水環(huán)境綜合治理視角下的排水系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

朱江穎

（廣東省建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣東 廣州 510010）

0 引言

“十三五”以來(lái)，城市黑臭水體治理成效突出，總結(jié)形成了豐富的經(jīng)驗(yàn)[1-2]。然而，城市黑臭水體的治理受用地條件、水動(dòng)力條件、污染源分布、管理水平、建設(shè)時(shí)序及資金保障等多重因素制約，對(duì)于南方水網(wǎng)發(fā)達(dá)的高密度城市建成區(qū)如何平衡城市建設(shè)與排水系統(tǒng)優(yōu)化之間的關(guān)系，從系統(tǒng)化全域化角度統(tǒng)籌推進(jìn)黑臭水體整治和水生態(tài)環(huán)境提升、水景觀修復(fù)，確保水體水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，是值得研究總結(jié)的重要命題。

本文以佛山市容桂水道眉蕉河水系綜合整治工程為例，著重構(gòu)建從源頭治污到排水系統(tǒng)完善、再到活水循環(huán)的全環(huán)節(jié)綜合整治技術(shù)思路，更加注重流域治理的綜合性、系統(tǒng)性，可為類似工程提供參考。

1 流域分布及水質(zhì)現(xiàn)狀

本次整治的流域范圍為容桂水道眉蕉河水系，下游銜接桂洲水道，流域水系主要河涌包括：眉蕉河、小黃圃新涌、高黎上涌、高黎下涌、高東河、東升瀝、龍華大涌、華口涌、容桂大涌、扁滘涌、天九涌、大岑瀝、德龍涌、合勝圍涌、塘埒涌、急流涌、石閣涌、合法圍涌、公路河。其中13 條河涌存在輕度～重度污染，如表1 所示，亟待進(jìn)行系統(tǒng)整治。

表1 眉蕉河水系河涌水質(zhì)情況

2 水質(zhì)治理目標(biāo)

項(xiàng)目建設(shè)完成后，眉蕉河主河道、高黎上涌、高東河達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB 3838—2002）》Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)[3]，所有支涌均消除黑臭水體，水質(zhì)達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB 3838—2002）》Ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn)。

3 現(xiàn)狀調(diào)研

3.1 主要污染源現(xiàn)狀

以問(wèn)題為導(dǎo)向，全面梳理流域范圍內(nèi)主要污染源分布情況。系統(tǒng)整治的13 條黑臭水體沿線主要污染源分布如表2 所示。污染源類型以生活污水、農(nóng)業(yè)面源污染為主，沿線分布有集中式工業(yè)園區(qū)的河涌由于污水收集系統(tǒng)不完善等原因，存在工業(yè)廢水直排自然水體的現(xiàn)象。

表2 流域污染源分布情況

3.2 排水系統(tǒng)現(xiàn)狀

3.2.1 污水處理設(shè)施現(xiàn)狀

本工程范圍內(nèi)已建成污水處理廠共有兩座，分別為容桂第一、第二污水處理廠。其中容桂第一污水廠現(xiàn)狀設(shè)計(jì)規(guī)模8 萬(wàn)m3/d，實(shí)際處理量達(dá)8.31 萬(wàn)m3/d，超負(fù)荷運(yùn)行。容桂第二污水處理廠于2015 年建成運(yùn)營(yíng)，現(xiàn)狀規(guī)模為3 萬(wàn)m3/d，目前日均實(shí)際污水處理量約為3.0 萬(wàn)m3/d，處于滿負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)。

3.2.2 污水收集系統(tǒng)現(xiàn)狀

目前容桂第一、第二污水處理廠納污范圍內(nèi)現(xiàn)狀污水干管系統(tǒng)已基本搭建成型。容桂第一污水處理廠配套污水主干管有兩條，分別為容桂大涌?jī)砂督匚鄹晒蹹800～D1350、容桂水道南岸—港前路—容奇大道—新業(yè)路污水泵站—新業(yè)路—寶西路—容英路—達(dá)盛大道D800～D1800 污水干管。容桂第二污水處理廠已建污水管道總長(zhǎng)度約為30km，污水主干管主要包括華發(fā)路—華天路D800～D1500 污水主干管，收集眉蕉河以南片區(qū)的污水排入容桂第二污水處理廠，以及建業(yè)路—華天東四路D800～D1350 污水主干管，收集眉蕉河以北片區(qū)的工業(yè)區(qū)及居住區(qū)污水。

