淺談市政水環(huán)境治理工程設(shè)計(jì)思路與流程

李鵬飛，翟光美

(中國水利水電第五工程局有限公司，成都，610066)

1 工程概況

寶安區(qū)2019年全面消除黑臭水體排查整治工程實(shí)施范圍為大空港片區(qū)，面積117.94km2，覆蓋沙井、福永、福海、航城4個(gè)街道，涉及片區(qū)內(nèi)老舊管網(wǎng)改造及清淤疏浚，未正本清源區(qū)域整治，河涌上游暗涵、相關(guān)小微水體整治、泵閘維修改造及生態(tài)修復(fù)。工程主要建設(shè)內(nèi)容按照“網(wǎng)、源、河”的原則，進(jìn)行分類整治改造，達(dá)到全面消除黑臭水體的目標(biāo)[1]。

2 老舊管網(wǎng)改造工程設(shè)計(jì)

2.1 總體思路及方案

項(xiàng)目前期工作思路按照“資料收集-整理分析-現(xiàn)場調(diào)研、勘察-分析研究-制定建設(shè)方案”的步驟開展工作。前期資料收集后，設(shè)計(jì)進(jìn)一步完善干管系統(tǒng)。針對大空港片區(qū)內(nèi)現(xiàn)狀排水管網(wǎng)中的瓶頸管、破損管、修復(fù)管、接駁管等問題管進(jìn)行改造并對現(xiàn)狀排水管網(wǎng)進(jìn)行清淤疏浚。

根據(jù)規(guī)劃及現(xiàn)狀物探管網(wǎng)資料，對不滿足規(guī)劃要求的排水管道進(jìn)行改造，同時(shí)現(xiàn)場調(diào)研排查，對接駁管、瓶頸管、破損管及修復(fù)管進(jìn)行改造，根據(jù)最終的管網(wǎng)勘察資料，對管道清淤及維修工程量作了進(jìn)一步的梳理、優(yōu)化及調(diào)整，最終采用管道清淤、管道原位換管修復(fù)、非開挖整體修復(fù)、局部非開挖修復(fù)、噴涂法修復(fù)管道等方式進(jìn)行管網(wǎng)清淤，通過對經(jīng)濟(jì)性的考慮，并對修復(fù)工藝的進(jìn)一步咨詢、調(diào)研，確定管道修復(fù)方案采用原位開挖換管及非開挖修復(fù)兩種修復(fù)形式。其中非開挖修復(fù)對管徑不大于1200mm的管道采用拉入式紫外光原位固化修復(fù)技術(shù)；對管徑大于1200mm的管道采用聚氨酯高分子噴涂修復(fù)[2]。

2.2 設(shè)計(jì)方案

2.2.1 設(shè)計(jì)原則

(1)利用現(xiàn)狀，彈性預(yù)留。充分尊重現(xiàn)狀和已設(shè)計(jì)污水管道，盡可能利用現(xiàn)有管道；污水管管徑應(yīng)適當(dāng)留有余地，依據(jù)深圳市地方標(biāo)準(zhǔn)，管徑原則上按照規(guī)劃污水量乘以1.2的彈性系數(shù)計(jì)算確定；管道布置充分利用地形地勢，盡可能實(shí)現(xiàn)重力流，減少埋深，避免大范圍提升。

(2)統(tǒng)一規(guī)劃，分期實(shí)施。在主要沿河干管系統(tǒng)基本完成的前提下，根據(jù)工程實(shí)施的必要性和可實(shí)施性，排水系統(tǒng)建設(shè)結(jié)合各片區(qū)的排水特點(diǎn)，遵循先易后難，分期實(shí)施，循序推進(jìn)的原則，同時(shí)兼顧工程實(shí)施后效益最大化原則，最短時(shí)間、最大程度地收集污水進(jìn)入污水處理廠處理達(dá)標(biāo)后排放。

(3)與相關(guān)在建、擬建污水管網(wǎng)項(xiàng)目合理銜接。近五年寶安區(qū)大力推動(dòng)污水管網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)，每年均有新管網(wǎng)建成，同時(shí)也有新的管網(wǎng)建設(shè)計(jì)劃，從可實(shí)施性的角度出發(fā)，應(yīng)綜合考慮相關(guān)在建、擬建項(xiàng)目。

2.2.2 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

(1)雨水管道重現(xiàn)期。設(shè)計(jì)暴雨重現(xiàn)期：現(xiàn)狀管網(wǎng)按照重現(xiàn)期P=2復(fù)核；新規(guī)劃雨水管網(wǎng)采用重現(xiàn)期P=2，低洼地區(qū)、易淹地區(qū)及重要地區(qū)選用3年，對下沉廣場、立交橋、下穿通道及排水困難地區(qū)選用5～10年。

