淺析城市排水系統規劃

李曉星

城市排水系統規劃是通過一定時期內統籌安排、綜合布置和實施管理城市的水源、供水、用水、排水、污水處理等子系統及其各項要素來協調各子系統的關系,優化水資源的配置,以促進水系統的良性循環和城市健康持續的發展。本文對具體規劃設計中需要注意的關鍵方面和原則進行了深入的討論分析,以期對城市排水系統的規劃設計提供參考作用。

1 城市排水規劃原則

1.1 與城市規劃相協調

城市排水系統主要是對城市各類污水、廢水和雨水的綜合排除和處理,目前城市規劃強調水的循環再用,要從“污染控制”向“水生態修復和恢復”轉變,尤其要注意和預防對生態環境的污染。同時,城市水系統規劃要與城市規劃和區域水資源綜合規劃相協調,滿足城市高質量、高保證率排水的需要,支持城市的發展。

1.2 污水管網設計水量與污水廠處理能力匹配

根據污水廠廠外管網工程實踐證明,城市部分路段的排水管道距離污水處理廠主管道較遠,下雨時部分的合流管道流量較大,致使污水處理廠污水處理量大,財政投資增加。為解決這一問題,在編制新的城市規劃,排水規劃時,在新改造的路段應實行雨污分流,使污水管網水量與污水廠處理能力相匹配。

1.3 排水系統應當向可持續性方向發展

城市排水系統規劃應結合城市的全面規劃方案,考慮遠期發展有擴建的可能,并根據排水系統的使用要求和技術經濟的合理性等因素對近期工程做出分期建設的安排。同時,對城市水系統的分析必須強調給水、排水系統之間的有機聯系,單獨從某一環節著手并進行簡單的串聯疊加是難以獲得有價值的系統結果的。因此,排水規劃應強調系統的整體功能,從整體出發全面考察研究,提高水資源的利用水平和循環利用率。

2 城市排水規劃設計

2.1 排水管網設計

城市排水管溝一般均依托道路布設,道路定線對市區排水組織、排水管溝的埋深、排水的重力流或提升有重大影響,道路高程的確定對兩側地塊的排水也有很大影響,為保證地表徑流的排除,設計時道路雨水口高程應低于兩側地坪20cm以上。并注意新設計的排水管道現在盡量不放在機動車道上,應設置在非機動車道,綠化帶,人行道上,以免檢修影響交通運行。

另外,排水管網受自身重力流的限制,水流具有不可逆性,管道之間難以互相調節,一旦形成后難以更新改造,因此在管網實施過程中應充分考慮水量大小、標準高低、上下游高程銜接情況,使排水系統留有充分的發展空間,科學合理地安排實施程序。同時,市政道路下的市政管線除了排水管線外,還有電力、通信、給水、燃氣等其他管線。在設計排水管道時必須考慮與其他專業管線、排水管道之間在水平和垂直方向有足夠的凈距,使各管線基本相互錯開,避免出現雨污水管道彼此沖突或與其他管線相沖突的現象。另外,規劃設計時盡量保持下游管道流速不低于上游管道流速,以免產生淤積而增加排水管道的維護和檢修工作量。

2.2 雨水徑流設計

2.2.1 路面排水設計

城市化過程中城市下墊面不透水面積的增加,導致雨水徑流系數增大,匯流速度增加,地下水得不到及時補充,引發地面沉降等生態環境問題。針對這一問題,在道路排水設計中可以設計下凹式綠地的蓄滲,達到雨水集蓄利用、雨水回灌補充地下水的目的。下凹式綠地的結構為路面高程高于綠地高程,雨水口設在綠地內,且高于綠地高程而低于路面高程。這樣設置可使道路、建筑物等鋪張區上的雨水徑流首先流入綠地,通過在綠地植被與土壤之間增設貯水層、透水層等方法來減緩雨水地表徑流的流量,然后綠地蓄滿水后雨水再流入雨水口。增加了城市土壤的相對含水量,同時可以有效減少城市雨水干管的管徑,降低暴雨期間城市的防洪壓力。

2.2.2 中央分隔帶排水設計

在多雨城區或地表水較豐富的城區,路面入滲水向路基土遷移過程中,將會降低路基土的回彈模量,改變路面結構層層間結合狀況,導致荷載作用下路表彎沉和基層底基層拉應力增加,加速路基路面的損壞。針對以上現象,我們可以采取中央分隔帶排水規劃設計。中央分隔帶排水是將降落在或流向中央分隔帶內的水分有效的匯集并迅速排除路面的方案。但是在實際施工中,由于施工質量不易控制,造成橫向排水管標高誤差或產生淤塞,大量水流向最低處,而最低處的橫向排水管由于設計時包裹無紡土工布或產生淤塞,使排水能力嚴重不足,從而導致下游中央分隔帶積水嚴重。針對這一情況,可通過兩方面進行規劃設計:1)可在路面結構以下路基以上位置設置排水墊層。排水層下設置起隔水、防水作用的土工布,將由上部滲透下來的地表水有效地攔截在該排水層內。防止路基內地下毛細水的上升,使路面結構保持干燥。排水層設置一定的縱橫坡度,將滲入排水層的水分迅速地排出道路以外。2)將中央分隔帶匯水直接排入入孔,在每個入孔處預設管徑能滿足流量要求的橫向排水管。在橫向排水管埋設位置設計小窨井以便于清理,保證橫向排水管的排水能力。另外,當車行道寬度較寬時,為了減少地表水在道路表面的徑流時間并迅速將水排除,可采取雙坡排水方式,在道路兩側每隔一定距離設置雨水口的方式收集路面積水,通過與其連接的雨水支管排入埋設在路面下的雨水主干管內。

2.3 污水規劃設計

首先,在進行排水系統規劃時,應對整個城市的功能分區、工農業分布、排水管網及污水處理現狀等做周密的調查,調查現有的和預測潛在的再生水用戶的地理位置及水量與水質的要求,并將調查結果反映到排水專業規劃中。在進行新建和擴建污水處理廠的設計時,要結合污水回收利用的需要選擇污水深度處理系統,預留污水深度處理的發展用地,使污水排除和處理系統的總投資之和最小。其次,在城市污水排放控制規劃中,對點源污染重點控制的同時,必須也對城市面源污染進行有效治理。因此,在污水處理規劃中城市排水采用雨污分流,污水排放采用優質雜排水和糞便污水分流。城區收集優質雜排水和雨水作為非傳統水源,經過處理達標后回用于人工湖蒸發損失、人工湖滲漏損失、洗車及道路綠化澆灑用水等。剩余污水通常采用熱泵方式加以利用。注意,由于受生化池水質的限制,其不適宜直接進入熱泵機組或者換熱器設備,利用過濾器對污水進行處理需要一定的占地且容易產生臭氣,因此應采用拋管換熱器的方式對污水冷熱能加以間接利用。最后,對于污水廠尾水去路,目前國家強調水的循環再用,要從“污染控制”向“水生態修復和恢復”轉變,因此污水廠尾水可以就近向內河排放作為景觀用水。

3 結語

排水專業規劃是城市總體規劃的一個分支,是對城市總體規劃的補充和完善。在國家經濟和社會快速發展的階段,排水規劃中一些重要指標的選取既要慎重,也要看得高遠一些。排水規劃要結合城市實際情況,充分利用地形地貌和水系特點,與城市雨水資源的利用相結合,與城市徑流污染控制相結合,與城市路面建設相結合及與城市污水排放控制相結合,增加排水高效性,降低工程造價。建設一種符合可持續發展、生態型的新型排水體系。

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