舊城改造工程中城市排水規(guī)劃的探討

潘龍

(1.成都市新都區(qū)水務(wù)局，成都 610500；2.成都市新都區(qū)水環(huán)境治理服務(wù)中心，成都610500)

1 引言

目前，隨著城市的發(fā)展，水危機(jī)與水環(huán)境污染問題不斷加劇，傳統(tǒng)的城市排水體系已經(jīng)無法滿足城市發(fā)展需求，必須對(duì)城市排水體系進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃。關(guān)于城市排水規(guī)劃，其核心目的是滿足城市的排水要求，因此，規(guī)劃應(yīng)當(dāng)符合城市排水專項(xiàng)規(guī)劃以及城市總體規(guī)劃的要求，規(guī)劃內(nèi)容不僅要包括排水體系建設(shè)規(guī)劃，還要考慮到城市長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的需求。基于海綿城市理念的城市排水規(guī)劃可以完善城市排水體系，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)雨水的回收利用，對(duì)于緩解城市水危機(jī)，防治和解決城市水環(huán)境污染問題具有積極作用。

2 城市排水概況

2.1 排水現(xiàn)狀

某市的排水管網(wǎng)多為早期建設(shè)，未形成完善的排水體系，其中，中心城區(qū)主截流污水管網(wǎng)僅33.28 km，城市內(nèi)產(chǎn)生的工業(yè)廢水大部分由企業(yè)自主處理，水質(zhì)合格后排入河流；城市生活污水以及少部分工業(yè)廢水經(jīng)截流污水干管排放至城市污水處理廠進(jìn)行處理；雨水部分經(jīng)地面排水口流入排水管網(wǎng)或通過排水明渠就近排放進(jìn)河流，大部分雨水沿地面四處漫流，影響交通。目前，該市排水體制均為合流制，尚未實(shí)現(xiàn)雨污分流，雨水回收利用率極低。

2.2 存在問題

從該市排水體系的現(xiàn)狀來看，主要存在以下幾方面問題：

1）污水和雨水收集管網(wǎng)不完善；

2）城市生活污水以及工業(yè)廢水量不斷增加，污水處理廠無法滿足實(shí)際需求；

3）污水處理廠較少，城市部分區(qū)域距離污水處理廠過遠(yuǎn)，直接排放污水，造成了嚴(yán)重的水環(huán)境污染；

4）該市污水處理廠的出水標(biāo)準(zhǔn)不高，僅能達(dá)到一級(jí)B 標(biāo)準(zhǔn)，處理后的污水無法回用。

3 排水體制規(guī)劃

目前，城市排水體系主要有3 種，分別是分流制、混流制以及截流式合流制[1]。

1）分流制指的是將雨水管網(wǎng)與污水管網(wǎng)分離，污水管網(wǎng)主要負(fù)責(zé)收集城市生活污水以及工業(yè)廢水，集中排入城市污水處理廠進(jìn)行處理；雨水管網(wǎng)主要負(fù)責(zé)收集雨水，利用一些低影響開發(fā)措施實(shí)現(xiàn)對(duì)雨水的回收利用[2]。

2）分流制的優(yōu)勢(shì)在于可以實(shí)現(xiàn)雨污分流，減小城市污水處理規(guī)模，同時(shí)在一定程度上實(shí)現(xiàn)雨水回收利用?；炝髦剖悄壳按蟛糠殖鞘胁捎玫呐潘w制，根據(jù)城市的自然條件、建設(shè)情況以及發(fā)展規(guī)劃，因地制宜地選擇合流制或者分流制。

3）截流式合流制是在排污口設(shè)置截流井，并敷設(shè)1 條截流干管，將所有污水截流到污水處理廠處理，達(dá)標(biāo)后排入水體[3]。截流式合流制工程實(shí)施快、投資省，能收集初期雨水避免其污染附近水體，缺陷在于當(dāng)雨量過大時(shí)，混合污水仍會(huì)污染城市水環(huán)境。

城市排水體制規(guī)劃直接關(guān)系到后續(xù)排水系統(tǒng)建設(shè)，同時(shí)對(duì)于城市整體規(guī)劃以及環(huán)境治理等方面也具有一定影響，因此，必須合理確定城市排水體制。

從水環(huán)境保護(hù)以及水資源利用方面而言，城市排水體制選擇分流制最為理想[4]；合流制在雨季時(shí)會(huì)出現(xiàn)混合污水溢流的情況，可能造成水環(huán)境污染。

