區域排水和多點分散局部排水系統的方案研究

施 宏 張永麗*

(四川大學建筑與環境學院，四川成都 610065)

1 兩種排水系統的特點

將兩個以上城鎮地區的污水統一排除和處理的系統，稱作區域(或流域)排水系統。它具有污水廠數量少，處理設施大型化集中化，污水廠占地面積小，水質、水量變化小，能形成統一的水資源管理體系等優點。同時，它也具有工程設施規模大，運行管理困難，發揮綜合效益慢，一旦污水廠運行管理不當，對整個排水河流影響較大等缺點[1]。

多點分散局部排水系統是指因受限于地形環境、經濟條件等因素而形成的獨立排水系統。作為多點分散局部排水系統，有污水管道鋪設長度短，施工難度小，施工工期短，投資見效快，單個污水處理廠不能運轉或某個鎮污水管道受損對全局影響較小等優點。其缺點是污水廠數目多，維護管理復雜，污水廠規模相對較小，難于發揮規模效應等。

2 排水方案設計

2.1 基本概況

1)地質地貌概況。該市地質構造比較復雜，市境以北地貌主要為山地和丘陵，以南地貌為平原和平壩。市境區域南北長，東西窄。地勢西北高，東南低，呈階梯狀下降。

2)排水現狀。該市目前已經形成了以鎮為單位的污水處理系統，每個鎮都建了污水廠和相配套的管網系統。然而隨著經濟的發展，污水處理基礎設施建設的滯后性越來越明顯，表現為污水管網密度較低，不能實現污水的全收集，這一情況亟待改善。

為了探索污水集中處理的可行性，本文根據該市的地形情況，擬定了兩種污水集中處理方案。

2.2 方案設計

1)方案一。從該市全局考慮，建設區域排水系統。根據該市的地形地貌，結合經濟發展水平，將全域分為兩大片區，即以北的山地、丘陵區，以南的平壩區。在以北和以南分別修建一個污水處理廠，北部污水處理廠收集處理以北所有鎮域的污水，南部污水廠收集處理以南所有鎮域的污水。片區污水廠布置見圖1。

2)方案二。充分利用現有排水設施，以鎮為單位進行污水的收集和處理，通過對原有的污水廠和污水管道進行改擴建或者新建，以滿足一、二期各鎮對污水的收集和處理需求。該方案作為多點分散局部排水系統，每個鎮內均建有污水廠，它們收集處理各自鎮域范圍內的污水，采用的是化整為零、分散處理的思想。

3 方案優化

區域排水系統和多點分散局部排水系統各有優勢，本文主要針對效益進行分析。

3.1 經濟分析比較

1)方案投資對比見表1。

表1 方案工程投資

2)方案年經營費用。方案一、二年經營費用見表2，表3。

表2 方案一年經營費用

表3 方案二年經營費用

3)方案經濟效益分析。

采用動態經濟分析，把各時期支出的費用折算成總現值進行比較，支出的總現值最少的方案為經濟最優方案[5]。計算中不計固定資產殘值，收益率按i=8%，則總現值為:

其中，PT為總現值，億元;M1為一期工程投資，億元;M2為二期工程投資，億元;N1為一期工程年經營費，億元;N2為二期工程年經營費，億元;(P/F，8%，5)為i=8%，期限為5年的一次支付現值系數，(P/F，8%，5)=0.680 6;(P/A，8%，5)為i=8%，期限為5年的多次等額支付現值系數，(P/A，8%，5)=3.992 7;(F/A，8%，15)為i=8%，期限為15年的多次等額支付終值系數，(F/A，8%，15)=27.152 1;(F/A，8%，5)為i=8%，期限為 5年的多次等額支付終值系數，(F/A，8%，5)=5.866 6;(P/F，8%，20)為i=8%，期限為20 年的一次支付現值系數，(P/F，8%，20)=0.214 5。

計算結果見表4。

表4 各方案總現值

如表4所示，方案二的總現值較低，為經濟最優方案。

3.2 方案綜合效益分析

對于給排水工程來說，僅從技術經濟方面分析、評價還不全面，必須從社會效益、環境效益、經濟效益等多方面進行綜合分析，全面評價，才能獲得綜合效益最優的技術方案。加權評分法就是一種良好的評價方法，介紹如下。

加權平均評分法:

其中，Fj為第j個技術方案的總評分(j=1，2，3，…，m);Wi為第i項評價指標的權重(i=1，2，3，…，n);Pji為第j個技術方案第i項評價指標得分;n為綜合評價指標總個數;m為經濟可行技術方案個數[4]。

本文將采用兩兩對比加權平均評分法。

1)擬定綜合評價指標。根據該市的排水現狀和經濟承受能力，結合排水工程的特點，確定8項綜合評價指標:a.基建投資;b.經營費用;c.安全性;d.能耗;e.施工難度;f.維護檢修;g.操作管理;h.施工周期及投資收益快慢。

2)用兩兩對比法評定各指標的權重Wi(見表5)。

表5 各項權重指標計算表

每組對比指標的分數p=1.0，全部指標的總分Pn為(n=8):

3)各方案各項指標評分Pji。

根據兩個排水系統方案對各項指標的滿足程度，評出各項指標的得分，結果見表6。

表6 排水方案各項指標得分

4)按照計算公式計算各方案的總得分Fj。

計算結果見表7。

表7 排水方案總分計算表

由表7的計算結果可知，方案二的綜合得分要大于方案一，綜合效益較好。

4 結語

1)結合該市的排水現狀，通過經濟投資方面的比較，得出以下結論:基建總投資:方案二比方案一節省10.65%，年運營費用:一期工程方案二比方案一節省15.69%，二期工程方案二比方案一節省2.57%，總體上方案二優于方案一。另一方面，該市已建多座鎮級污水廠，若采用方案一的區域排水系統，無疑要對它們進行廢棄處理，污水處理設施存在重復建設，會造成資金的浪費。因而從經濟角度考慮，方案二——多點分散局部排水系統才是適合該市經濟發展的排水方案。2)為了對兩個方案進行綜合效益分析，采用了兩兩對比加權平均評分法，該方法能很好地確定各指標的權重，相比于算術平均評分法、連乘評分法，是一種較為理想的給排水工程方案評價方法。結合工程實際，選擇了8項評分指標，通過評分計算，發現方案二的總評分要高于方案一，即方案二的綜合效益較高。3)綜合分析，從經濟效益、社會效益和環境效益上看，方案二都是比較理想的排水系統方案，更適合于當地的經濟發展。待工程建設完成，方案研究結果將得到進一步的驗證和完善。

[1]孫慧修.排水工程(上冊)[M].第4版.北京:中國建筑工業出版社，1990.

[2]聶艷秋.高速城市化與小城鎮污水的區域集中處理[J].小城鎮建設，2003(3):18-19.

[3]邱明海，李樹平，徐建初，等.慈溪市區域排水系統技術方案分析[J].中國給水排水，2005，21(7):61-64.

[4]伍芬元.非零值對比加權平均評分法在優化給排水工程方案中的應用[J].給水排水，1994(5):18-22.

[5]伍芬元.兩兩對比加權平均評分法綜合分析給排水技術方案[J].化工給排水設計，1990(4):1-6.

[6]張 勤，張建高.水工程經濟[M].北京:中國建筑工業出版社，2002.

[7]傅 斌.排水系統方案綜合評價方法比較[J].給水排水，1999，25(4):18-20.