(2)污水總變化系數(shù)。生活污水量總變化系數(shù)宜按表1采用[3]。

表1 生活污水量總變化系數(shù)

(3)污水彈性系數(shù)。根據(jù)規(guī)劃期污水量乘以1.2倍的彈性系數(shù)對現(xiàn)狀和原《管網(wǎng)規(guī)劃》確定的污水干管網(wǎng)進(jìn)行復(fù)核，對不滿足排水要求的污水干管進(jìn)行規(guī)劃改造或調(diào)整規(guī)劃方案。

(4)污水管設(shè)計(jì)充滿度。規(guī)劃和改造污水管道按非滿流計(jì)算，其最大設(shè)計(jì)充滿度應(yīng)按表2規(guī)定執(zhí)行。

表2 污水管渠最大設(shè)計(jì)充滿度

(5)污水復(fù)核標(biāo)準(zhǔn)。污水管網(wǎng)按最高日最大時(shí)污水流量進(jìn)行復(fù)核，不滿足2013版深圳市地方標(biāo)準(zhǔn)要求、滿足國標(biāo)要求的污水管網(wǎng)不予進(jìn)行改造，遠(yuǎn)期隨道路進(jìn)行改造；現(xiàn)狀管網(wǎng)不滿足國標(biāo)要求的污水管網(wǎng)應(yīng)提出改造措施和方案。污水管道按照《深圳市城市規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)及準(zhǔn)則》(2013版)規(guī)定設(shè)計(jì)充滿度進(jìn)行規(guī)劃和復(fù)核。但對于管徑較大(d≥1000)的現(xiàn)狀和已設(shè)計(jì)污水計(jì)算管段，在復(fù)核過程中，若按照《深圳市城市規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)及準(zhǔn)則》(2013版)規(guī)定的最大充滿度0.65不能滿足排水要求，而按照《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50014-2006)規(guī)定的最大設(shè)計(jì)充滿度0.75復(fù)核能夠滿足排水要求的管段，不需改造[4、5]。

對于采用一定截流倍數(shù)的截污系統(tǒng)管道應(yīng)按滿流進(jìn)行復(fù)核，對不滿足要求的進(jìn)行改造。

3 污染源整治工程

3.1 總體思路

(1)結(jié)合現(xiàn)有雨污分流管網(wǎng)，對于沒有進(jìn)行正本清源(雨污分流)的工業(yè)區(qū)、公建以及老舊村小區(qū)附近進(jìn)行重點(diǎn)排查，復(fù)核前期預(yù)留污水接入口以及附近污水干管位置，發(fā)現(xiàn)存在的問題，提出解決方法。

(2)充分利用現(xiàn)有管網(wǎng)，保留原雨污合流管網(wǎng)作為污水管，新建雨水明渠。

(3)為利于工程的實(shí)施及管理，按街道劃分項(xiàng)目。

(4)管網(wǎng)的調(diào)查與勘探工作，收集相關(guān)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工及管網(wǎng)普查資料，對資料不全的部位進(jìn)行補(bǔ)充勘察。

(5)結(jié)合重點(diǎn)污染源調(diào)查情況，進(jìn)行針對性的面源污染控制方案。

3.2 設(shè)計(jì)方案

3.2.1 工業(yè)區(qū)及住宅區(qū)污水污染源整治總體方案

3.2.1.1 遺漏新村、舊村建設(shè)

舊村區(qū)建筑較為凌亂、分散；樓房、磚房及土房并存；房屋地基深度和處理強(qiáng)度不一，一般較淺和較差；巷道設(shè)置雜亂，寬度不一，且寬度較窄，部分老舊城中村巷道寬度窄的地方不到1m，且巷道貫通性差，管道重新敷設(shè)空間不夠；房屋基礎(chǔ)不夠牢固，重新敷設(shè)管線勢必引起房屋開裂，甚至有倒塌的風(fēng)險(xiǎn)。因此，針對上述遺留的老舊城中村分兩種情況進(jìn)行：

(1)條件允許的情況下，本次正本清源工程嚴(yán)格按雨污分流制進(jìn)行排水系統(tǒng)改造升級，原有合流管道改造為污水管，新建雨水明渠，對于局部確實(shí)無法做明渠的部位，可考慮敷設(shè)雨水管。

(2)如果巷道過窄，需要考慮拆遷，才能開展雨污分流制管網(wǎng)升級改造的，有條件拆遷的情況下，按照雨污分流原則改造管網(wǎng)，無條件拆遷的情況下，則考慮在居住區(qū)外圍采用總口截污，將居住區(qū)污水截流接入現(xiàn)狀污水系統(tǒng)，預(yù)留遠(yuǎn)期污水出路。

