貴陽市南明河截污溝新添寨片區污水收集管網工程設計

易 凱，邵 丹，朱陽龍

（貴陽市建筑設計院有限公司，貴州貴陽 550003）

0 前言

貴陽市南明河截污溝新添寨片區污水收集管網工程由排污管網工程及配套河道治理工程組成。本工程的實施對改善新添寨片區環溪河、松溪河的河道環境、水體質量和防洪功能，以及對綠化城市，保護水體，完善城市功能，創造一個良好的生活和招商引資環境起著重要作用。

1 排水體制的考慮

新添寨片區地處山區，河流均為雨源性河流；排洪大溝集雨面積很小，雨水枯水期流量亦很小，稀釋能力很弱。所以“總規”（貴陽市城市總體規劃）確定本市排水體制為雨污分流制。這不但可以有效地控制生產、生活污水對大溝和河道的污染，同時也可減小污水處理廠的規模和不必要的管道尺寸。

結合以上實際情況，則排水體制為：城區道路、街坊地塊主要采用完全分流制，支線雨、污水分別進入雨、污水干線；大溝系統采用截流式分流制，初期雨水截入大溝污水干管系統；城市周邊的合流制逐漸改為分流制。由于截流了一定量的初期雨水，初期雨水可以得到一定的處理和控制，這樣就彌補了單一合流制或分流制的不足。

2 道路污水收集系統的考慮

在已建及擬建市政道路下，可以按照下列標準進行污水收集系統管網的布置：

（1）道路紅線寬度大于30 m時，設置兩根污水管，靠近兩側立緣石。

（2）道路紅線寬度小于等于30 m時，設置一根污水管，靠近污水量較大一側布置。

（3）道路污水管不考慮截流倍數。

3 截污干管、污水支管、河岸的設計

3.1 河道平面線型

原雨水大溝（河道）平面線型彎曲、寬窄不一，影響排洪及城市景觀。治理過程中考慮截彎取直，增大轉彎半徑的辦法，使整個河道線型流暢美觀。原則上大溝轉彎半徑不小于50 m；局部地段為減少拆遷，最小半徑不小于25 m。

3.2 排洪

（1）防洪標準

《貴陽市城市防洪規劃報告“南明河流域水口寺橋以上河段”》中未提及新添寨鎮防洪標準。新添寨鎮屬縣級鎮，城市等級為“一般城鎮”，人口小于20萬人，根據國家防洪標準，防洪重現期為20～50 a。

目前新添寨地區已成為貴陽高新技術產業開發區，發展勢頭迅猛，同時比照相似貴陽市小河片區及花溪鎮，確定采用重現期P=50 a，故環溪河、松溪河之防洪標準為重現期P=50 a。

（2）洪峰流量

由于防洪規劃報告范圍不包括新添寨鎮，未提供松溪河的洪峰流量，烏當區水利局也無相關資料。故本設計中按室外排水設計規范中雨水設計流量公式及小流域洪峰流量計算的幾個經驗公式對兩河的洪峰流量進行計算。

貴陽市暴雨強度公式：

根據不同性質的地面覆蓋情況，選取不同的徑流系數ψ可建=0.8，ψ綠地=0.35，計算兩條河的洪峰流量。

經過分析和比較，依照室外排水規范雨水設計流量公式計算結果偏大。考慮到環溪河、松溪河流經開發區中心區，重要性程度高，匯水區域內可供開發建設的用地較多，局部地區的徑系數將越來越大，因此選擇按雨水設計流量公式確定其洪峰流量，即松溪河（上段）：Q50=181 m3/s；松溪河（下段）：Q50=282 m3/s。

治理過程中將原有河道進行截彎取直，增大彎曲半徑，使整個河道線型流暢，兩條河均建成平面曲線優美的人工河渠，既利于排洪，又為城市增添景觀。

3.3 縱坡設計

河道縱坡原則上按現有河床縱坡，并根據排洪需要調整不合理河段，進行局部河床浚深，加大縱坡。河道上、下游河段原則上等寬，按分段流量大小改變河床高度。河岸兩側各設3m寬步道，鋪彩色人行道路，步道邊與河岸之間設置綠化帶。

