廣州市合流渠箱清污分流工程設(shè)計(jì)審查要點(diǎn)分析

萬(wàn)榆

（廣州市水務(wù)工程技術(shù)中心，廣東 廣州 510640）

1 引言

廣州作為水系發(fā)達(dá)的城市，在城市化初期，城鎮(zhèn)居民臨涌而居，污水一般就近排入河涌和明渠，隨著城市化進(jìn)程的加快，這些河涌和明渠逐漸被覆蓋為暗渠，以“合流渠箱”的形式繼續(xù)承擔(dān)著片區(qū)的排水功能，這也成為廣州市黑臭水體治理工作的重點(diǎn)及難點(diǎn)。

2 廣州市合流渠箱截污系統(tǒng)存在的問(wèn)題

廣州過(guò)去的治水思路，一直是在保留合流制的基礎(chǔ)上，多采用“末端治污”的方式應(yīng)對(duì)水體污染問(wèn)題。對(duì)于合流渠箱的治理，大多采取在渠箱末端設(shè)置截污堰或截污閘的形式，旱季的時(shí)候?qū)⑹占奈鬯D(zhuǎn)輸至污水系統(tǒng)，雨季超過(guò)截流倍數(shù)的合流水則溢流進(jìn)入水體。這種截污方式帶來(lái)3 個(gè)方面的問(wèn)題［1］。

2.1 影響污水系統(tǒng)正常運(yùn)行

大多數(shù)合流渠箱除了承擔(dān)片區(qū)污水和雨水的排放功能外，還承接著周邊山水、水塘水庫(kù)等來(lái)水，這些清水通過(guò)合流渠箱末端截污設(shè)施一并收集進(jìn)入污水管道，一方面增大了污水處理廠負(fù)荷，降低了污水的進(jìn)廠濃度，影響了污水處理廠的正常運(yùn)行；另一方面大量的外水涌入污水系統(tǒng)，使得污水干管長(zhǎng)期處于高水位甚至滿管運(yùn)行，擠占了原本污水的轉(zhuǎn)輸通道，容易引發(fā)區(qū)域污水溢流問(wèn)題，影響污水管網(wǎng)的正常運(yùn)行。

2.2 影響下游水體水質(zhì)

旱季時(shí)，合流渠箱內(nèi)水量較少，尤其是無(wú)上游來(lái)水的合流渠箱，污水流速慢，導(dǎo)致污染物大量沉積，一到雨季需開(kāi)閘時(shí)，積存的污染物隨著雨水一起沖刷進(jìn)河涌，嚴(yán)重影響了河涌的水質(zhì)；同時(shí)，雨季河涌水位升高，雖然設(shè)置有拍門(mén)等防倒灌設(shè)施，但實(shí)際運(yùn)行中效果并不好，經(jīng)常出現(xiàn)拍門(mén)關(guān)閉不嚴(yán)或者損壞等問(wèn)題，使得河水倒灌進(jìn)截污系統(tǒng)，導(dǎo)致下游的污水被擠出污水管道，通過(guò)溢流口排入河涌，從而影響河涌水質(zhì)，引發(fā)水體黑臭問(wèn)題。

2.3 增加區(qū)域內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)

合流渠箱除了旱季作為污水的轉(zhuǎn)輸通道，雨季更是承擔(dān)著行洪排澇的重任。旱季污水和污染物大量沉積在渠箱底部，還會(huì)進(jìn)一步占據(jù)渠箱有效容積，減少渠箱過(guò)水?dāng)嗝?，增加了區(qū)域內(nèi)澇隱患，從而引發(fā)水安全問(wèn)題。如在對(duì)廣州市花都區(qū)松園方渠（斷面尺寸為2.2 m×1.6 m）進(jìn)行摸查時(shí)發(fā)現(xiàn)，渠箱內(nèi)淤泥平均深度達(dá)50 cm，積存污水深度約為45 cm，基本侵占了渠箱一半的過(guò)水?dāng)嗝妫瑖?yán)重削減了渠箱的雨季過(guò)流能力，影響了區(qū)域排澇。

