雨污分流設(shè)計(jì)在市政規(guī)劃中的應(yīng)用探討

【摘要】當(dāng)前的排水不僅僅為了解決城市內(nèi)澇，而且要把環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展理念融入進(jìn)來，要做到有遠(yuǎn)景規(guī)劃，設(shè)計(jì)出功能強(qiáng)大而且構(gòu)建成本較為合理的城市排水基礎(chǔ)實(shí)施，是我們進(jìn)行城市規(guī)劃與設(shè)計(jì)的一個(gè)階段目標(biāo)。本文就對(duì)某城市雨污分流規(guī)劃設(shè)計(jì)的思路進(jìn)行闡述。

【關(guān)鍵詞】排水系統(tǒng)改造；雨污分流沿江匯水區(qū)

隨著城市規(guī)模的不斷發(fā)展，原有的城市配套基礎(chǔ)設(shè)施逐步暴露出一些短板，與快速發(fā)展的城市規(guī)模越來越不匹配，隨之而來的將是城市基礎(chǔ)功能逐步弱化，改造成本不斷加大，近年來各地屢次出現(xiàn)城市內(nèi)澇現(xiàn)象的發(fā)生，對(duì)城市居民的出行與生命財(cái)產(chǎn)安全產(chǎn)生很大的不利影響，對(duì)政府管理部門的形象也形成不良影響，如何對(duì)現(xiàn)有的城市排水基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行改進(jìn)，已經(jīng)成為迫在眉睫的問題，這就要求城市規(guī)劃設(shè)計(jì)工作者，立足城市現(xiàn)有排水管網(wǎng)的特點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上找到突破口，對(duì)城市的雨水分流與排水系統(tǒng)進(jìn)行全方面的改良與完善。

隨著城市排水系統(tǒng)的不斷完善和發(fā)展，雨污分流排水系統(tǒng)規(guī)劃不再是單單是為了解決城市內(nèi)澇而采取的措施手段，它更是城市邁向“低碳、環(huán)保”的必要一步。對(duì)該城市雨污分流排水系統(tǒng)針對(duì)不同的情況，因地制宜、近遠(yuǎn)期結(jié)合，比選優(yōu)化出與匯水區(qū)整體功能相匹配的方案。

一、城市內(nèi)部排水系統(tǒng)存在問題

1.城市主城區(qū)內(nèi)澇問題嚴(yán)重

2.城市主城區(qū)排水管網(wǎng)普及率、收集率低

3.城市主城區(qū)排水設(shè)施陳舊老化

4.城市內(nèi)部河流水質(zhì)污染嚴(yán)重

二、城市主城區(qū)雨污分流規(guī)劃設(shè)計(jì)

1、減少污染物向自然水體的排放總量，加強(qiáng)主城區(qū)節(jié)能減排的效果，達(dá)到“十二五”規(guī)劃倡導(dǎo)的“低碳、環(huán)?！蹦繕?biāo)；

2、通過方案比選及效果分析，進(jìn)一步確定主城區(qū)采用的排水體制；

3、通過區(qū)內(nèi)排水空白區(qū)管網(wǎng)、及泵站的新建或改造，完善健全主城區(qū)水區(qū)系統(tǒng)功能；

4、通過設(shè)立雨水調(diào)蓄池等技術(shù)手段，減輕污水處理廠納水負(fù)擔(dān)，實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用，提高環(huán)境質(zhì)量。

5. 主城區(qū)雨污分流規(guī)劃方案的探討

應(yīng)當(dāng)很好地吸取外地城市在雨水處理、調(diào)蓄等方面采取的較新的思路和做法，力爭(zhēng)形成一個(gè)較為完善的，在國(guó)內(nèi)不落后的雨污分流的總體規(guī)劃?；谏鲜鏊悸?，主城區(qū)分別采用保持原有截流式合流制并增加調(diào)蓄設(shè)施和完全分流制改造兩種方式進(jìn)行規(guī)劃。主城區(qū)采用2種方式進(jìn)行規(guī)劃探討。

（1） 雨污分流計(jì)算公式

雨水設(shè)計(jì)流量

Qs=QxFxΨ

公式中：Qs——雨水設(shè)計(jì)流量（L/s）；F——匯水面積（hm2）；Q——設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度[L/（s·hm2）]；

Ψ-徑流系數(shù)：城市建筑較密集區(qū)0.45～0.6

城市建筑稀疏區(qū)0.20～0.45城市建筑密集區(qū)0.60～0.85

表1 徑流系數(shù)Ψ取值范圍表

注：當(dāng)有允許排入雨水管道的生產(chǎn)廢水排入雨水管道時(shí)，應(yīng)將其水量計(jì)算在內(nèi)。城市設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度，應(yīng)按下列公式計(jì)算：

q=2989.3（1+0.95lgP）/ （t+11.77）0.88

重現(xiàn)期一般采用0.5～3 a，重要干道、重要地區(qū)或短期積水即能引起較嚴(yán)重后果的地區(qū)，一般采用3～5 a，并應(yīng)與道路設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)。特別重要地區(qū)和次要地區(qū)可酌情增減。

