區(qū)域排水和多點分散局部排水系統(tǒng)的方案研究

施 宏 張永麗*

(四川大學建筑與環(huán)境學院，四川成都 610065)

1 兩種排水系統(tǒng)的特點

將兩個以上城鎮(zhèn)地區(qū)的污水統(tǒng)一排除和處理的系統(tǒng)，稱作區(qū)域(或流域)排水系統(tǒng)。它具有污水廠數量少，處理設施大型化集中化，污水廠占地面積小，水質、水量變化小，能形成統(tǒng)一的水資源管理體系等優(yōu)點。同時，它也具有工程設施規(guī)模大，運行管理困難，發(fā)揮綜合效益慢，一旦污水廠運行管理不當，對整個排水河流影響較大等缺點[1]。

多點分散局部排水系統(tǒng)是指因受限于地形環(huán)境、經濟條件等因素而形成的獨立排水系統(tǒng)。作為多點分散局部排水系統(tǒng)，有污水管道鋪設長度短，施工難度小，施工工期短，投資見效快，單個污水處理廠不能運轉或某個鎮(zhèn)污水管道受損對全局影響較小等優(yōu)點。其缺點是污水廠數目多，維護管理復雜，污水廠規(guī)模相對較小，難于發(fā)揮規(guī)模效應等。

2 排水方案設計

2.1 基本概況

1)地質地貌概況。該市地質構造比較復雜，市境以北地貌主要為山地和丘陵，以南地貌為平原和平壩。市境區(qū)域南北長，東西窄。地勢西北高，東南低，呈階梯狀下降。

2)排水現狀。該市目前已經形成了以鎮(zhèn)為單位的污水處理系統(tǒng)，每個鎮(zhèn)都建了污水廠和相配套的管網系統(tǒng)。然而隨著經濟的發(fā)展，污水處理基礎設施建設的滯后性越來越明顯，表現為污水管網密度較低，不能實現污水的全收集，這一情況亟待改善。

為了探索污水集中處理的可行性，本文根據該市的地形情況，擬定了兩種污水集中處理方案。

2.2 方案設計

1)方案一。從該市全局考慮，建設區(qū)域排水系統(tǒng)。根據該市的地形地貌，結合經濟發(fā)展水平，將全域分為兩大片區(qū)，即以北的山地、丘陵區(qū)，以南的平壩區(qū)。在以北和以南分別修建一個污水處理廠，北部污水處理廠收集處理以北所有鎮(zhèn)域的污水，南部污水廠收集處理以南所有鎮(zhèn)域的污水。片區(qū)污水廠布置見圖1。

2)方案二。充分利用現有排水設施，以鎮(zhèn)為單位進行污水的收集和處理，通過對原有的污水廠和污水管道進行改擴建或者新建，以滿足一、二期各鎮(zhèn)對污水的收集和處理需求。該方案作為多點分散局部排水系統(tǒng)，每個鎮(zhèn)內均建有污水廠，它們收集處理各自鎮(zhèn)域范圍內的污水，采用的是化整為零、分散處理的思想。

3 方案優(yōu)化

區(qū)域排水系統(tǒng)和多點分散局部排水系統(tǒng)各有優(yōu)勢，本文主要針對效益進行分析。

3.1 經濟分析比較

1)方案投資對比見表1。

表1 方案工程投資

2)方案年經營費用。方案一、二年經營費用見表2，表3。

表2 方案一年經營費用

表3 方案二年經營費用

3)方案經濟效益分析。

采用動態(tài)經濟分析，把各時期支出的費用折算成總現值進行比較，支出的總現值最少的方案為經濟最優(yōu)方案[5]。計算中不計固定資產殘值，收益率按i=8%，則總現值為:

其中，PT為總現值，億元;M1為一期工程投資，億元;M2為二期工程投資，億元;N1為一期工程年經營費，億元;N2為二期工程年經營費，億元;(P/F，8%，5)為i=8%，期限為5年的一次支付現值系數，(P/F，8%，5)=0.680 6;(P/A，8%，5)為i=8%，期限為5年的多次等額支付現值系數，(P/A，8%，5)=3.992 7;(F/A，8%，15)為i=8%，期限為15年的多次等額支付終值系數，(F/A，8%，15)=27.152 1;(F/A，8%，5)為i=8%，期限為 5年的多次等額支付終值系數，(F/A，8%，5)=5.866 6;(P/F，8%，20)為i=8%，期限為20 年的一次支付現值系數，(P/F，8%，20)=0.214 5。

