上海市西干線改造工程簡介

王肖軍

（上海市海洋管理事務中心,上海200050）

1 概述

1.1 工程范圍及內容

西干線服務范圍包括石洞口片區蘊藻浜以北地區及蘊藻浜以南、共和新路以西地區，服務面積192.93 km2，服務人口178.55萬人。工程內容包括新建西干線總管及沿線泵站，以及由于西干線改造引起支管改接、西干線沿線泵站SCADA系統和老西干線處置。

1.2 規劃污水量及出路

西干線服務范圍內的規劃污水量由石洞口片區和竹園片區（原屬石洞口片區轉輸竹園片區）兩部分組成。西干線輸送總污水量100萬m3/d，包括通過汶水路總管輸送至竹園第一污水處理廠的35萬m3/d，至泰和污水處理廠的25萬m3/d以及至石洞口污水處理廠的40萬m3/d。

1.3 總管走向

西干線總管走向為新村泵站－西鄉路－平利路－志丹路－廣中西路－運城路－高平路－汶水路－規劃康寧路－規劃富長路－石太路－老蘊川路－煤水路－石洞口污水廠。

2 工程內容

2.1 總管

西干線改造工程總管設計流量根據新規劃設計，峰值流量＝旱流污水量×變化系數＋相當于20%旱流污水量的初期雨水截流量。西干線總管設計流量按峰值流量進行設計。西干線的節點流量如圖1所示。

根據西干線近遠期污水量及混接的雨水量，并兼顧地區各支線泵站的接入、總管的埋設深度及泵站設置位置等情況，總管設計采用壓力流和重力流相結合的方法，管道施工方法則根據總管所處地區的交通、地下管線及周圍環境情況進行確定。具體工程內容分述如下：

2.1.1 新村路泵站—汶水路

總管從新村路泵站出水井起—西鄉路—平利路—志丹路—廣中西路—運城路—高平路—汶水路，與上海市污水治理三期工程已建汶水路總管的汶3#井接通。

總管設計管徑為ф2400，由于該段管道位于市區，沿線需穿越老西干線、滬太路、靈石路、晉城路、陽城路、夏長浦及永和路等主要河道和道路，交通繁忙，地下管線眾多，故全線采用頂管施工方法。

2.1.2 汶水路—新蘊藻浜泵站

汶水路汶3#井—汶6#井之間ф2 400污水管既為上海市污水治理三期工程汶水路污水總管，也為西干線污水總管，所以該工程擬建總管從汶6#井起，沿規劃康寧路向北，穿越江場西路、走馬塘、南何支線鐵路、場中路、共康路、長江西路、場北路及規劃路后，至新蘊藻浜泵站。

總管設計管徑為ф2 400，旱季按重力流設計，雨季按滿管流或壓力流設計。根據規劃選線報告，管道中心線位于規劃康寧路中心線上，由于規劃康寧路道路工程未建設，管位處建筑物較多，且該工程總管埋深較深，故全線采用頂管施工方法。

2.1.3 新蘊藻浜泵站—月羅路泵站

該段管道位于規劃富長路，總管經新蘊藻浜泵站提升后先后穿越蘊藻浜、共富路、外環線、水產路、沙浦、寶安公路、湄星路、湄浦、郊環線、馬路河及月羅公路等主要河道及道路。

總管采用壓力流與重力流相結合的方法，設計管徑則根據支線接入的流量要求，分三段考慮，新蘊藻浜泵站—寶安公路，設計管徑為ф2400，寶安公路—月羅路設計管徑為ф2700，月羅路—月羅路泵站設計管徑為ф3000。

圖1 西干線節點流量圖

當管道埋深不大于6.0 m，采用開槽埋管，當管道埋深大于6.0 m，采用頂管法施工。

2.1.4 月羅路泵站—石洞口污水廠進水井

該段總管從月羅路泵站出水井起沿富長路—石太路—老蘊川路—煤水路—石洞口污水廠進水井。

由于受石洞口污水處理廠進水井及水位標高控制，該段管道全線為壓力流，設計管徑則根據支線接入的流量要求，分西段考慮，月羅路泵站—大理港，設計管徑為ф3000，大理港～石洞口污水廠進水井，設計管徑為ф3500。

