城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)設計與運行中相關問題探析

付民

排水系統(tǒng)如城市的命脈，保證其正常運轉，對于提高人居環(huán)境、改善民生、維持城市的正常秩序有著重要意義。而傳統(tǒng)規(guī)范設計的排水系統(tǒng)，在實際運行中往往難以達到預期效果，如：雨水口設置不合理、收水不理想，檢查井構造不便于維護作業(yè)，污水管道維護維修時不便于斷流和分流導流，污水中水回用率低等。筆者就改進排水系統(tǒng)設計與運行中的熱點問題與大家進行探討。

一、雨水系統(tǒng)設計與運行改進

（一）雨水收水口的改進

地面徑流雨水快速進入管道排除的前提是，能有效、足量、及時收進雨水口。雨水口的型式主要有平篦、立篦、聯(lián)合式平立篦結合三種。平篦水流通暢，但易被雜物堵塞，影響收水能力；立篦不宜堵塞，但邊溝需保持一定水深；聯(lián)合式兼顧平立篦優(yōu)點，應優(yōu)先選用。

雨水口的布置應考慮以下因素：應根據(jù)地形及匯水面積，結合道路縱斷面設計高程布置，考慮30%的堵塞系數(shù)，認真核算路面豎向設計高程，確保將雨水口布置在低洼處；對于低洼和易積水地段，雨水徑流面積大，徑流量較大，為提高收水速度，需要適當增加雨水口數(shù)量，最好采用連續(xù)多篦的“線形”收水井；對于道路縱坡較大路段，尤其是下穿立交橋的引道處，采用平篦雨水口收水，且形成“線形”收水井；下穿立交應保證其獨立的出水系統(tǒng)，橋頭增加雨水截流與分流設施，考慮20%的客水匯集量，以分流客流雨水；為減少平篦雨水口被雜物堵塞，安裝要有一定傾斜角度，4度為易，坡向路邊側；為提高收水效果，應優(yōu)先選用平立篦結合的聯(lián)合式雨水口，且道路兩側的路平石（路緣石的一種）應向外有3CM坡度，以形成邊溝；雨水口下面應設30～50CM的沉淀池，以避免泥沙雜物進入管道。

（二）雨水管道淹沒出水口的改進

一是城市雨水管道入河出水口應盡量高于或等于排放水體的設計水位，可采取減小管道坡度、管道淺埋加固處理、調整城市豎向規(guī)劃等措施來實現(xiàn)；二是若出水口不得已低于排放水體水位時，應考慮水位頂托的影響，核算淹沒出水的排水能力，在排水管道上下游水面高差大于或等于淹沒段水力坡降時，淹沒段的排水能力才能達到設計要求。當不滿足時，應考慮加大淹沒段管徑，甚至根據(jù)地區(qū)重要性，在入河口處建設抽升泵站（或配備液壓式移動泵站）和止回閥。其中泵站的抽升能力按相應雨水系統(tǒng)管道設計匯水量的50%計算，在降雨時一方面通過管道自流排放，同時也通過泵站抽升強排，既可大大節(jié)省泵站投資，又可縮短低洼地段積水時間。

（三）在適當位置鋪設雨水系統(tǒng)之間的連通管

根據(jù)不同規(guī)劃匯水面積，城市內的雨水管道往往建成幾個各自獨立的排水系統(tǒng)來排除雨水，各系統(tǒng)之間互不連通。但是根據(jù)實際經(jīng)驗，由于雨水管道各系統(tǒng)的匯水面積、集水時間均不相同，因此高峰流量不會同時發(fā)生，其中有的排水系統(tǒng)處于滿負荷運行狀況，同時也有的排水系統(tǒng)處于非滿負荷運行狀況。為充分發(fā)揮各系統(tǒng)的排水能力，減少地面積水時間，可在相鄰兩個系統(tǒng)之間的適當?shù)攸c設置連通管（其前提是相鄰系統(tǒng)、管道高程接近，如其中一雨水系統(tǒng)的支線管道起點與另一雨水系統(tǒng)主線連通等），通過連通管可相互調劑水量，達到改善排水狀況的目的。

（四）在積水嚴重路段臨時增設直通污水檢查井的雨水口

在暴雨量集中的北方城市，除通過雨水管道正常排放外，為加速積水嚴重路段排水速度，防汛排水管理部門常采用打開污水井蓋，通過污水泵站抽升，強行排水（這部分水不進入污水廠，通過污水泵站的事故排放管道，排向河道）。雖然效果不錯，但在一片汪洋中，因看不到已開啟的井蓋，給行人、車輛及防汛人員自身帶來安全隱患?？稍诜e水嚴重路段設置專用收水井，直通污水檢查井，不與雨水管道溝通，既可避免非降雨時因河道頂托河水倒灌進入污水管道，又達到排除汛期路面積水目的，同時也避免了人力開污水井蓋排水的安全隱患。但要特別注意，隨積水點治理工程的實施，在汛期積水問題解決后，必須封堵或廢除上述雨水口。