計算結果見表4。

表4 各方案總現值

如表4所示，方案二的總現值較低，為經濟最優(yōu)方案。

3.2 方案綜合效益分析

對于給排水工程來說，僅從技術經濟方面分析、評價還不全面，必須從社會效益、環(huán)境效益、經濟效益等多方面進行綜合分析，全面評價，才能獲得綜合效益最優(yōu)的技術方案。加權評分法就是一種良好的評價方法，介紹如下。

加權平均評分法:

其中，Fj為第j個技術方案的總評分(j=1，2，3，…，m);Wi為第i項評價指標的權重(i=1，2，3，…，n);Pji為第j個技術方案第i項評價指標得分;n為綜合評價指標總個數;m為經濟可行技術方案個數[4]。

本文將采用兩兩對比加權平均評分法。

1)擬定綜合評價指標。根據該市的排水現狀和經濟承受能力，結合排水工程的特點，確定8項綜合評價指標:a.基建投資;b.經營費用;c.安全性;d.能耗;e.施工難度;f.維護檢修;g.操作管理;h.施工周期及投資收益快慢。

2)用兩兩對比法評定各指標的權重Wi(見表5)。

表5 各項權重指標計算表

每組對比指標的分數p=1.0，全部指標的總分Pn為(n=8):

3)各方案各項指標評分Pji。

根據兩個排水系統(tǒng)方案對各項指標的滿足程度，評出各項指標的得分，結果見表6。

表6 排水方案各項指標得分

4)按照計算公式計算各方案的總得分Fj。

計算結果見表7。

表7 排水方案總分計算表

由表7的計算結果可知，方案二的綜合得分要大于方案一，綜合效益較好。

4 結語

1)結合該市的排水現狀，通過經濟投資方面的比較，得出以下結論:基建總投資:方案二比方案一節(jié)省10.65%，年運營費用:一期工程方案二比方案一節(jié)省15.69%，二期工程方案二比方案一節(jié)省2.57%，總體上方案二優(yōu)于方案一。另一方面，該市已建多座鎮(zhèn)級污水廠，若采用方案一的區(qū)域排水系統(tǒng)，無疑要對它們進行廢棄處理，污水處理設施存在重復建設，會造成資金的浪費。因而從經濟角度考慮，方案二——多點分散局部排水系統(tǒng)才是適合該市經濟發(fā)展的排水方案。2)為了對兩個方案進行綜合效益分析，采用了兩兩對比加權平均評分法，該方法能很好地確定各指標的權重，相比于算術平均評分法、連乘評分法，是一種較為理想的給排水工程方案評價方法。結合工程實際，選擇了8項評分指標，通過評分計算，發(fā)現方案二的總評分要高于方案一，即方案二的綜合效益較高。3)綜合分析，從經濟效益、社會效益和環(huán)境效益上看，方案二都是比較理想的排水系統(tǒng)方案，更適合于當地的經濟發(fā)展。待工程建設完成，方案研究結果將得到進一步的驗證和完善。

[1]孫慧修.排水工程(上冊)[M].第4版.北京:中國建筑工業(yè)出版社，1990.

[2]聶艷秋.高速城市化與小城鎮(zhèn)污水的區(qū)域集中處理[J].小城鎮(zhèn)建設，2003(3):18-19.

[3]邱明海，李樹平，徐建初，等.慈溪市區(qū)域排水系統(tǒng)技術方案分析[J].中國給水排水，2005，21(7):61-64.

[4]伍芬元.非零值對比加權平均評分法在優(yōu)化給排水工程方案中的應用[J].給水排水，1994(5):18-22.

[5]伍芬元.兩兩對比加權平均評分法綜合分析給排水技術方案[J].化工給排水設計，1990(4):1-6.

[6]張 勤，張建高.水工程經濟[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2002.

[7]傅 斌.排水系統(tǒng)方案綜合評價方法比較[J].給水排水，1999，25(4):18-20.