從工程造價(jià)方面而言，合流制由于僅需一套排水管網(wǎng)，整體投資較小，但是會(huì)導(dǎo)致污水處理規(guī)模增加，后期運(yùn)營以及維護(hù)成本較高；分流制需要分開鋪設(shè)污水管網(wǎng)與雨水管網(wǎng)，初期管網(wǎng)投資規(guī)模較大，但是污水處理規(guī)模小，后期運(yùn)營成本較低。

從排水系統(tǒng)維護(hù)方面而言，合流制排水管網(wǎng)的排水量與水質(zhì)受天氣影響較大，雨天和晴天存在明顯差異，會(huì)增加污水處理廠運(yùn)行的復(fù)雜性[5]；分流制排水管網(wǎng)排入污水處理廠的污水量與水質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定，受天氣因素影響較小，便于污水處理廠管理。

通過綜合對(duì)比分析，結(jié)合該市的排水管網(wǎng)建設(shè)以及遠(yuǎn)期發(fā)展規(guī)劃，本規(guī)劃中排水體制采用混流制，即保留原有合流制排水管網(wǎng)，擴(kuò)建或者新建部分采用分流制；遠(yuǎn)期規(guī)劃將對(duì)原有合流制排水管網(wǎng)進(jìn)行改造，在全市范圍內(nèi)采用分流制排水體制。

4 城市污水系統(tǒng)規(guī)劃

4.1 污水量預(yù)測(cè)

城市污水量與城市供水量有關(guān)，要預(yù)測(cè)城市污水量，首先，需要預(yù)測(cè)城市供水量。在該市排水專項(xiàng)規(guī)劃中采用城市單位人口綜合用水量指標(biāo)預(yù)測(cè)法與單位建設(shè)用地綜合指標(biāo)預(yù)測(cè)法兩種方法預(yù)測(cè)城市供水量，兩種方法的預(yù)測(cè)結(jié)果基本一致，本文選用城市單位人口綜合用水量指標(biāo)預(yù)測(cè)法。

該城市近期人口52.0 萬人，總供水量2.0×105m3/d、單位人口綜合用水量為3 840 m3/（km2·d）；城區(qū)遠(yuǎn)期人口預(yù)計(jì)可達(dá)80 萬人，總用水量預(yù)計(jì)達(dá)3.80×105m3/d、單位人口綜合用水量為4 750 m3/（km2·d）?？紤]城市當(dāng)前發(fā)展現(xiàn)狀以及未來發(fā)展?jié)摿Γ鞘薪趩挝蝗丝诰C合用水量取4 500 m3/（km2·d），則近期總供水量為2.27×105m3/d；遠(yuǎn)期單位人口綜合用水量取5 000 m3/（km2·d），則遠(yuǎn)期總供水量為3.43×105m3/d。

預(yù)測(cè)城市污水量等于預(yù)測(cè)給水量與排水系數(shù)、普及率的乘積，由此可得：

城市近期污水量=2.27×105÷1.2×0.75×0.8=1.135×105m3/d；

城市遠(yuǎn)期污水量=3.43×105÷1.2×0.75×0.8=1.715×105m3/d。

4.2 排水系統(tǒng)分區(qū)

該市原本的排水分區(qū)共有5 個(gè)，城市內(nèi)產(chǎn)生的工業(yè)廢水大部分由企業(yè)自主處理，水質(zhì)合格后排放進(jìn)河流；城市生活污水以及少部分工業(yè)廢水經(jīng)截流污水干管排放至城市污水處理廠進(jìn)行處理；雨水部分經(jīng)地面排水口流入排水管網(wǎng)或者通過排水明渠就近排放進(jìn)河流，大部分雨水沿地面四處漫流。由于其中兩個(gè)排水分區(qū)的排水體系不完善，僅有少部分地段有排水明渠與排水管道，并且距離城市污水廠距離較遠(yuǎn)，因此，僅能簡(jiǎn)單收集部分污水，不僅無法對(duì)污水進(jìn)行處理，而且絕大部分雨水只能沿地表漫流影響交通，無法實(shí)現(xiàn)回收利用。針對(duì)上述問題，同時(shí)結(jié)合該市的地勢(shì)走向以及現(xiàn)有污水管網(wǎng)分布，在本規(guī)劃中對(duì)排水分區(qū)進(jìn)行重新規(guī)劃，將城區(qū)劃分為9 個(gè)排水分區(qū)，具體見表1。