3.4 大溝寬度

按防洪規劃，根據洪峰流量、河道縱坡計算河寬。

河道的河寬及河深按分段流量改變，在滿足泄洪的條件下，為照顧景觀，采用：

松溪河（上段）——最大水面寬15 m，最大水深2.7m；

松溪河（下段）——最大水面寬20 m，最大水深3.2 m；

環溪河——最大水面寬7 m，最大水深2.5 m。

3.5 污水管（截流干管）

兩條河均未實現雨污分流，沿岸污水直接排入河道，水體環境質量惡劣，烏黑發臭，嚴重地影響了市容市貌且有害于人民身體健康，因此，急需修建污水干管截流兩岸污水，實現雨污分流。

3.5.1 污水量計算（按貴陽市總體規劃）

（1）污水量標準

按開發區“控規”（貴陽市新天寨排水工程規劃），本區為高新技術產業開發區，居民生活水平較高，生活用水量標準定為300 L/P·d，生活污水量標準按生活用水量標準的85%計算，即

生活污水量標準 =300×0.85=255 L/P·d（2）人口密度

按“總規”，規劃總人口額為11.2萬人，流動人口考慮按規劃總人口的10%計算（即1.1萬人），則計算總人口為12.3萬人。規劃城市建設用地為1 033.58 hm2，其中綠地為 97 hm2。

人口密度（N）=12.3萬人/（1033.58-97）=131人/hm2

（3）比流量

由于生活污水總量 (Q1)=12.3×0.3×0.85=3.14萬m3/d，開發區“控規”工業污水總量Q2=5萬m3/d，則有

公共污水量(Q3)=0.2Q1=0.63萬m3/d

三者比例關系：Q1∶Q2∶Q3=1∶1.59∶0.2

比流量 q0=300×(1+1.59+0.2)×131/86 400=1.27 L/s·hm2。

（4）污水總量：8.8萬 m3/d。

（5）變化系數

按總變化系數KZ=2.7/Q0.11，且2.3≥KZ≥1.3。（6）截流倍數

截流倍數考慮采用n0=3，即截污干管之排污能力為該段污水總量之4倍，居于“規范”（室外排水設計規范）n0=1～5的中限。其根據是：雨污混合水經常溢流入大溝，而大溝枯水期流量極小，稀釋能力很弱。并且管徑加大，一方面投資增加，另一方面影響兩側雨水系統順利排泄。

設計污水總量(Q設計)=4×8.80=35.2萬m3/d

關于城市初期雨水收集的考慮，綜合考慮城市水體景觀與投資，道路雨水系統不收集初期雨水。大溝污水干管系統收集一定量的初期雨水，截流倍數采用n0=3。道路雨水系統在排入大溝前，通過雨水跳越井，將雨水系統主干管的初期雨水截入大溝污水干管系統。

3.5.2截污干管斷面

污水管斷面按分段流量及縱坡計算確定，采用鋼筋混凝土圓管，布置在河道擋墻后，6 m河道保護線范圍內，其最大斷面環溪河d=600 mm，松溪河d=1 000 mm。

大溝兩側截污干管斷面按分段流量及縱坡計算確定。為節約投資，大于500 mm管道采用鋼筋砼圓管，小于等于500 mm管道采用雙璧波紋管，管徑為600～100 mm，間隔30～40 m設置檢查井，以方便檢修清掏和兩側支管的接入。管道縱坡i與設計河底縱坡相近。

在雨污分流系統建成之前，超過截污能力之雨污混合水將溢流入河。

設計采用鋼筋混凝土排水管，圓管與方溝相比，具有造價低，挖方量省，水流條件好，工期快等優點，故截流溝考慮埋設圓管，管徑為600～1 000 mm，間隔30～40 m設置檢查井，以方便檢修清掏和兩側支管的接入。

