雨污分流設計在市政規劃中的應用探討

【摘要】當前的排水不僅僅為了解決城市內澇，而且要把環保、可持續發展理念融入進來，要做到有遠景規劃，設計出功能強大而且構建成本較為合理的城市排水基礎實施，是我們進行城市規劃與設計的一個階段目標。本文就對某城市雨污分流規劃設計的思路進行闡述。

【關鍵詞】排水系統改造；雨污分流沿江匯水區

隨著城市規模的不斷發展，原有的城市配套基礎設施逐步暴露出一些短板，與快速發展的城市規模越來越不匹配，隨之而來的將是城市基礎功能逐步弱化，改造成本不斷加大，近年來各地屢次出現城市內澇現象的發生，對城市居民的出行與生命財產安全產生很大的不利影響，對政府管理部門的形象也形成不良影響，如何對現有的城市排水基礎設施進行改進，已經成為迫在眉睫的問題，這就要求城市規劃設計工作者，立足城市現有排水管網的特點，在此基礎上找到突破口，對城市的雨水分流與排水系統進行全方面的改良與完善。

隨著城市排水系統的不斷完善和發展，雨污分流排水系統規劃不再是單單是為了解決城市內澇而采取的措施手段，它更是城市邁向“低碳、環保”的必要一步。對該城市雨污分流排水系統針對不同的情況，因地制宜、近遠期結合，比選優化出與匯水區整體功能相匹配的方案。

一、城市內部排水系統存在問題

1.城市主城區內澇問題嚴重

2.城市主城區排水管網普及率、收集率低

3.城市主城區排水設施陳舊老化

4.城市內部河流水質污染嚴重

二、城市主城區雨污分流規劃設計

1、減少污染物向自然水體的排放總量，加強主城區節能減排的效果，達到“十二五”規劃倡導的“低碳、環保”目標；

2、通過方案比選及效果分析，進一步確定主城區采用的排水體制；

3、通過區內排水空白區管網、及泵站的新建或改造，完善健全主城區水區系統功能；

4、通過設立雨水調蓄池等技術手段，減輕污水處理廠納水負擔，實現水資源的可持續利用，提高環境質量。

5. 主城區雨污分流規劃方案的探討

應當很好地吸取外地城市在雨水處理、調蓄等方面采取的較新的思路和做法，力爭形成一個較為完善的，在國內不落后的雨污分流的總體規劃。基于上述思路，主城區分別采用保持原有截流式合流制并增加調蓄設施和完全分流制改造兩種方式進行規劃。主城區采用2種方式進行規劃探討。

（1） 雨污分流計算公式

雨水設計流量

Qs=QxFxΨ

公式中：Qs——雨水設計流量（L/s）；F——匯水面積（hm2）；Q——設計暴雨強度[L/（s·hm2）]；

Ψ-徑流系數：城市建筑較密集區0.45～0.6

城市建筑稀疏區0.20～0.45城市建筑密集區0.60～0.85

表1 徑流系數Ψ取值范圍表

注：當有允許排入雨水管道的生產廢水排入雨水管道時，應將其水量計算在內。城市設計暴雨強度，應按下列公式計算：

q=2989.3（1+0.95lgP）/ （t+11.77）0.88

重現期一般采用0.5～3 a，重要干道、重要地區或短期積水即能引起較嚴重后果的地區，一般采用3～5 a，并應與道路設計協調。特別重要地區和次要地區可酌情增減。

污水水量的計算

污水管渠的設計流量，應按下列公式計算：

污水管道最大流量為：qmax=K·qcp（l/s）

注：當污水平均日流量為中間數值時，總變化系數可用內插法求得。

（2）以主城區主要片區為例計算

基于污染物總量控制基礎上的截流式合流制+調蓄池（方案一）

以某片區為例，運用系統總截流倍數法對調蓄池容積進行計算。

片區面積：162.6；根據前面計算公式，可得平均旱流污水量為

Q =0.6×162.6×10-3=0.098 m3/s；

根據現狀資料，本片區末端排污口對應的納污能力約為M=690×103kg/d=28.75t/h；由環保局資料知，雨季混合污水COD排放平均濃度計為C=180 mg/L；根據氣象資料可知，城市年平均降雨歷時約為t =270h，監測站點年平均降雨量310mm。

校核：計算i.N=0.36×3.2=1.15 mm/h，即現有系統當單次降雨強度大于1.15 mm/h 時，則發生溢流。根據雨量表，降雨強度大于1.15 mm/h 的全年降雨量約為248.9 mm，降雨歷時為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%；

若使系統當降雨強度大于3mm/h 時才發生溢流，此時N=8.3，V=Q 調.t =7.3×0.098×3600=2575m3，此時溢流污染物量為28.4t，截流污染物量71.6-28.4=43.2t，截污率為60.3%。依次計算當降雨強度大于4、5、6、7 mm/h 時才發生溢流的情況下截流效果，整理成下表。

（3）完全分流制+末端雨水調蓄（方案二）

根據計算結果可知，主城片區如果采用截流式合流制+調蓄池的方案，調蓄池有效容積取3563m3。系統總截流倍數為11.1，系統實際可削減的56.9t 的污染物量，截污率79.5%。當單次降雨強度大于4 mm/h 時，則發生溢流。本方案調蓄池工程造價約為891萬元，舊有管道改造工程造價約為1009萬元，此方案工程總造價為1900萬元。如果采用分流制，調蓄池容積為2916 m3，系統總截污量50.7 t，截污率為70.8%。改造泵站造價約為2118.8萬元，雨水管道工程造價約為3147.75萬元，新建污水管道約為1508.65萬元，新建調蓄池約為641.5 萬元，此方案工程總造價約為7416.7萬元。

三、城市排水系統發展趨勢分析

城市的排水系統其發展進程大致可分為三個階段：第一階段是早期階段。早期的排水系統只是建造管渠工程，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處理就直接排放到水體，逐漸導致城市河流等水體被污染。第二階段是點源治理階段。六十年代開始，西方國家經濟的快速發展對環境造成的嚴重危害明顯的暴露出來。

四、雨污分流規劃方案研究與比較

1、工程投資比較

主城區域若采用方案一進行規劃，當溢流降雨強度界限取4mm/h 時，工程直接費用4.06億元。若將溢流降雨強度定為3mm/h，工程直接費用為3.79 億元；若采用方案二進行規劃，工程直接費用為11.5 億元。

2、截污效果比較

本次規劃中，年平均污染物生成量為1211.5t。若采用方案一，當降雨強度界限定為4mm/h時，總截污量約為913.8t，截污率為75.4%。當降雨強度界限定為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、結語

從計算結果來看，方案一（采用截留式合流制并設置調蓄池）比方案二（采用完全分流制并設置調蓄池）的工程造價節省約65%，但是方案一受降雨強度大小的影響。從歷年來降雨資料該城市所處的地理位置及城市市的經濟條件來看，主城區采用方案一比較適合該城市的特點。

參考文獻

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