3.3 主要存在問(wèn)題

（1）城區(qū)截污管網(wǎng)建設(shè)滯后，排水體系缺乏系統(tǒng)性。多數(shù)地段現(xiàn)狀排水體系為雨污合流制，大量污水混合雨水排入內(nèi)河涌，污水集中收集率較低，系統(tǒng)收集處理效能低下，內(nèi)河涌沿岸排污口密布，部分工業(yè)廢水和生活污水直排入河。

（2）河涌?jī)?nèi)源污染嚴(yán)重。內(nèi)河涌在穿越老城區(qū)的河段，河床質(zhì)呈現(xiàn)明顯的黑臭狀態(tài)，部分水體上游水質(zhì)良好，但流經(jīng)內(nèi)源污染嚴(yán)重的老城區(qū)后河涌水體水質(zhì)明顯惡化。

（3）部分內(nèi)河涌涌障林立，河涌斷面局部萎縮，并極易造成河涌底泥淤積和表層垃圾截留，嚴(yán)重影響河涌的防洪和水體交換。

4 系統(tǒng)治理

4.1 控源截污

4.1.1 截污方式論證

市政排水系統(tǒng)管理工程中應(yīng)用黑臭水體截污技術(shù)對(duì)改善城市水體生態(tài)環(huán)境作用顯著[4]，控源截污是河涌綜合治理工作的基礎(chǔ)。對(duì)于控源截污工程，需要根據(jù)河涌綜合整治的要求、河涌現(xiàn)狀情況、河涌周邊既有建構(gòu)筑物分布情況及河涌自身的形態(tài)結(jié)構(gòu)和風(fēng)格、風(fēng)貌等因素綜合考慮，既要保證控源截污效果，又要把周邊環(huán)境的影響控制在最低水平。

根據(jù)對(duì)河涌現(xiàn)狀進(jìn)行全面的梳理和調(diào)查后，河涌污染主要為涌邊建筑物直排污水污染、工業(yè)廢水污染、合流管道溢流污染、初雨面源污染、農(nóng)業(yè)面源污染及支涌污染等，針對(duì)以上污染源的實(shí)際情況，分門別類對(duì)不同的污染源進(jìn)行控源截污，防止污染源繼續(xù)排入現(xiàn)狀河涌。結(jié)合截污需求及施工條件，綜合考慮初雨污染控制需求、生態(tài)護(hù)岸建設(shè)需求等，本工程采用的河涌截污方式主要有涌邊埋管、涌底埋管、截污邊渠、截污渠箱與堤岸整治相結(jié)合的形式，不同的截污方式優(yōu)缺點(diǎn)如表3 所示。

表3 不同類型截污方式優(yōu)缺點(diǎn)

4.1.2 工程應(yīng)用案例

本工程擬在河涌?jī)砂哆M(jìn)行截污，主要采用涌邊埋管、涌底埋管、截污邊渠、截污渠箱與堤岸整治相結(jié)合等截污形式。

以龍華大涌控源截污方案為例。

（1）龍華大涌上游西岸截污管道：以龍華大涌與眉蕉河連接處為設(shè)計(jì)起點(diǎn)，沿榮光路自北向南敷設(shè)D1000～D1200 的污水管，接入容英路D1200 現(xiàn)狀污水主干管中，最終接至容桂第一污水處理廠。

（2）龍華大涌上游東岸截污管道：以龍華大涌與眉蕉河相交處為設(shè)計(jì)起點(diǎn)，沿龍華大涌東側(cè)平行道路自北向南敷設(shè)D1000 的污水管，接入容英路D1200 現(xiàn)狀污水主干管，最終接至容桂第一污水處理廠。