3 廣州市合流渠箱治理思路

合流渠箱作為重要污染源，已經(jīng)嚴(yán)重影響到河涌長(zhǎng)治久清和污水系統(tǒng)提質(zhì)增效目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。因此，自2018 年開(kāi)始，廣州市開(kāi)始積極探索合流渠箱的治理模式，先后提出“沿渠截污”和“源頭雨污分流”的治理思路。

3.1 “沿渠截污”治理思路

該模式是在現(xiàn)有廣州市截流式合流制排水體制的基礎(chǔ)上，借鑒前幾輪河涌截污治理經(jīng)驗(yàn)，對(duì)主渠箱及較大的支渠采取沿渠箱兩側(cè)敷設(shè)截污管道的方式（見(jiàn)圖1），對(duì)沿線排入渠箱的污水及合流管進(jìn)行截污，在渠箱末端接入下游涌邊截污管或市政截污管，進(jìn)而拆除末端截污閘，優(yōu)先恢復(fù)渠箱的行洪排澇功能。該模式對(duì)于有山水、水庫(kù)水等清水來(lái)源的合流渠箱，能一定程度上減少外水進(jìn)入污水系統(tǒng)，對(duì)于現(xiàn)狀污水系統(tǒng)高水位、低濃度運(yùn)行有一定的緩解作用。以廣州市植物園支涌為例，清污分流工程采取沿暗渠兩側(cè)敷設(shè)截污管道收集沿線污水，取消末端閘的治理手段，工程完成后污水管網(wǎng)外水水量減少36%，水質(zhì)濃度提高47%，每年溢流污染量減少約177 t（以COD 計(jì)），對(duì)河涌污染的改善有很明顯的治理效果［2］。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)明涌（渠箱）兩岸敷設(shè)截污管示意

沿渠截污管的敷設(shè)方式需根據(jù)渠箱周邊情況確定，一般沿渠箱兩側(cè)岸邊敷設(shè)，若無(wú)條件實(shí)施時(shí)，也可采取沿渠箱內(nèi)敷設(shè)截污管的方式，但需要注意的是，渠內(nèi)設(shè)置截污管會(huì)一定程度縮減渠箱的過(guò)水?dāng)嗝?，?yīng)考慮相應(yīng)的補(bǔ)償措施和管道抗浮設(shè)計(jì)，確保河道行洪不受影響。

合流暗渠（蓋板涵）截污管敷設(shè)斷面示意見(jiàn)圖2。

圖2 合流暗渠（蓋板涵）截污管敷設(shè)斷面示意

合流暗渠（鋼筋砼箱涵）截污管敷設(shè)斷面示意見(jiàn)圖3。

圖3 合流暗渠（鋼筋砼箱涵）截污管敷設(shè)斷面示意

“沿渠截污”本質(zhì)上仍是一種“末端截污”的污水收集方式，雖然恢復(fù)了渠箱排清水和雨水的功能，但雨季溢流造成河渠水質(zhì)反彈的問(wèn)題依然嚴(yán)重。截污管在設(shè)計(jì)時(shí)關(guān)于截流倍數(shù)的選取也格外重要，截流倍數(shù)過(guò)小，溢流風(fēng)險(xiǎn)大且容易引發(fā)區(qū)域內(nèi)澇；截流倍數(shù)過(guò)大，旱季污水在管道內(nèi)流速過(guò)小，易產(chǎn)生淤積，影響污水的收集和轉(zhuǎn)輸。

3.2 “源頭雨污分流”治理思路

由于廣州市具有降雨頻率高、降雨量大、水系發(fā)達(dá)等特點(diǎn)，現(xiàn)狀截流式合流制排水體制暴露出來(lái)的河渠水質(zhì)反彈問(wèn)題、排水系統(tǒng)低濃度高水位運(yùn)行問(wèn)題、區(qū)域內(nèi)澇問(wèn)題等依然嚴(yán)峻［3］。因此，廣州市在充分吸取前幾輪治水經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，堅(jiān)定控源截污是關(guān)鍵，先后提出在全市開(kāi)展“排水單元達(dá)標(biāo)”攻堅(jiān)行動(dòng)、合流渠箱“開(kāi)閘”行動(dòng)，明確以雨污分流為原則，落實(shí)污水源頭收集，全面推進(jìn)443 條合流渠箱整治工作。

