量/平均日用水量取1.3，工業用水的最高日用水量/平均日用水量取1，日均旱流污水量與用水量折算比例為0.9。
5.2 匯水面積
匯水面積是指雨水管的服務面積。應在調查或測量基礎上，結合原雨水立管、雨水口以及新設計的雨水管網系統布置，綜合計算。
5.3 徑流系數
徑流系數應根據地面種類，根據《室外排水設計規范》中有關表3.2.2-1的徑流系數，按面積加權計算而得。
5.4 管徑和管道坡度的確定
考慮老城鎮建筑密集，為避免管道埋深過大導致施工困難，在滿足水力坡度計算的前提下，管道坡度通常采用《室外排水設計規范》規定的最小坡度。管道管徑根據設計坡度計算確定。 5.5 管材的比選
排水系統中管道工程投資比重較大，國內外很多城市已經推薦使用新型管材替代傳統的混凝土管，市場上主要有UPVC管、HDPE管材、玻璃鋼夾砂管、玻璃鋼樹脂管以及頂管專用鋼筋砼管等。新型管材具有如下優點：（1）管材性能可靠，有足夠的剛度和強度，抗沖擊能力強，冰點以下依然具有很好的沖擊性能，使用年限較長，便于維修。（2）重量輕，運輸、裝卸、敷設方便，不需大型吊、運設備，便于運輸和施工，以減少施工的難度，降低工程造價。（3）水力性能良好，節約能耗。（4）抗化學腐蝕，不受酸堿鹽的侵蝕，不受有機物侵蝕。（5）需快速施工時，應有與管材相配套的預制成品井與之銜接。同時，隨著新型管材的發展，各種管材價格方面的差距在縮小。設計中應多方面進行技術經濟對比，選擇合適的管材。
6 排水管布置
6.1 排水管的平面布置
在管網布局時，充分考慮道路、河道、建筑物排水點布局特點，力求使管網全面覆蓋排水區域，盡量縮短雨水路徑長度，排放速度力求最快。部分道路交叉部位考慮各方向雨水入河路徑，充分利用管道排水能力。截污井應設置在合流管道入河處，且距污水管道距離盡量短。截污管管徑根據旱流污水量確定，截流倍數不宜過大，建議取規范下限，以免管徑增大，導致雨水大量進入污水管網。周邊場地有條件的應設置截污泵站，污水由泵站提升后輸送至污水管網，暴雨時泵站停泵，雨水溢流進入河道。
6.2 排水管豎向高程控制
按規范規定，位于車行道下的排水管最小覆土厚度不小于0.7m。在豎向布置時應考慮與其他公用管線、地下構筑物在相交處相互避讓，保護其它既有管線及地下構筑物。
7 截污泵站
截污泵站可以隔離合流管和污水管道，控制截污量，防止污水反灌入河。
7.1 截污泵站運行方式
截污水泵的開停由泵站集水井水位和河水位聯合控制：最低溢流水位根據當地常水位確定，以上海市嘉定區為例，常水位為2.5m～2.8m。當河水位超過3.0m時，水泵停止運行，此時管道中主要為雨水，通過溢流井溢流至河道;當河水位下降至2.8m時，截污泵站恢復自動運行狀態，水泵的啟停由泵站內部水位控制，此時截污管中主要為截留污水，經提升后納入市政污水管。截污泵站在此起到篩選雨水和污水的作用。
7.2 截污泵站形式
截污泵站形式應綜合考慮截污流量、選擇的泵型、進出水管的埋深、出水壓力與接納泵站出水的條件、施工圍護方案，以及地形、水文地質情況等因素。如何選擇排水泵房的形式，應根據需要，從設計、施工、管理、造價各方面綜合分析，通過方案比選后決定。通常，老城鎮建筑較為低矮，人口密度相對城市小區為少，污水量也較少，截污泵站規模無需設置過大?？紤]施工速度快、圍護難度低、運輸便捷等，一般采用一體化污水泵站。老城鎮常位于城鄉結合部，人員復雜，污水中垃圾較多，為減少清撈頻率，一體化泵站前可另設置格柵井。
8 結論
（1）老城鎮排水管道的改造，可以解決大部分污水出路問題，并且有助于雨水管網的完善，短期效果較為明顯。從長遠看，仍然有少量污水不可避免地進入河道。合流管道與旱季截污方式是基于老城鎮建設條件較差的情況下的相對合理的選擇。
?。?）晴天時，合流管道輸送污水，下雨時主要輸送雨水，管道內部沉積的污泥、垃圾等會被雨水沖入河道，造成的污染遠比雨水夾雜的少量污水更嚴重。從而，對于管網的養護管理要求比分流系統更高，特別在雨季前，應對管網內部沖洗、清理。
（3）當市政污水管網高水位運行又沒有條件設置截污泵站時，截污管道應設置止回裝置，以免污水反灌入河。
參考文獻：
[1] 北京市市政工程設計研究總院，給水排水設計手冊：第五冊.城鎮排水[M].中國建筑工業出版社，2017年5月第三版： P 4～5.
[2] 上海市排水管理處、上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司，城鎮排水管道設計規程[S].同濟大學出版社，2017年3月第1版：P5～9
[3] 上海市建設和交通委員會，室外排水設計規范[S].中國計劃出版社，2016年11月第4版：P21 P 25
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