由于該段為壓力管道，且需穿越12處規劃保留河道，河道間距在400～1000 m，為避免總管標高頻繁上下而增加水頭損失，該段管道采用全線頂管。

2.2 支管接入改造

2.2.1 支管接入改造原則

新西干線建成后，老西干線將全線廢除，為使工程建成后原接入老西干線的所有支線的污水出路有保障，原有接入老西干線的支線全部改接入新西干線內，包括已建支線及在建支線。現狀西干線共有支線36條，其中34條已建，12條在建。

支管接入改造按以下原則實施：

（1）接入西干線的支線管道盡量敷設在現狀或規劃道路下。

（2）根據不同的流量、管徑和埋深，雨污水管道施工結合相關道路情況、建設情況分別采用開槽埋管和頂管施工，以減少對地面交通及建筑等的影響，降低工程造價。

（3）一般埋深較淺，有開挖的周邊條件時，優先采用開槽埋管。

（4）穿越鐵路、河道、重要路口、地下管線復雜處、開挖困難處及管線埋深超過6 m時原則上采用頂管或定向鉆。

（5）污水倒虹管擬采用一根，并滿足自清流速0.9 m/s。

（6）對支線進行合理化合并，盡可能減少接入新西干線的支線數量，便于日后的管理和運行。

（7）敷設管道開挖路面及頂管井施工開挖現狀路面按原路面結構修復。

2.2.2 泵站

該工程共改建一座泵站，為新村路泵站，新建二座泵站，分別為新蘊藻浜泵站（包括一座調蓄處理池）和月羅路泵站。泵站情況如表1所列。

表1 泵站情況一覽表

2.3 調蓄池

2.3.1 建設調蓄池的目的

（1）由于汶水路總管已按35萬m3/d規模建成，未留20%的余量，且雨季合流一期總管可接納的污水量較低，因此雨季時超出汶水路總管容量的那部分初期截流雨水（共計7.00萬m3/d）需要另尋出路。保留新蘊藻浜泵站的調蓄池及其上部的處理池可以解決這部分雨水。

（2）根據最新規劃管道均增加了初期雨水截流余量，但污水廠均未有這部分設施，以后建調蓄池也是主要出路之一。

2.3.2 調蓄池規模的確定

由于征地問題，目前調蓄池的選址十分困難，結合泵站設置調蓄池便于選址及管理，是較好的選擇。因此設計考慮蘊藻浜泵站增設調蓄池，調蓄池的規模受征地限制，最終定為2萬m3，同時為了減少雨水事故溢流，設處理池1 m3/s。1 h的初雨處理+調蓄量，約10萬m3/d。

2.4 泵站SCADA系統

2.4.1 工程范圍

西干線沿線泵站工程控制中心具有中央監視和調度功能的、數字化、分布式數據采集、分層數據傳輸、多種顯示方式的數據采集、監視及控制SCADA系統。在蘊藻浜泵站內建立西干線泵站控制中心。

該SCADA系統管轄的西干線主線泵站（新村路泵站－石洞口污水處理廠）及相應支線泵站。

2.4.2 工程內容

（1）建立監控、調度、管理系統的總體框架，建設西干線沿線泵站監控中心。

（2）新建或改建原有污水泵站自控系統，配置相關的檢測儀器儀表，及時采集、傳輸、存儲數據。

（3）監控中心站與主干泵站及分中心站的通信主通道采用DDN，備用通道采用PSTN；監控中心站與支線泵站的通信主通道采用無線，備用通道采用PSTN。

（4）建立西干線泵站管理調度系統。

（5）根據實際需要，建立與西干線工程相關的信息系統之間的通信聯系，實現數據共享。通信方式采用DDN。

2.4.3 原則要求

（1）該系統框架根據功能目標布置，應體現可靠性、可維護性、實用性、可擴展性的原則

（2）監控系統以智能化為原則，能實時檢測水位、流量等實時數據，監測及調度泵機、閘門，建立數據庫、積累數據，計算和分析各類數據，逐步形成計算機決策。（3）各現場站全面可靠地采集必要的數據量。（4）合理選用通信介質及通信規約，通信介質冗余化并能自動切換。