“源頭雨污分流”治理模式需要對(duì)廣州市現(xiàn)有排水系統(tǒng)進(jìn)行徹底的改造和優(yōu)化，通過(guò)對(duì)排入渠箱內(nèi)的污水或合流水進(jìn)行溯源至排水單元，從建筑立管到市政管網(wǎng)進(jìn)行全面雨污分流改造，從而實(shí)現(xiàn)污水入廠、雨水入渠（涌）的目標(biāo)。這種治理方式確保了流域內(nèi)雨水、污水系統(tǒng)的獨(dú)立性，通過(guò)源頭減量、沿程減壓、末端減負(fù)、河涌減污多方面作用，不僅可以解決雨季污水溢流對(duì)渠箱及河涌水質(zhì)造成的影響，也能避免雨水倒灌進(jìn)污水系統(tǒng)增加污水系統(tǒng)的運(yùn)行負(fù)荷。同時(shí)，獨(dú)立的雨水通道有利于緩解區(qū)域水浸問(wèn)題，提高片區(qū)的排澇能力。

以駟馬涌渠箱清污分流工程為例，從水環(huán)境方面來(lái)看，工程實(shí)施完成后可消除雨季提閘導(dǎo)致3.7萬(wàn)m3積存污水及垃圾進(jìn)入明涌，保證景觀涌長(zhǎng)治久清，改善明涌周邊居民生活環(huán)境。從水安全角度來(lái)看，工程完成后可實(shí)現(xiàn)流域排澇設(shè)施正常運(yùn)行，保證明涌的泄流通道、發(fā)揮流花湖的調(diào)蓄空間（16 萬(wàn)m3），能將駟馬涌流域有效應(yīng)對(duì)20 年一遇6 h 降雨195 mm提升到50 年一遇6 h 降雨237 mm，雨水管網(wǎng)重現(xiàn)期由不足1 年一遇提高到3 年一遇，有效減少大北立交、火車站片區(qū)的內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)［4］。

4 廣州市渠箱清污分流工程設(shè)計(jì)審查要點(diǎn)

為進(jìn)一步指導(dǎo)合流渠箱改造前期工作的開(kāi)展，廣州市水務(wù)局印發(fā)了《廣州市合流渠箱清污分流摸查設(shè)計(jì)技術(shù)指引》［5］，明確合流渠箱現(xiàn)狀摸查及設(shè)計(jì)要求，進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)了“源頭收集、系統(tǒng)治水、分步實(shí)施”治理原則。目前，獵德涌流域、駟馬涌流域等多條合流渠箱清污分流工程已進(jìn)入施工階段。結(jié)合上述工程在方案審查及施工階段出現(xiàn)的問(wèn)題，提出以下幾點(diǎn)方案設(shè)計(jì)要點(diǎn)和注意事項(xiàng)，為后續(xù)相關(guān)工程的設(shè)計(jì)和技術(shù)審查提供參考。

4.1 工程范圍的確定

合流渠箱清污分流工程的工程范圍有別于渠箱流域范圍，渠箱流域范圍是以雨水為主體進(jìn)行劃分的，也指渠箱匯水面積。而渠箱清污工程主要目的是剝離排入渠箱的污水、實(shí)現(xiàn)流域的雨污分流，因此其工程范圍是以污水為主體進(jìn)行確定的。在方案設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)以合流渠箱兩側(cè)排污口（包含純污水排口及合流排口）為對(duì)象，進(jìn)行溯源摸查至單體建構(gòu)筑物，由此框定的渠箱納污范圍即為清污分流工程范圍。