表1 城區(qū)排水分區(qū)規(guī)劃表

4.3 污水管道規(guī)劃

本規(guī)劃中僅考慮城市排水主干管及次干管，不考慮排水支管的規(guī)劃。排水主干管按遠(yuǎn)期2030 年一次規(guī)劃設(shè)計(jì)，管徑按遠(yuǎn)期設(shè)計(jì)流量并考慮總變化系數(shù)后確定，主干管根據(jù)近、遠(yuǎn)期的發(fā)展分階段敷設(shè)，確定排水管徑和具體走向，設(shè)計(jì)流量按流域分區(qū)后確定綜合污水量并考慮總變化系數(shù)后經(jīng)計(jì)算確定管徑。

根據(jù)該市排水系統(tǒng)的特點(diǎn)，排水主干管及次干管選擇重力流管道。通過對(duì)UPVC 管材、鋼筋混凝土管以及鋼帶增強(qiáng)聚乙烯螺紋管材等幾種管材進(jìn)行對(duì)比分析，從成本、使用壽命、維護(hù)便利性以及排水穩(wěn)定性等方面考慮，決定采用鋼筋混凝土管道[6]。為確保污水排放穩(wěn)定，減少管道內(nèi)淤積，控制管道清淤維護(hù)成本，本規(guī)劃中確定排水管道最小管徑不小于300 mm，同時(shí)應(yīng)合理控制排水管道埋深以及坡度，具體參數(shù)見表2。考慮到排水支管的銜接問題，本規(guī)劃中確定排水管網(wǎng)起點(diǎn)位置管頂埋深控制在2.8 m，局部地區(qū)可視實(shí)際情況酌減，排水支管可采用跌水接入或者管頂平接。

表2 排水管道規(guī)劃參數(shù)表

4.4 污水處理廠規(guī)劃

該市目前僅有1 座污水處理廠，隨著城市的發(fā)展，生活污水以及工業(yè)廢水量不斷增加，原有污水處理廠已經(jīng)無法充分滿足污水處理需求，必須擴(kuò)大污水處理廠規(guī)模，同時(shí)考慮到部分區(qū)域距離污水處理廠較遠(yuǎn)，還需新建兩座污水處理廠。具體規(guī)劃如下：

1）在原有污水處理廠的基礎(chǔ)上向北進(jìn)行擴(kuò)建，擴(kuò)建后要求污水處理廠近期污水處理能力不低于1.0×105m3/d，遠(yuǎn)期污水處理能力不低于1.6×105m3/d，主要負(fù)責(zé)1~4 號(hào)排水分區(qū)內(nèi)的污水處理。

2）在3 號(hào)排水分區(qū)內(nèi)新建1 座污水處理廠，要求近期污水處理能力不低于1.5×104m3/d，遠(yuǎn)期污水處理能力不低于3.5×104m3/d，主要負(fù)責(zé)5~6 號(hào)排水分區(qū)內(nèi)的污水處理。

3）在8 號(hào)排水分區(qū)內(nèi)新建1 座污水處理廠，要求近期污水處理能力不低于2.3×104m3/d，遠(yuǎn)期污水處理能力不低于4.1×104m3/d，主要負(fù)責(zé)7~9 號(hào)排水分區(qū)內(nèi)的污水處理。

5 城市雨水系統(tǒng)規(guī)劃

5.1 雨水管網(wǎng)規(guī)劃

按照該市的城市整體規(guī)劃以及排水體制規(guī)劃，同時(shí)結(jié)合各排水分區(qū)的實(shí)際情況，對(duì)各排水分區(qū)雨水管網(wǎng)規(guī)劃如下：

1）1 號(hào)排水分區(qū)內(nèi)尚未鋪設(shè)排水管網(wǎng)的區(qū)域鋪設(shè)雨污分流排水管網(wǎng)，在區(qū)內(nèi)主干道設(shè)置雨水截流干管，其余區(qū)域鋪設(shè)支管。

2）2 號(hào)排水分區(qū)尚未鋪設(shè)排水管網(wǎng)的區(qū)域鋪設(shè)截流式合流制排水管網(wǎng)，保留區(qū)內(nèi)原有溢流管道，雨水通過溢流管道排放至就近水域。