（5）監控系統通信控制設備：現場PLC或RTU，監控中心通信控制器和網絡交換器等采用冗余方式。

（6）監控系統設備及檢測儀表的選型、選用國內外同類的主流產品，儀表應能符合環境要求及使用要求。

（7）監控系統應能接受并執行排水信息中心的調度指令，并與相關的信息中心網絡進行數據交換。

（8）監控系統應能便于今后的升級及擴容。

2.4.4 監控系統組成

該系統主要由控制中心監控工作站、遠程監控終端RTU、交換式集線器、通訊控制器、UPS、打印機、DLP顯示屏、通信網絡等組成，融運行監控、巡回檢測、智能診斷、綜合管理為一體，為系統可靠運行提供了技術保障。

遠程污水泵站監控設備RTU是一遠程執行終端，主要負責數據的采集，控制的執行。監控工作站是RTU的管理調度者，并可接受人工指令。

控制中心通過DDN或無線電臺數字數據網或PSTN撥號電話網絡進行數據傳輸，以輪巡的方式自上而下的呼叫遠程監控點。區域監控中心根據需要也通過PSTN撥號連接遠程監控點。

SCADA系統軟件建立在專業工控平臺上，研制配備多用戶智能通訊模塊，符合國際通用的通信規約，并可支持N個RTU通信，具有問答（polling）功能。監控平臺操作環境為WINDOWS NT視窗模式，操作權限具有NCSC標準的C1級，界面為全漢字圖形驅動，多級窗口方式，在主窗口可任意打開站點、信息等子窗口，在站點窗口中還可逐級打開站點信息、站點控制等功能窗口，監控中心的視窗功能滿足監控的所有要求。并且建立實時數據庫，使數據得以及時處理及打印。

遠程監控分站的主要功能包括：（1）采集污水泵站內運行設備的模擬量數據、數字量數據、脈沖信號計數等；（2）向主站上報遠程分站的實時數據及事件；3）遠程站具有該地PLC的邏輯控制功能，提供設備運行的聯動、聯鎖控制和污水泵站的閉環運行控制，且能接受監控主站下達的遙控命令，對相應的設備進行調節和控制。

2.5 西干線老管處置

原西干線管道建于1971年，全程長23.2 km，南自新村路泵站，向北沿夏長浦穿越大場機場東部，過蘊藻浜往顧村、楊行、月浦、盛橋、縱貫寶山區全境至石洞口。管道斷面為半圓形拱管，其中鋼筋混凝土拱管16.30 km，磚拱管6.90 km。管道埋深較淺，斷面較大，管頂覆土深度1.5 m～2.5 m左右。拱管斷面如圖2所示。

圖2 磚拱管斷面圖（單位：mm）

西干線運行已近40 a，全線23.2 km管道，當初屬沿途各公社、生產隊農民施工，質量參差不一，曾有大范圍裂縫、大面積滲漏及當初本身質量欠缺，同時設計也不符合現行規范。作為廢棄工程埋于地下，特別在地面荷載較大、車載越來越大、內外水土不平衡加大的情況下，隨著使用年限的增加，存在著一定的安全隱患，應進行處理。

管道處置有以下幾種方法：

（1）坑內填土。

（2）管內水力充填廢棄泥漿。

（3）管內敷設管道充填廢棄泥漿。

（4）管道加固、利用。

由于西干線建成已將近40 a，其管道本身結構質量很差，在內外水土平衡消失的情況下，管道存在很大的安全隱患，同時管道內存在大量的有毒氣體，因此處置方法的選擇以盡量避免人員在管道內較長時間施工為原則，經綜合比較分析，認為在現狀條件下，管道加固方案不宜采用。廢棄管道的處置基本以坑內填土和管內水力充填廢棄泥漿為主要施工方法。

3 工程投資

西干線改造工程建設項目總投資為107 252.15萬元，其中建筑工程為47 327.58萬元（占44.13%）、安裝工程為692.25萬元（占 0.65%）、設備工器具購置為5 741.03萬元（占5.35%）、其他費用為53 491.29萬元（占49.87%）。