4.2 現(xiàn)狀排水系統(tǒng)的摸查

詳盡且真實(shí)的現(xiàn)狀摸查資料是進(jìn)行渠箱清污分流方案設(shè)計(jì)的前提。在實(shí)際方案設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員往往缺少對(duì)現(xiàn)狀排水系統(tǒng)運(yùn)行情況的摸查分析，導(dǎo)致設(shè)計(jì)方案采取的工程措施無(wú)針對(duì)性，表面上新建或改建市政污水管能滿足排水單元污水的收集，但由于下游擬接入的現(xiàn)狀污水管滿管或者損壞嚴(yán)重，新建污水管收集的污水仍然會(huì)在下游溢流排放至渠箱或水體，不能有效轉(zhuǎn)輸至污水處理廠進(jìn)行處理，無(wú)法實(shí)現(xiàn)渠箱清污分流的工程目標(biāo)。因此，應(yīng)嚴(yán)格按照《廣州市合流渠箱清污分流摸查設(shè)計(jì)技術(shù)指引》落實(shí)渠箱流域現(xiàn)狀資料的摸查與分析，明確現(xiàn)狀排水系統(tǒng)存在的問(wèn)題，有針對(duì)性地進(jìn)行排水單元接駁、市政雨污水管完善、外水引入點(diǎn)清污分流、錯(cuò)混接點(diǎn)改造、管道修復(fù)等設(shè)計(jì)。

4.3 工程總體方案的設(shè)計(jì)

合流渠箱清污分流工程方案應(yīng)遵循“溯源截污、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、污澇同治”的設(shè)計(jì)原則，以沿線排污口溯源成果為基礎(chǔ)，結(jié)合排水單元接駁需求、現(xiàn)狀排水系統(tǒng)分布及運(yùn)行情況、現(xiàn)狀道路情況（地下管線、交通），合理構(gòu)建污水管網(wǎng)系統(tǒng)，完善雨水排放系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)流域雨污分流的工程目標(biāo)。在具體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)方面。

4.3.1 雨污分流設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)避免“逢路建管”

渠箱流域雨污分流并不意味著每條道路都必須有兩套排水系統(tǒng)，而是應(yīng)該結(jié)合排水單元的接駁需求，充分利用現(xiàn)狀市政排水管網(wǎng)和周邊水體進(jìn)行設(shè)計(jì)，尤其是對(duì)老城區(qū)的合流渠箱進(jìn)行雨污分流設(shè)計(jì)時(shí)，因其受區(qū)域建構(gòu)筑物、道路交通、地下管線等條件影響，工程實(shí)施難度較大，通過(guò)優(yōu)化排水單元內(nèi)部至市政公共道路雨污水管設(shè)計(jì)路由，可以減少不必要的公共道路雨、污水管建設(shè)，不僅確保工程的可實(shí)施性，還避免了資源浪費(fèi)。

4.3.2 污水收集系統(tǒng)設(shè)計(jì)要因地制宜

污水主通道的選擇除了具備針對(duì)性、可行性及可實(shí)施性外，更應(yīng)便于周邊污水管的接駁和后期的清疏養(yǎng)護(hù)。尤其在對(duì)渠箱（河涌）兩岸建筑物的污水收集方案進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮將其污水接入市政道路污水管中，不宜排向涌邊截污管，以提高污水收集效率。

除此之外，污水管道應(yīng)確保其封閉性。在對(duì)截流式合流制系統(tǒng)進(jìn)行雨污分流改造時(shí)，還應(yīng)注意對(duì)現(xiàn)狀截污設(shè)施的整改，避免工程實(shí)施后雨水繼續(xù)通過(guò)現(xiàn)狀截污設(shè)施倒灌至改造污水管中，影響污水系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

由于流域完全雨污分流的工作量較大，結(jié)合排水單元的實(shí)施條件，對(duì)于短期內(nèi)不具備雨污分流改造條件的排水單元，可以采取保留合流制的臨時(shí)處理方式，如廣州的城中村單元。對(duì)于這類單元的污水進(jìn)行收集時(shí)，應(yīng)結(jié)合單元現(xiàn)狀合流管納污水量及下游污水管的過(guò)流能力合理設(shè)計(jì)限流管，限流設(shè)施的布設(shè)不應(yīng)影響污水系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