污水水量的計(jì)算

污水管渠的設(shè)計(jì)流量，應(yīng)按下列公式計(jì)算：

污水管道最大流量為：qmax=K·qcp（l/s）

注：當(dāng)污水平均日流量為中間數(shù)值時(shí)，總變化系數(shù)可用內(nèi)插法求得。

（2）以主城區(qū)主要片區(qū)為例計(jì)算

基于污染物總量控制基礎(chǔ)上的截流式合流制+調(diào)蓄池（方案一）

以某片區(qū)為例，運(yùn)用系統(tǒng)總截流倍數(shù)法對(duì)調(diào)蓄池容積進(jìn)行計(jì)算。

片區(qū)面積：162.6；根據(jù)前面計(jì)算公式，可得平均旱流污水量為

Q =0.6×162.6×10-3=0.098 m3/s；

根據(jù)現(xiàn)狀資料，本片區(qū)末端排污口對(duì)應(yīng)的納污能力約為M=690×103kg/d=28.75t/h；由環(huán)保局資料知，雨季混合污水COD排放平均濃度計(jì)為C=180 mg/L；根據(jù)氣象資料可知，城市年平均降雨歷時(shí)約為t =270h，監(jiān)測(cè)站點(diǎn)年平均降雨量310mm。

校核：計(jì)算i.N=0.36×3.2=1.15 mm/h，即現(xiàn)有系統(tǒng)當(dāng)單次降雨強(qiáng)度大于1.15 mm/h 時(shí)，則發(fā)生溢流。根據(jù)雨量表，降雨強(qiáng)度大于1.15 mm/h 的全年降雨量約為248.9 mm，降雨歷時(shí)為77t。則溢流雨水平均流量為Q 雨`=248.9×162.6×10-3×104×0.6/77×3600=0.876 m3/s。則溢流污染物量為（0.876+0.098）×3600×77×103×180×10-9=48.6t截流污染物量為71.6-48.6=23t，截污率為23/71.6×100%=32.1%；

若使系統(tǒng)當(dāng)降雨強(qiáng)度大于3mm/h 時(shí)才發(fā)生溢流，此時(shí)N=8.3，V=Q 調(diào).t =7.3×0.098×3600=2575m3，此時(shí)溢流污染物量為28.4t，截流污染物量71.6-28.4=43.2t，截污率為60.3%。依次計(jì)算當(dāng)降雨強(qiáng)度大于4、5、6、7 mm/h 時(shí)才發(fā)生溢流的情況下截流效果，整理成下表。

（3）完全分流制+末端雨水調(diào)蓄（方案二）

根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知，主城片區(qū)如果采用截流式合流制+調(diào)蓄池的方案，調(diào)蓄池有效容積取3563m3。系統(tǒng)總截流倍數(shù)為11.1，系統(tǒng)實(shí)際可削減的56.9t 的污染物量，截污率79.5%。當(dāng)單次降雨強(qiáng)度大于4 mm/h 時(shí)，則發(fā)生溢流。本方案調(diào)蓄池工程造價(jià)約為891萬元，舊有管道改造工程造價(jià)約為1009萬元，此方案工程總造價(jià)為1900萬元。如果采用分流制，調(diào)蓄池容積為2916 m3，系統(tǒng)總截污量50.7 t，截污率為70.8%。改造泵站造價(jià)約為2118.8萬元，雨水管道工程造價(jià)約為3147.75萬元，新建污水管道約為1508.65萬元，新建調(diào)蓄池約為641.5 萬元，此方案工程總造價(jià)約為7416.7萬元。

三、城市排水系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)分析

城市的排水系統(tǒng)其發(fā)展進(jìn)程大致可分為三個(gè)階段：第一階段是早期階段。早期的排水系統(tǒng)只是建造管渠工程，主要是為了控制水污染所傳播的疾病，但是管渠所收集的廢水和雨水未經(jīng)處理就直接排放到水體，逐漸導(dǎo)致城市河流等水體被污染。第二階段是點(diǎn)源治理階段。六十年代開始，西方國(guó)家經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展對(duì)環(huán)境造成的嚴(yán)重危害明顯的暴露出來。

四、雨污分流規(guī)劃方案研究與比較

1、工程投資比較

主城區(qū)域若采用方案一進(jìn)行規(guī)劃，當(dāng)溢流降雨強(qiáng)度界限取4mm/h 時(shí)，工程直接費(fèi)用4.06億元。若將溢流降雨強(qiáng)度定為3mm/h，工程直接費(fèi)用為3.79 億元；若采用方案二進(jìn)行規(guī)劃，工程直接費(fèi)用為11.5 億元。

2、截污效果比較

本次規(guī)劃中，年平均污染物生成量為1211.5t。若采用方案一，當(dāng)降雨強(qiáng)度界限定為4mm/h時(shí)，總截污量約為913.8t，截污率為75.4%。當(dāng)降雨強(qiáng)度界限定為3mm/h，總截污量約為689.3t，截污率為56.9%；若采用方案二，總截污量約為821.7t，截污率為67.8%。

五、結(jié)語

從計(jì)算結(jié)果來看，方案一（采用截留式合流制并設(shè)置調(diào)蓄池）比方案二（采用完全分流制并設(shè)置調(diào)蓄池）的工程造價(jià)節(jié)省約65%，但是方案一受降雨強(qiáng)度大小的影響。從歷年來降雨資料該城市所處的地理位置及城市市的經(jīng)濟(jì)條件來看，主城區(qū)采用方案一比較適合該城市的特點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

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