3.2.1.2 遺漏工業(yè)區(qū)建設(shè)

(1)雨污分流：保留原有合流管道作為污水管道，新建雨水明渠。工業(yè)區(qū)內(nèi)排水管網(wǎng)已形成，絕大部分為合流管網(wǎng)，且運(yùn)行狀況基本良好，為避免重復(fù)建設(shè)，應(yīng)充分利用現(xiàn)有管網(wǎng)，如果將原有合流管改為雨水管，則需截?cái)嗨形鬯尤朦c(diǎn)，考慮到工業(yè)區(qū)污水接入點(diǎn)多，錯(cuò)綜復(fù)雜，一些管道比較隱蔽，不易發(fā)覺，實(shí)際操作中難免會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)接亂排問題；園區(qū)內(nèi)的雨水收集點(diǎn)(地面雨水口、屋面雨水斗及立管)相對比較清晰，易于查找，能夠徹底與原有管網(wǎng)隔斷，因此，將原有合流管改為污水管，新建雨水明渠，可降低工作難度，有利于徹底實(shí)現(xiàn)雨污分流，避免錯(cuò)接亂排，降低工程投資，同時(shí)雨水明渠化，有利于政府部門的監(jiān)管，符合深圳市人居環(huán)境委員會(huì)提出“雨水明渠化的要求”。因此，工業(yè)區(qū)管網(wǎng)改造方案為將工業(yè)區(qū)內(nèi)的合流管道作為污水管道，接入園區(qū)外的市政污水管網(wǎng)，封堵工業(yè)區(qū)內(nèi)合流管道連接的雨水口，將建筑物合流排水立管改造用作污水管，并增設(shè)伸頂通氣帽及立管檢查口，新增雨水立管，將屋面雨水單獨(dú)接出，就近排入附近雨水明渠。排水立管數(shù)量根據(jù)建筑物屋面匯水面積確定。

(2)污廢分流、污污分流：企業(yè)內(nèi)生活污水和工業(yè)廢水原則上均應(yīng)進(jìn)行分流，工業(yè)廢水應(yīng)按照廢水中污染物類型分類收集，達(dá)到“污污分流”，不同類型的污染物采用不同的廢水處理工藝預(yù)處理后進(jìn)行集中處理后排入市政排水管網(wǎng)。

(3)雨水明渠化：對于采用雨水管道的所有企業(yè)，應(yīng)將雨水管道明渠化。新建一套雨水明渠收集地面和雨水立管的雨水，雨水明渠采用雨水篦子覆蓋，可通過縫隙觀察明渠內(nèi)水流情況。雨水明渠在園區(qū)末端通過管道接入園區(qū)外市政雨水管網(wǎng)。

3.2.1.3 未正本清源的區(qū)域改造

(1)合流立管改造：原建筑合流管改造用作污水管，并增設(shè)伸頂通氣帽及立管檢查口，新增雨水立管，收集屋面天臺(tái)雨水，就近排入附近雨水明渠或雨水口內(nèi)。排水立管數(shù)量根據(jù)建筑物屋面匯水面積確定。

(2)雨水立管入地改散排：將接入化糞池的雨水立管進(jìn)行改造，在入地時(shí)將雨水立管截?cái)?，增?5°彎頭排至地面，漫流至附近雨水口。

(3)雨水立管散排改入地：原雨水立管直接散排地面，且周邊有雨水檢查井，本次對此類雨水立管改造入地。

(4)為盡可能地改善水環(huán)境質(zhì)量，還需對工業(yè)區(qū)、公建區(qū)及老舊村漏建的化糞池進(jìn)行增加，對餐飲集中的地段增設(shè)隔油池。

3.2.2 重點(diǎn)面源污染源整治總體方案

由于降雨初期，雨水溶解了空氣中的大量酸性氣體、汽車尾氣、工廠廢氣等污染性氣體，降落地面后沖刷屋面、瀝青混凝土道路等，使得前期雨水中含有大量的污染物質(zhì)，初期雨水的污染程度較高，甚至超出普通城市污水的污染程度。在城中村、垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)站及菜市場區(qū)域，根據(jù)匯水流向設(shè)置初雨棄流及調(diào)蓄池[4]。