4.3.3 雨水系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循就近排放的原則

雨水排放方案應(yīng)充分利用周邊水系，結(jié)合海綿城市理念采用下滲、調(diào)蓄、邊溝排水等措施，將片區(qū)雨水直接排入周邊水體、風(fēng)水塘或暗渠。部分區(qū)域如不具備新建雨水管的條件時(shí)，可利用道路坡度，采取地面散排或淺溝等方式將雨水就近排放至下游雨水系統(tǒng)。雨水方案設(shè)計(jì)除了理順渠箱流域范圍內(nèi)雨水排放通道，還應(yīng)該同步解決區(qū)域內(nèi)澇問(wèn)題。

4.3.4 渠箱排口溯源方案應(yīng)有針對(duì)性

渠箱排口溯源方案應(yīng)根據(jù)排口性質(zhì)分類設(shè)計(jì)：針對(duì)污水排放口，通過(guò)新建污水管將污水改接至周邊公共污水管網(wǎng)；針對(duì)合流排放口應(yīng)向上溯源至單元排口，通過(guò)公共污水管網(wǎng)完善及達(dá)標(biāo)單元改造等措施將其改造為雨水排口；針對(duì)有污水的雨水排口，通過(guò)上游市政管網(wǎng)錯(cuò)混接改造或達(dá)標(biāo)單元改造等措施將其改造為雨水排口。通過(guò)渠箱排口的整治最終消除污水直排問(wèn)題。

4.3.5 管線豎向標(biāo)高設(shè)計(jì)應(yīng)滿足上下游銜接要求

老城區(qū)由于地下空間受限，新建市政道路雨、污水管線標(biāo)高的確定不僅取決于上游排水單元支管的標(biāo)高，還受限于下游現(xiàn)狀雨、污水管的標(biāo)高。所以在方案設(shè)計(jì)時(shí)，一方面，公共排水管網(wǎng)應(yīng)與排水單元新建管線同步設(shè)計(jì)，確保單元雨、污水的順利排放；另一方面，管線交叉點(diǎn)或銜接點(diǎn)處應(yīng)落實(shí)各自的標(biāo)高，確保流域內(nèi)雨、污水通道的順暢。有條件的情況下，可以通過(guò)調(diào)整污水分區(qū)及管線路由，優(yōu)化管線豎向設(shè)計(jì)方案，確保污水重力流排入下游排水分區(qū)或者污水處理廠，減少提升泵站或泵井的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)污水系統(tǒng)的節(jié)能減耗。

4.3.6 關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)處應(yīng)細(xì)化實(shí)施方案

由于渠箱清污分流工程工作量大，涉及范圍廣，關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的可實(shí)施性對(duì)管線路由的確定影響很大，如新建管線橫穿河涌、渠箱、地鐵、高速公路、鐵路等重要位置時(shí)，應(yīng)在設(shè)計(jì)階段就加強(qiáng)與相關(guān)主管部門(mén)的溝通協(xié)調(diào)，明確新建管線與此類建構(gòu)筑物的位置關(guān)系，細(xì)化此部分內(nèi)容設(shè)計(jì)，落實(shí)節(jié)點(diǎn)施工方案及保護(hù)措施，確保管線路由的可實(shí)施性。

5 結(jié)語(yǔ)

合流渠箱作為高速城市化進(jìn)程中的產(chǎn)物，其治理效果對(duì)于緩解城市內(nèi)澇、河涌長(zhǎng)治久清、污水處理提質(zhì)增效等方面具有重要作用。廣州市通過(guò)末端截污、沿渠截污、源頭雨污分流多種治理思路的嘗試，最終實(shí)現(xiàn)將污水收集入管進(jìn)廠，還原渠箱清水、雨水通道。工程實(shí)施完成后部分現(xiàn)有的涌邊截污管、渠箱邊截污管可能會(huì)出現(xiàn)空管的情況，下階段可考慮用于初期雨水的收集設(shè)計(jì)。