3.6 河道與污水管橫斷面的設計

綜合考慮河道的排污、泄洪、工程量大小、污水管道檢修等因素進行橫斷面設計。河道兩側設置人行道，布置綠化。河道紅線外，沿線兩岸進行開發，以土地增值收益作為本工程投資的一部分。根據以上分析，可提出以下幾種可行性方案：

方案一：采用一級溝槽，大溝溝墻為擋土墻，污水干管布置在擋土墻后。該方案的優點是污水管不受汛期雨水影響，工程量小，造價低。但具有景觀稍生硬的缺點。

方案二：采用兩級溝槽，污水干管布置在一級步道下。該方案的優點是二級溝槽的布置，親水性好，景觀上較為美觀。但增加了一級溝槽的造價，造價較高，征地拆遷大。

方案三：采用生態護岸，傳統的漿砌塊石、混凝土護岸是一個封閉系統。該方案只考慮行洪排澇能力，沒有考慮生態功能，使一些水生動物失去了生存和避難場所，阻止了水體與土壤的滲透交換，喪失了自然提防固有的調節水量和水體自凈的作用，所以建設生態護岸必須采取適當的工程措施：

（1）在河岸邊坡較緩的地方，采取自然土質岸坡、自然緩坡、植樹、植草、干砌、塊石堆砌等各種方式護堤，為水生植物的生長、水生動物的繁育、兩棲動物的棲息繁衍活動創造條件。

（2）在河岸邊坡較陡的地方，采用木樁、木框加毛塊石等工程措施，這種護岸工程既能穩定河床，又能改善生態和美化環境，避免了混凝土工程帶來的負面作用。在應用草皮、木樁護坡時也可以運用土工編制物，袋內灌泥土、粗沙及草籽的混合物，既抗沖刷，又能長出綠草。

4 邊坡支護的考慮

河道截污溝的埋設，擋墻及截污溝基槽的開挖，將使沿線兩岸形成高2.50～6.50 m的人工巖土質邊坡。沿線兩岸坡頂多與房屋建筑緊密相連，局部地段老建筑基礎可能置于土層上，危險性較大，必須設置相應的支護工程保證其安全，對于新近修建的多層、高層建筑，由于基礎置于巖石上，相對較安全，為了保證施工能安全、正常的進行，必須對坡高大于5.0 m，且沒有足夠放坡條件的坡段進行錨噴支護。沿線各段之基巖、石灰華河段，所占之長度比例較大，其巖質堅硬是建筑大溝擋墻的良好地基。漫灘堆積的砂礫層等松散層，所占比例較小，其結構松散，無粘結力，構筑大溝擋墻時須進行清除或作軟基處理。設計要點：（1）本支護工程按臨時性支護設計，使用期為1 a；（2）支護工程根據排污工程的實際情況，本著經濟合理的原則，進行選擇性支護治理；（3）整個溝槽的開挖，均應遵循分段跳槽的原則進行；（4）該支護的地段均應先支護后開挖或邊開挖邊支護。

5 結語

修建城市河道截污系統，實現雨、污分流，對改善城市居住環境和提高人民生活質量是大有裨益的。分流制是城市排水工程的必然趨勢，它既有利于社會的發展的需要，又能符合現代城市的衛生需求。因此，新建的城市道路排水系統都應考慮雨、污分流設計，老城區既有的合流制排水系統也應逐步改善為分流體制。有理由相信，通過合理的排水管網及河道截污系統的設計，必將創造出集經濟性、景觀性和實用性為一體的現代城市排水系統，不斷提高我國的城市化水平的。

[1]張自杰.排水工程（第四版）[M].北京:中國建筑工業出版社,2000.

[2]高延耀.水污染控制工程[M].北京:高等教育出版社,1999.

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