山區或丘陵地形污水廠站設計要點分析

胡小琴

（武漢市給排水工程設計院有限公司湖北武漢430020）

山區或丘陵地形污水廠站設計要點分析

胡小琴

（武漢市給排水工程設計院有限公司湖北武漢430020）

結合海南省五指山市城市污水處理項目，分析山區或丘陵地形中污水處理廠廠址選擇綜合分析的要素；在廠址確定后，對污水處理廠設計廠坪標高、流程、廠站道路及總圖及周邊地形銜接等要點進行分析、總結。

山區；丘陵；污水廠廠址；廠站總圖；設計

山地是指地表起伏很大、坡度陡峻、溝谷幽深地區，丘陵地是指坡度一般較緩、切割破碎、無一定方向一般多呈脈狀分布的地區。污水處理廠水工構筑物大多直接暴露在自然環境中，所經地區的地形、地質、氣候、土壤等自然條件差異很大。這兩類地貌對工程廠站選址及設計均有很大影響。

針對山區地形的特點，合理選擇廠廠址，合理確定廠站總圖布置，對整個污水廠的工程投資、廠站穩定性及安全性、工程項目后期運行管理經濟性等有著密切關系。本文結合海南省五指山市城市污水處理項目進行具體分析。

1　項目基本情況

五指山市城市污水處理項目位于海南省五指山市。污水廠設計處理規模為近期1.4×104m3/d，遠期擴建至2.8×104m3/d。污水處理廠尾水擬先排放至南圣河支流，流經約500m距離最終進入南圣河水體。排放尾水達到排放符合《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級排放B標準。污水廠采用的主要工藝流程如圖1所示。

圖1　污水廠主要工藝流程圖

本工程于2008年設計，2009年建設實施，目前已投入正式運行。經調查，本項目整體運行狀況良好。

2　山區地形污水處理廠址比選

污水處理廠廠址的選擇既要服從城市總體規劃和城市的遠期發展，又需兼顧考慮建廠條件、建設投資、社會影響、生態環境影響等各方面因素，做到布局合理，同時還需與配套污水管網相結合。

根據對五指山市城區地形、已建排水設施、城市道路、風向等條件分析，廠址選擇階段，推薦兩個廠址方案進行綜合比選。

方案一：南圣河下游南岸一山坡處。該廠址位于五指山市規劃區域外，南圣河下游南岸一山坡處。污水處理廠擬建于該山坡的東南部，占據半個山坡。該處地形起伏較大，山頂高程為304m，山腳處高程為272m～278m左右。

為充分結合現狀地形特點，減少廠區的挖方工程量，整個廠區沿長度方向平行于西側河流布置。將污水處理廠生活構筑物、輔助構筑物布置于靠近現狀山頂側，生產構筑物集中布置于靠近山腳側，使生產區和生活區形成相對獨立的臺地，兩個片區間采用廠區道路和臺階相互連接。平整后的廠區與現狀山體存在一定的高差，需采取擋土墻或護坡形式對山體進行修護、加固、穩定處理。

方案二：五指山市區至暢好鄉公路西北側一山坳處。該廠址位于五指山市區至暢好鄉公路西北側一山坳處。該處現狀一條天然沖溝貫穿其中，沖溝東側灘地為果園，西側為一山地。沖溝兩側地面標高為268m～274m。

由于流經該廠址處的沖溝上游匯水面積較大，同時結合污水處理廠的布置，需對該沖溝進行改道、加寬。根據《防洪標準（GB50201-94）》中對城市市政設施的防洪標準的要求，同時考慮山區洪水的突變性，按照重現期為50年的標準對山坳處現狀排洪溝的洪峰流量進行計算。計算得出至廠址處沖溝的洪峰流量為166.05m3/s。通過試算法，確定渠底寬33m，邊坡系數1.0，設計水深1.6m，考慮排洪渠的超高為1.0m，此時排洪明渠的頂寬為38.2m。由于排洪渠尺寸較寬，需開挖西南側的部分山體，同時對開挖后的山體進行護坡、加固處理。考慮廠區雨季時期山洪的防洪要求，并盡量滿足廠區平整過程中的土方平衡，擬定廠址設計高程為274m。由于污水廠廠址位于現狀沖溝上，且除廠區東北側外，其余部分均需回填一定高度的新土，故需對大部分構筑物進行基礎處理。

