市政排水管道設計及常見問題的一點思考

邵鄭芳 李勇 黃亮 林世江

摘要：對于市政工程建設來說，市政給排水管道是其建設的重要環節，對整個工程的建設質量有很大影響。所以在對給排水學道進行設計時要全面考慮各種因素，確保設計是合理的。本文將從排水體制的選擇、雨水匯水面積的劃分、污水管與其它管線豎向沖突處理、雨水污水一體化泵站、污水管道沿河道內側敷設及市政排水管道設計中常見的問題及相應的處理對策等方面作一點思感。

關鍵詞：市政排水管道;排水體制;匯水面積;豎向沖突;一體化泵站;管道沿河敷設

引言

隨著城市化的進一步發展，不斷增加的城市人口規模及不斷擴張的城市建設規模，給城市防洪排澇、城市污水處理能力及城市環境帶來了很大的挑戰，合理的市政排水管道設計成為一項重要的工作，且難度及復雜度也在不斷加大。因此，在城市給排水管道的設計階段，需要綜合考慮城市發展與現實情況，并進行合理的規劃與設計。這對于提升城市給排水能力、保障城市建設及可持續發展有著重要作用。

1、排水體制的選擇

市政排水系統的作用是及時可靠地排除城市區域內產生的生活污水、工業廢水和降水，使城市免受污水和暴雨積水之害，從而給城市創造一個舒適安全的生存和生產環境，使城市生態系統的能量流動和物質循環正常進行，維持生態平衡，保證可持續發展。城鎮排水體制的選擇是排水系統規劃中的首要問題，它影響排水系統的設計、施工、維護和管理，對城市規劃和環境保護也影響深遠，同時也影響排水系統工程的總投資、初期投資和運行管理費用。目前采用的排水體制主要有三種類型。

1.1截流式合流制

在現有合流制排水系統的排污口處設置截流井，并建造一條截流干管，在晴天和初雨時，將所有污水和初期雨水都截流入污水處理廠，經處理后排入水體。當雨量增加，混合污水的流量超過截流干管的輸水能力后，將有部分混合污水經溢流井溢出，直接排入水體。

這種排水體制的優點是污水收集系統的實施比較容易、工程上馬快、投資省，能收集較臟的初期雨水，避免初期雨水對水體的污染。缺點是雨量大時，有部分污水溢流入水體，對水體水質有一定的污染。截流式合流制多適用于老城區改造。

1.2分流制

分設雨水和污水兩個管渠系統。污水管渠匯集生活污水，輸送至污水處理廠，經處理后排放或利用;雨水管（渠）匯集雨水，就近排入水體。分流制系統的優點是對水體的污染較小、衛生條件較好。缺點是工程投資大，仍有初期雨水污染問題，對現有老城區，工程實施較困難。分流制主要適應于新建的城市和開發區。

1.3混流制

所謂混流制，即既有合流制，也有分流制?；炝髦萍嬗腥髦坪头至髦频膬烖c?；炝髦剖桥c城市發展的不同時期相聯系的。城市中由于各區域自然條件和建設情況不同，因地制宜地在各區域采用不同的排水體制，即混流制。這是城市排水系統中采用最多的一種排水體制。

目前新農村建設如火如荼，其中的小城鎮污水、農村污水均需高標準處理后達標排放。通過對小城鎮及農村的現狀地形、地貌、排水設施的實際情況分析研究，結合城市規劃實施以及相關政策文件及相關項目批復的情況，并從工程投資、成本控制、實施難度等多角度比較，小城鎮鎮區排水體制采用混流制，農村區域采用分流制，如正在建設的《連州市PPP模式整縣推進村鎮污水處理設施建設項目》正是鎮區排水體制采用混流制，農村范圍采用分流制。

2、市政排水管道設計

2.1雨水匯水面積的劃分

雨水管網系統建設投資大，關系到民生安全。匯水區域的地形決定了雨水管網的布置形式及每段管線的服務面積、管徑選擇、雨水口的形式和布置等一系列問題。通常的劃分原則是當匯水區有適當的地形坡度時，依照雨水匯入低側的原則，按照地面雨水徑流的水流方向劃分匯水面積，將雨水干管布置在地形低處或溪谷線上。當地形平坦時，則根據就近排除的原則，把匯水面積按周圍管渠的布置用等分角線劃分，干管布置在排水流域的中間，盡可能擴大重力流排除雨水。