3）3 號(hào)排水分區(qū)內(nèi)老城區(qū)尚未鋪設(shè)排水管網(wǎng)的區(qū)域鋪設(shè)截流式合流制排水管網(wǎng)，新城區(qū)尚未鋪設(shè)排水管網(wǎng)的區(qū)域鋪設(shè)雨污分流排水管網(wǎng)。

4）4 號(hào)排水分區(qū)內(nèi)尚未鋪設(shè)排水管網(wǎng)的區(qū)域鋪設(shè)雨污分流排水管網(wǎng)，在區(qū)內(nèi)主干道設(shè)置雨水截流干管，其余區(qū)域鋪設(shè)支管。

5）5 號(hào)排水分區(qū)內(nèi)老城區(qū)尚未鋪設(shè)排水管網(wǎng)的區(qū)域鋪設(shè)截流式合流制排水管網(wǎng)，新城區(qū)尚未鋪設(shè)排水管網(wǎng)的區(qū)域鋪設(shè)雨污分流排水管網(wǎng)，在截流式合流制排水管網(wǎng)末端增設(shè)截流井。

6）6~9 號(hào)排水分區(qū)屬于新建區(qū)域，從長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃考慮，全部鋪設(shè)雨污分流排水管網(wǎng)。

綜上所述，本規(guī)劃充分考慮了該市的實(shí)際情況以及長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展需求，結(jié)合各排水分區(qū)的實(shí)際情況，選擇了雨污分流排水管網(wǎng)與截流式合流制排水管網(wǎng)兩種模式。在原有排水管網(wǎng)的基礎(chǔ)上，在擴(kuò)建區(qū)域因地制宜地采用截流式合流制與分流制兩種排水體制，在新建區(qū)域全部采用分流制排水體制，以實(shí)現(xiàn)雨污分流，有效提升了雨水收集效率，減小了污水處理規(guī)模。

5.2 低影響開發(fā)措施

在城市雨水系統(tǒng)規(guī)劃方面，除規(guī)劃雨水管網(wǎng)，提高雨水收集率外，還要基于海綿城市理念，采用部分低影響開發(fā)措施，以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)雨水的回收利用，提高城市用水資源利用效率，緩解城市水危機(jī)問題。具體如下：

1）透水鋪裝。在城區(qū)非機(jī)動(dòng)車道、人行道以及車流量較少的區(qū)域采用透水磚、透水瀝青混凝土等材料進(jìn)行鋪裝，主要作用是緩解雨季時(shí)地面徑流量，同時(shí)在一定程度上補(bǔ)充地下水[7]。

2）生物滯留技術(shù)。主要是在城區(qū)內(nèi)地勢(shì)較低的區(qū)域利用綠化帶、公園、綠地等實(shí)現(xiàn)雨水的滲透、凈化以及回用，其優(yōu)勢(shì)在于可以充分利用城市綠化資源，可以實(shí)現(xiàn)技術(shù)與景觀的融合，并且造價(jià)相對(duì)較低，具有一定實(shí)用價(jià)值。

3）蓄水池。主要是收集和存儲(chǔ)雨水資源，通過相應(yīng)的技術(shù)措施對(duì)雨水進(jìn)行凈化處理，實(shí)現(xiàn)雨水回收利用，以此作為城市供水系統(tǒng)的補(bǔ)充[8]。蓄水池的設(shè)立需要考慮區(qū)域?qū)嶋H情況，若無雨水回用需求或者采用的是合流制排水體制，則不宜設(shè)立蓄水池。

4）植草溝。主要作用是為雨水提供匯集以及運(yùn)輸?shù)耐緩?，并且兼具沉降、凈化的功能，是透水池、蓄水池等設(shè)施的補(bǔ)充，部分區(qū)域可以與雨水系統(tǒng)配合使用，某種程度上可以起到代替雨水管網(wǎng)的作用。

6 結(jié)語

綜上所述，海綿城市作為當(dāng)下城市雨洪管理的新型理念，對(duì)于城市排水規(guī)劃具有重要價(jià)值和作用。本文結(jié)合該市排水現(xiàn)狀，從污水系統(tǒng)與雨水系統(tǒng)規(guī)劃兩方面進(jìn)行了研究，結(jié)合海綿城市理念設(shè)計(jì)了城市排水規(guī)劃方案，兼顧了城市當(dāng)下與長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展需求，完善了城市排水體系。