方案一的優點主要為廠區地勢較高，防洪安全性較高，且工程建設的地質條件較好，基礎處理費用較低；缺點是該廠址位于山坡上，廠區平整挖方量較大。方案二的優點是該廠址地勢較平坦，挖、填方量較方案一小；缺點主要是該廠址地勢相對較低，廠址內有一條自然排洪沖溝，排洪溝改道、拓寬工程量大，且防洪條件差，另污水廠部分構筑物作用在現狀沖溝面域上，地基處理措施費用較高。經測算，雖然方案一的年運行提升費用較方案二高，但方案二的一次性工程措施費用較方案一至少高出274.79萬元，在忽略投資的時間價值前提下，該一次工程投資費用約為近期年電耗費用差值的39.4倍，遠期年電耗費用差值的19.7倍，另方案二還存在排洪渠道的維護費用。

根據上述經濟、技術綜合比較，最終推薦方案一作為廠址方案。

3　山區地形污水處理廠總圖設計要點

污水處理廠總圖設計，包含豎向設計及平面設計兩個方面：

3.1豎向設計

廠區豎向設計應遵循下列原則：充分利用原有地形，保證排水通暢、降低能耗，盡量減少廠內土方挖、填方量；廠內道路滿足生產運輸及消防要求，最大縱坡小于5%；近遠期分期建設，在廠地高程、運輸線路、坡度等方面進行統一協調。

五指山市城市污水處理項目中，為充分利用現狀地形條件，減少廠區平整過程中的土方量，將廠區內設置為高程不等的兩個臺地，生產區集中于現狀地形較低的東南部，生活區及配套輔助構筑物布置于現狀山頂處，位于廠區的西北側。

廠址標高確定：本工程擬按50年一遇設防，設計確定廠區較低側的生產區最低地面標高為278.00m。為減少廠區土石方量，降低工程費用，生產區結合現狀地形布置成西北高東南低，即生產區的地面標高為279.5m～278.00m之間。考慮連接生產區和生活管理區的設計道路坡度限制，設計臺地高區的生活管理區地坪標高為282.00m。

平整后廠區與現狀地形的結合：平整后的廠區地面標高與周圍山體存在一定高差，廠區西北側山體與廠區地面最大落差達20m，因此需對周圍山體進行護坡處理，或設計擋土墻，以維持山體的穩定性。

3.2平面設計

應根據城市主導風向、進水方向、排放水體位置、工藝流程特點及廠址地形，地質條件等因素進行布置，既要考慮流程合理、管理方便、經濟實用，還要考慮建筑造型、廠區綠化及與周圍環境相協調等因素。

五指山市城市污水處理項目總圖設計中，廠區內生產區及生活管理區分別位標高不同的兩個臺地上。進廠道路位于廠區東南角，在廠區內靠近南圣河側布置寬6.0m的道路連接生產區及生活區，同時在廠區中部設置臺階以加強生產區和生活管理區的聯系，方便污水廠的維護管理。

4　結語

4.1污水處理廠廠址的選擇既要服從城市總體規劃和城市的遠期發展，又需兼顧考慮建廠條件、建設投資、社會影響、生態環境影響等各方面因素，做到布局合理，同時還需與配套污水管網相結合。針對山區地形，污水處理廠址選擇中，還需關注土方工程、基礎處理工程、污水提升費用經濟以及與周邊地形、道路的銜接等問題。

4.2山區地形的廠站總圖設計中，在滿足工藝流程的前提條件下，應結合地形高差合理布局，盡量利用地形特點降低工程開挖、回填的工程投資，并保證后期運行的經濟性。針對廠區總圖，應重點關注廠區設計地面高程、廠區道路及外圍銜接、地質巖石層、廠區周邊擋土墻、護坡和截洪溝等項目。

胡小琴（1981—），女，湖北武漢人，市政給排水工程師，碩士研究生學歷。