（五）合理鋪設住宅區(qū)的雨水系統(tǒng)

出于節(jié)省投資目的，多數(shù)庭院和住宅區(qū)不建設雨水排水系統(tǒng)，其雨水經(jīng)地面徑流至市政道路上后，才經(jīng)雨水口進入雨水管道，這樣要經(jīng)較長時間。由于院內徑流雨水的匯入，增加了道路上雨水口的額外收水量，延長了泄水時間，易導致路面積水。為解決該問題，應進一步改進規(guī)劃設計，科學合理的建設小區(qū)內的雨水系統(tǒng)。根據(jù)經(jīng)驗，樓長在50米以內的、面積不大于1000平方米的、只有1棟建筑的庭院，可不鋪設雨水管線，超過1棟樓的庭院必須建設雨水系統(tǒng)。城市排水管理部門可將其作為對小區(qū)核發(fā)《排水許可證》的一個必要條件來執(zhí)行。

（六）加快雨洪資源利用系統(tǒng)的推廣應用

近年來，隨著城市不透水硬化面積的大量增加，雨水徑流系數(shù)增加較多，大量徑流雨水一方面對城市雨水系統(tǒng)排水能力帶來考驗，另一方面給城市防汛帶來較大壓力，同時也浪費了寶貴的雨水資源。雨洪資源利用已是成熟技術，關鍵是如何推廣利用，如，政府可出臺政策強制廠礦企業(yè)、大型公共建筑、成規(guī)模的小區(qū)建設雨水利用系統(tǒng)，城市建設中應多建設下凹綠地系統(tǒng)，多采用滲水型路面與人行道結構，建設地下儲蓄池，利用河流湖泊儲蓄雨水等，使雨水排放、入滲以及儲蓄利用三者有機結合起來，達到補充城市雜用水、涵養(yǎng)地下水、消減城市洪峰的目的。

二、污水系統(tǒng)設計與運行中的改進

（一）檢查井構造的改進

傳統(tǒng)檢查井做法都將井內爬梯安裝在檢查井內進水管口正上方，不便于穿竹片或高壓水帶。為便于作業(yè)，應將爬梯也就是檢查井的井壁直墻（相切點）設在垂直管道方向線的一側，相應的防盜檢查井蓋開啟方向，應位于爬梯的另一側；在管道交匯處以及直線段每隔150米左右的檢查井井底應設置30～50CM的沉泥井；在用戶管道與市政管道產權管理分界處設置標識檢查井。

（二）在適當位置鋪設污水管系統(tǒng)之間的連通管

即使在同一污水廠收水系統(tǒng)范圍內的污水管網(wǎng)，隨不同道路，布置不同的一、二、三級管網(wǎng)（即總管、干管和支管），其中不同管道系統(tǒng)之間的支管與支管、支管與干管之間是互相不連通的，有的支線管道分流點之間可能就只有40M距離。在實際運行中常出現(xiàn)，有時上游管道已修建需要投用排水，但下游管道尚未建；有時因管道堵塞造成污水漫溢或在對管道進行維護改造時，需要將上游污水導流至下游，或分流至相鄰另一污水管道系統(tǒng)；有時各污水廠之間需要合理調度分配水量或在事故時互相調劑水量。這都需要在適當位置設置污水管網(wǎng)系統(tǒng)間的連通管（如相鄰管道系統(tǒng)支線與支線間、支線與主線間、污水廠事故排水管道與另一污水廠管道系統(tǒng)間等），形成環(huán)狀管網(wǎng)，可解決上述問題。對于污水甩線，應根據(jù)實際需要預留，其長度應甩出道路紅線，支線端應設置檢查井，以減少日后破路和便于用戶接管。

（三）鋪設污水廠進水總管復線

污水廠一般采取總體規(guī)劃，分期建設的原則，其進水總管一般只有1條。在污水廠二期擴建工程運行時，需要斷流原有1條進水總管，以接通擴建工程的進水管；另外在原進水總管出現(xiàn)事故搶修時，也需要斷流上游來水，這樣都會造成污水處理廠停運的重大事故。為解決這個矛盾，可通過鋪設污水廠進水總管復線，并通過設置閥門井相互切換來解決。