應注意的是，匯水面積的劃分，應結合城市規劃進行，如昭平縣的江濱大道，江濱大道為桂江沿江大道，江濱大道西側地勢低，屬于內澇地區，雨水排除方式為：在江濱大道修建防洪堤，暴雨時，西側地塊雨水通過在連接桂江的主渠道末端設閘設排澇泵站提升雨水至桂江。所以，江濱大道的匯水面積劃分不能根據直接排入桂江的方式進行，而主要應結合城市規劃進行，其出口應選擇為桂江的支流。

2.2污水管與其它管線豎向沖突處理

污水管線的路由主要由污水系統中的污水提升泵站、污水廠等節點而確定，路由基本唯一。城市管線越來越多，因污水路線固定，管線之間穿越時，豎向上就存在沖突的可能。其它管線通常以雨水管涵規模較大占用空間較大且埋設較深，所以污水管與其它管線的沖突通常表現為污水管與雨水管涵之間的沖突。

處理污水管線豎向沖突的方式，通常有兩種。一是：污水管倒虹穿越雨水管涵。二是：在管道相交處，設穿管井，將雨水管在井內斷開，井內過水斷面滿足通水的要求，污水管從井中穿過。倒虹管的設計有相關規范支撐，但需要加大管養維護力度，會對正常維修造成很大壓力。采用穿管井，穿管井尺寸較大，略微增加投資，能很好解決問題，但無規范條文支撐，一般為地方做法較多。

2.3雨水、污水一體化泵站

有時，為使得地勢低洼區域的雨水快速及時地排除，會采用壓力提升排放的方式，區域面積和水量不是很大時，通常采用一體化雨水泵站。污水管道埋深較深，當深度達到造價和安全等方面可能存在不合理時，通常也采用設泵站進行壓力提升，水量不大時，也多采用一體化泵站。

一體化泵站目前有成套設備可供選擇。成套一體化泵站設備采用的設計標準與室外排水等規范的標準不大一致。以污水一體化泵站為例，成套設備的集水池有效容積通常滿足不了《室外排水設計規范》（GB50014-2006）（2016版）“第5.3.1.1污水泵站集水池的容積，不應小于最大一臺水泵5min的出水量”的規定。容積小，水泵啟停太過頻繁，會導致水泵容易損壞。

成套設備的格柵多采用粉碎性格柵，塑料、泡沫等經過格柵粉碎后，由于其比水輕，粉碎后顆粒細小，一般懸浮于上層水面。后續的污水處理廠的常規工藝對該粉碎物的去除率很低，給污水處理出水達標排放造成很大壓力。

一體化泵站成套設備應從集水池有效容積及格柵上進行改進。

2.4污水管道沿河道內側敷設

由于受用地緊張及其它因素影響，污水管需要沿著河涌敷設。尤其是老城區雨污分流改造時，道路上布滿了管線，堤岸為擋墻形式，無污水管線位置，則只能將污水管道敷設于沿堤岸平行的河道內側。

管道敷設首先不得影響河道行洪的要求。同時，管道的敷設還須征得河道管理部門的書面許可。由于管道敷設，侵占了河道的過水斷面，減小了行洪斷面，須復核斷面減小后不會對行洪造成影響才可敷設。

應清楚了解各河道段的河底高程、常水位標高以及洪水位標高數據。污水檢查井井面標高應大于洪水位標高+浪高+50cm超高。污水設計應須滿足管道及構筑物對抗傾、抗浮的要求。河道根據地質情況作相應地基處理，以滿足設計承載力的要求。管道和構筑物位于河道中，有被沖刷的可能，應處理好管道的保護。也應處理好管道標高與河底標高的相互關系。管道施工時，處理好施工對堤岸的保護。同時有截流現狀合流管的需求時，應處理好污水井與現狀排出口的銜接以及溢流口的設置，有需要時應設置拍門等。