（3）龍華大涌下游南岸截污邊渠：以廣珠公路為設(shè)計(jì)起點(diǎn)，緊貼堤岸在河道內(nèi)自西向東新建1m×2m 截污邊渠，接入龍華大涌現(xiàn)狀D800 截污管道，最終接至容桂第一污水處理廠。

本工程共新建截污渠箱約17km，新建截污管道約21km。

4.2 管網(wǎng)完善

科學(xué)確定排水體制。合流制和分流制各有優(yōu)缺點(diǎn)，國(guó)內(nèi)上海、天津等一線城市不再一刀切式地對(duì)現(xiàn)狀合流制全面進(jìn)行雨污分流改造，而是允許合流制與分流制并存，同時(shí)做好溢流污染控制[5]?，F(xiàn)狀容桂第一、第二污水處理系統(tǒng)基本為雨污合流制，僅第二污水處理系統(tǒng)新城區(qū)部分采用雨污分流制。綜合片區(qū)實(shí)施條件及管網(wǎng)建設(shè)情況，本工程管網(wǎng)優(yōu)化采用截流式合流制，遠(yuǎn)期有條件區(qū)域逐步改造為分流制排水系統(tǒng)。

合理選取截流倍數(shù)。參考《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50014—2021）[6]，參照周邊城市的經(jīng)驗(yàn)，綜合考慮老城區(qū)管道建設(shè)施工難度及資金籌集等因素，本工程截流倍數(shù)取2。

充分考慮建設(shè)遠(yuǎn)期合流制與分流制系統(tǒng)的銜接。本工程建設(shè)管道近期主要收集現(xiàn)狀污水及截流初雨，隨著區(qū)域遠(yuǎn)期逐步推進(jìn)雨污分流系統(tǒng)改造，待雨水收集系統(tǒng)建設(shè)完善后，現(xiàn)狀合流污水管道可作為分流制污水管道使用，從而有效避免重復(fù)建設(shè)。

系統(tǒng)推進(jìn)納污范圍內(nèi)管道建設(shè)。結(jié)合污水管道規(guī)劃及道路規(guī)劃，重點(diǎn)完善細(xì)滘社區(qū)、華口工業(yè)區(qū)、扁滘工業(yè)區(qū)、容里社區(qū)等片區(qū)污水支管，如圖1 所示，保證每個(gè)現(xiàn)狀污水排放口均由排放出路，工程新建支管32km。

圖1 水系綜合整治優(yōu)化設(shè)計(jì)方案

4.3 活水循環(huán)

由于眉蕉河流域地勢(shì)平坦，河網(wǎng)縱橫，大部分河涌上下游高差小，水體的流動(dòng)性較差。故需在水體內(nèi)部采用水泵外加動(dòng)力，以保證水體的流動(dòng)性，抑制水體的富營(yíng)養(yǎng)化。具體活水循環(huán)方案如下。

（1）容桂大涌及扁滘涌共用活水循環(huán)泵站，提升桂洲水道河水至容桂大涌上游的龍華大涌以及扁滘涌。

（2）天九涌涌口設(shè)0.1m3/s 的活水泵站一座，配套新建D400 管道2.6km，從外江桂洲水道取水，改善水動(dòng)力條件。

（3）東升瀝設(shè)0.1m3/s 的活水泵站一座，配套新建D400 管道0.36km，從外江容桂水道取水，增強(qiáng)水體的自凈能力。

5 結(jié)語(yǔ)

本工程從流域治理系統(tǒng)性出發(fā)，因地制宜開(kāi)展源頭治理、污水管網(wǎng)完善及引水活化工程，促進(jìn)水網(wǎng)大循環(huán)體系恢復(fù)。該項(xiàng)目于2018 年通過(guò)竣工驗(yàn)收，自工程完工以來(lái)，流域河涌水質(zhì)顯著提升，順利完成2020 年穩(wěn)定達(dá)地表水Ⅳ類的水質(zhì)目標(biāo)，流域水系水生態(tài)綜合治理成效顯著，可為相關(guān)工作提供重要參考。