（四）在適當位置設置閘槽井

污水管道中的流量和流速都較大，有的檢查井內的水位較高，在管道維護作業(yè)或戶線接管施工時，需要將管道內的水位降低或斷流。采用編織袋、膠囊等措施封堵上下游檢查井，有時還需要把帶蓋板的檢查井上部挖開，影響交通、效率低、危險大、效果不好、困難較多。為便于維護作業(yè)，可在污水管道交匯處、轉彎處或直線段上每隔200M左右距離處設置閘槽井。管徑小于D800mm，可設置成井下操作的蝶閥井（必要時人工用工具開啟，地面上為正常井蓋，不影響交通）；管徑大于D1000mm，可設置成閘槽井，并適當加大間距，通過增加管道轉彎，將其設在隔離帶、綠化帶及人行道上，以便于管理及無礙交通。新舊管道銜接處也應設置閘槽井，并鋪設甩線。閘槽井起到關閉待建管線（甩線）的作用，避免了已使用管線內水位高，無法與待建管線銜接的問題。淹沒出水的雨水管道入河口處也應設置閘槽井，以便于疏通作業(yè)。

（五）泵站集水池有效容積和最低水位線的確定

對于舊排水泵站改造，如原有集水池容積不變，考慮到隨著城市的發(fā)展，污水排放量會相應增加；隨著城市雨水實際徑流系數(shù)的增大和匯水面積的增加，雨水泵站的收水量也會增加；另外，在暴雨量集中的北方城市，為加速雨季路面積水的排除速度，往往采取打開污水井蓋的措施，通過污水泵站抽升，強行排除，可見污水泵站也擔負著雨水的抽升任務。因此，要求改造后的泵站抽升能力要有較大提高。如何解決原集水池有效容積偏小問題，有兩種辦法：①考慮雨污水泵站實際運行中，集水池內水位長期高于設計最高水位，高于管頂很多，進水管道屬于受壓情況，因此計算集水池的最高水位時可以高于雨、污水管頂，也就是高于原設計最高水位，但要復核，控制最高水位不得使管道上游地面冒水；②《室外排水設計規(guī)范》中規(guī)定的，污水泵站集水池的有效容積，不應小于最大一臺水泵5min的出水量；雨水泵站集水池的容積，不應小于最大一臺水泵30s的出水量，是按人工操作所啟動時間而要求的，隨著水泵技術、自控技術的進步，其有效容積可減小。對于新建排水泵站，其集水池有效容積確定時也應考慮上述因素。由于潛水排污泵的諸多優(yōu)勢，近年來被普遍采用，但由于潛水排污泵的電機不能在露出水面時運行，故泵站集水池最低水位應該根據(jù)電機允許露出的水面高度確定，或者要求潛污泵采用帶冷卻水套的電機。

（六）污水處理廠的規(guī)模和效率問題

城市污水集中處理，便于管理、運行成本低，但是所鋪設的進出水管道距離長、埋深大、投入大，在污水廠建成后幾年內，由于收水量不足，造成設備閑置浪費，且經(jīng)深度處理，中水回用時，所鋪設中水管線線路長、投入大，不便于推廣利用中水。因此，應采用集中與分散相結合的方式建設污水處理廠。在居住區(qū)集中或有集中工業(yè)大用戶時，為便于中水利用，可在排水量為2～3萬m3/d時建設1座分散式污水處理廠。目前我國污水廠已由全面建設期進入運營期，除加強監(jiān)管正常運行，保證出水水質達標外，為避免大量剩余污泥帶來新的污染，現(xiàn)有以及新建污水廠應選擇合理工藝，盡早建設污泥處置場，短期建不成的應預留污泥處置用地。

（七）排水體制的確定

《室外排水設計規(guī)范》中規(guī)定，排水體制的選擇，應根據(jù)城鎮(zhèn)和工業(yè)企業(yè)規(guī)劃、當?shù)亟涤昵闆r和排放標準、原有排水設施、污水處理和利用情況、地形和水體等條件，綜合考慮確定。同一城鎮(zhèn)的不同地區(qū)可采用不同的排水制度。新建地區(qū)的排水系統(tǒng)宜采用分流制。

實際運行中，雖然多數(shù)城市的新建地區(qū)采用了雨污水分流制，但由于管網(wǎng)不完善、下游無出路、加上管理難度大，致使一些小區(qū)、單位及沿街商戶將污水就近接入雨水管道。甚至為解決污水漫溢問題，排水管理部門不得不將污水人為接入雨水管，因此雨污水混流現(xiàn)象普遍存在且嚴重。鑒于上述因素，為提高污水收集率和處理率，減少水體污染，各地要根據(jù)實際情況采取分流制、合流制、截流式合流制并存的排水體制。一方面通過在雨水管道入河口處修建截流井和截污管，達到盡快收集、截流污水的目的；另一方面通過加快完善雨污水管網(wǎng)建設步伐，力爭污水管網(wǎng)100%覆蓋，以進一步做好雨污水分流改造工作。

參考文獻：

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[2]張志軍.邯鄲市排水系統(tǒng)運行狀況分析[J].中國給水排水，2009，（4）：15-18.

（責任編輯：李利）