4 河道及小微水體整治工程

4.1 總體思路

4.1.1 河道上游源頭暗涵整治思路

(1)CCTV檢測。對暗涵進(jìn)行CCTV檢測，統(tǒng)計(jì)隱患點(diǎn)位。

(2)結(jié)構(gòu)檢測。根據(jù)CCTV檢測結(jié)果，進(jìn)行暗涵化河道涵內(nèi)結(jié)構(gòu)檢測。

(3)安全評估。進(jìn)行過流能力、結(jié)構(gòu)安全評估、運(yùn)行設(shè)施評估、地面塌陷隱患評估。

(4)清淤。對暗涵化河道全面開孔清淤。

(5)渠道修復(fù)。分析結(jié)構(gòu)性安全檢測及河道內(nèi)部外觀檢測成果，結(jié)構(gòu)損壞程度，針對輕微隱患部位、中等與嚴(yán)重隱患部位分別采用不同方案進(jìn)行結(jié)構(gòu)修復(fù)。①輕微隱患處：針對輕微隱患，將缺陷混凝土結(jié)構(gòu)鑿除，鑿毛沖洗后，進(jìn)行噴射鋼纖維混凝土；②中等隱患處及嚴(yán)重隱患部位：根據(jù)隱患部位周邊建筑及交通設(shè)施重要性，進(jìn)行分段修復(fù)，將缺陷混凝土結(jié)構(gòu)鑿除，鑿毛沖洗后，噴射鋼纖維混凝土，至保護(hù)層處掛鋼筋網(wǎng)，后繼續(xù)噴射鋼纖維混凝土至原結(jié)構(gòu)面。

(6)防腐。為保證暗河修復(fù)后使用年限不小于30年，避免因腐蝕原因，造成修復(fù)部位混凝土脫落、鋼筋裸露、銹蝕，影響暗涵的結(jié)構(gòu)安全。對修復(fù)的部位外表面全斷面噴涂水泥基(特種無機(jī)防腐砂漿)，進(jìn)行防腐保護(hù)。

(7)增設(shè)檢修口。檢查井?dāng)?shù)量不足，不能滿足日常維護(hù)需要。為保證日常維護(hù)要求，參考相關(guān)維護(hù)單位的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，本次設(shè)計(jì)按60m間距設(shè)置檢修口。

(8)初雨棄流。從小區(qū)末端棄流井后至接入支渠箱涵排出口之間徑流距離較長，沿線收集一定量的市政道路及周邊的初期雨水(一般控制在50m3)，如果不加以再次棄流將會(huì)嚴(yán)重影響支渠涵、主河道的水質(zhì)污染問題。為避免河道上游暗涵的水質(zhì)污染和水體黑臭，實(shí)現(xiàn)全區(qū)域、全覆蓋、全治理的目標(biāo)，在雨水管網(wǎng)接入暗涵的排出口處增加棄流井構(gòu)筑物，設(shè)計(jì)的棄流雨量就近排入市政污水管網(wǎng)，最終進(jìn)入污水處理廠進(jìn)行達(dá)標(biāo)處理排放，保障河道的水質(zhì)潔凈長清。

(9)雨水口歸并。在暗涵清淤的同時(shí)，對于進(jìn)入河道上游暗涵的雨水口進(jìn)行梳理，歸并。

4.1.2 小微水體整治思路

(1)小微水體排查。排查采用收集資料與實(shí)際調(diào)研相結(jié)合的方式，同步實(shí)施，對比論證。通過政府部門協(xié)調(diào)各街道水務(wù)管理部門、寶排公司、深水水務(wù)等收集大空港片區(qū)范圍內(nèi)需整治的排水渠涵及小湖塘庫水量、位置、尺寸及水質(zhì)情況，再經(jīng)設(shè)計(jì)人員進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)際調(diào)查踏勘，復(fù)核排水渠涵明渠及小湖塘庫現(xiàn)狀資料，渠涵暗渠段則通過收集物探及管道普查資料進(jìn)行復(fù)核確認(rèn)。

(2)現(xiàn)狀排水系統(tǒng)梳理。結(jié)合現(xiàn)有雨污分流管網(wǎng)、正本清源工程及河道綜合整治資料，對大空港區(qū)域內(nèi)渠涵及小湖塘庫沿線雨水排出口進(jìn)行排查，復(fù)核沿線雨水排出口上游是否進(jìn)行初雨棄流，未進(jìn)行初雨棄流的雨水排出口可區(qū)分為歸入雨污分流管網(wǎng)及正本清源工程內(nèi)補(bǔ)充設(shè)計(jì)的雨水排出口和歸入本次渠涵治理工程進(jìn)行初雨棄流的雨水排出口，初步分析沿線雨水排出口是否具備設(shè)置初雨棄流井及雨水調(diào)蓄池的條件，將可實(shí)施初雨棄流且無法納入雨污分流及正本清源工程的雨水排出口納入本次渠涵、小湖塘庫整治的實(shí)施范圍。

4.2 設(shè)計(jì)方案

4.2.1 河道上游暗涵整治總體方案

針對河道上游暗涵進(jìn)行清淤與修復(fù)，主要內(nèi)容包括以下幾方面：

(1)對暗涵進(jìn)行CCTV檢測。

(2)對暗涵化河道中輕微結(jié)構(gòu)性缺陷局部修復(fù)，對中等和嚴(yán)重結(jié)構(gòu)性缺陷分段修復(fù)，并對整個(gè)暗涵段采用高耐久性防腐砂漿噴涂保護(hù)。

(3)對暗涵化河道區(qū)全面清淤。

(4)對進(jìn)入暗涵的支流進(jìn)行初雨棄流，對進(jìn)入暗涵內(nèi)的雨水口進(jìn)行梳理歸并。

4.2.2 小微水體整治總體方案

按照“一渠一策”制定治理方案。

(1)設(shè)置調(diào)蓄池。雖然雨污分流和正本清源工程解決了小區(qū)末端排出口的初雨棄流的問題，對于小區(qū)末端棄流井后至接入支渠涵排出口之間徑流距離很長時(shí)，沿線收集大量的市政道路及周邊的初期雨水(一般在50m3以上)，此種情況若是只在雨水管網(wǎng)接入支渠涵的排出口處增加棄流井進(jìn)行棄流，將會(huì)加大對下游污水廠處理系統(tǒng)的沖擊，影響污水廠的正常運(yùn)行安全，可在雨水管網(wǎng)接入支渠涵的排出口處增加調(diào)蓄池設(shè)施。因此，沿線初雨收集后可先儲(chǔ)存在調(diào)蓄池內(nèi)，在降雨結(jié)束時(shí)或者污水量較小的夜間時(shí)段再進(jìn)行提升進(jìn)入污水處理廠，實(shí)現(xiàn)規(guī)模較大的初雨得以有效處理。

(2)設(shè)置棄流井。對于從小區(qū)末端棄流井后至接入支渠涵排出口之間徑流距離較長時(shí)，沿線收集一定量的市政道路及周邊的初期雨水(一般控制在50m3以內(nèi))，如果不加以再次棄流將會(huì)嚴(yán)重影響支渠涵、主河道的水質(zhì)。為避免下游河道的水質(zhì)污染和水體黑臭，實(shí)現(xiàn)全區(qū)域、全覆蓋、全治理的目標(biāo)，在雨水管網(wǎng)接入支渠涵的排出口處增加棄流井構(gòu)筑物，設(shè)計(jì)的棄流雨量就近排入市政污水管網(wǎng)，最終進(jìn)入污水處理廠進(jìn)行達(dá)標(biāo)處理排放，保障下游河道的水質(zhì)潔凈長清。

(3)直排入渠。當(dāng)從小區(qū)末端棄流井后至接入支渠涵排出口之間徑流距離很短時(shí)，沿線只收集少量的市政道路及周邊的初期雨水(一般在10m3以內(nèi)，或者較小管徑的接入口)，不會(huì)對下游河道水體造成明顯的污染，且增設(shè)棄流井等構(gòu)筑物也不是很經(jīng)濟(jì)的，此種情況可以采取直排入渠，無需增設(shè)棄流井等措施。

(4)開孔清淤及雨水口歸并?，F(xiàn)狀小微水體主要為暗涵，基本上無檢修孔，需對現(xiàn)狀暗涵進(jìn)行開孔清淤，同時(shí)對匯入暗涵的雨水支管進(jìn)行歸并，在歸并后的雨水接入口設(shè)置檢查井，方便檢測旱季污水偷排現(xiàn)象。

根據(jù)每條渠涵沿線雨水管網(wǎng)接入口的情況不同，同時(shí)結(jié)合現(xiàn)狀雨污分流及正本清源建設(shè)情況、附近污水管網(wǎng)條件、周邊用地條件等，靈活綜合運(yùn)用以上的一種或多種措施，最終實(shí)現(xiàn)黑臭水體的治理目標(biāo)[2]。

5 結(jié)語

通過在深圳水環(huán)境治理項(xiàng)目的實(shí)踐和探索，筆者整理出了本文論述的這一套切實(shí)可行的設(shè)計(jì)思路及方案，這是非常重要的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，后期將在這個(gè)基礎(chǔ)上，通過深圳項(xiàng)目的拓展，將本文論述的設(shè)計(jì)思路、方案不斷完善，最終形成供市政水環(huán)境治理工程設(shè)計(jì)工作參考借鑒的技術(shù)指南。