市政排水管道設(shè)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(shè)來說，市政給排水管道是其建設(shè)的重要環(huán)節(jié)，對整個工程的建設(shè)質(zhì)量有很大影響。所以在對給排水學(xué)道進(jìn)行設(shè)計時要全面考慮各種因素，確保設(shè)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(nèi)側(cè)敷設(shè)及市政排水管道設(shè)計中常見的問題及相應(yīng)的處理對策等方面作一點思感。

關(guān)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(shè)

引言

隨著城市化的進(jìn)一步發(fā)展，不斷增加的城市人口規(guī)模及不斷擴(kuò)張的城市建設(shè)規(guī)模，給城市防洪排澇、城市污水處理能力及城市環(huán)境帶來了很大的挑戰(zhàn)，合理的市政排水管道設(shè)計成為一項重要的工作，且難度及復(fù)雜度也在不斷加大。因此，在城市給排水管道的設(shè)計階段，需要綜合考慮城市發(fā)展與現(xiàn)實情況，并進(jìn)行合理的規(guī)劃與設(shè)計。這對于提升城市給排水能力、保障城市建設(shè)及可持續(xù)發(fā)展有著重要作用。

1、排水體制的選擇

市政排水系統(tǒng)的作用是及時可靠地排除城市區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的生活污水、工業(yè)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(chuàng)造一個舒適安全的生存和生產(chǎn)環(huán)境，使城市生態(tài)系統(tǒng)的能量流動和物質(zhì)循環(huán)正常進(jìn)行，維持生態(tài)平衡，保證可持續(xù)發(fā)展。城鎮(zhèn)排水體制的選擇是排水系統(tǒng)規(guī)劃中的首要問題，它影響排水系統(tǒng)的設(shè)計、施工、維護(hù)和管理，對城市規(guī)劃和環(huán)境保護(hù)也影響深遠(yuǎn)，同時也影響排水系統(tǒng)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(xiàn)有合流制排水系統(tǒng)的排污口處設(shè)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(jīng)處理后排入水體。當(dāng)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(jīng)溢流井溢出，直接排入水體。

這種排水體制的優(yōu)點是污水收集系統(tǒng)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(zhì)有一定的污染。截流式合流制多適用于老城區(qū)改造。

1.2分流制

分設(shè)雨水和污水兩個管渠系統(tǒng)。污水管渠匯集生活污水，輸送至污水處理廠，經(jīng)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(tǒng)的優(yōu)點是對水體的污染較小、衛(wèi)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(xiàn)有老城區(qū)，工程實施較困難。分流制主要適應(yīng)于新建的城市和開發(fā)區(qū)。

1.3混流制

所謂混流制，即既有合流制，也有分流制。混流制兼有全流制和分流制的優(yōu)點。混流制是與城市發(fā)展的不同時期相聯(lián)系的。城市中由于各區(qū)域自然條件和建設(shè)情況不同，因地制宜地在各區(qū)域采用不同的排水體制，即混流制。這是城市排水系統(tǒng)中采用最多的一種排水體制。

目前新農(nóng)村建設(shè)如火如荼，其中的小城鎮(zhèn)污水、農(nóng)村污水均需高標(biāo)準(zhǔn)處理后達(dá)標(biāo)排放。通過對小城鎮(zhèn)及農(nóng)村的現(xiàn)狀地形、地貌、排水設(shè)施的實際情況分析研究，結(jié)合城市規(guī)劃實施以及相關(guān)政策文件及相關(guān)項目批復(fù)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(zhèn)鎮(zhèn)區(qū)排水體制采用混流制，農(nóng)村區(qū)域采用分流制，如正在建設(shè)的《連州市PPP模式整縣推進(jìn)村鎮(zhèn)污水處理設(shè)施建設(shè)項目》正是鎮(zhèn)區(qū)排水體制采用混流制，農(nóng)村范圍采用分流制。

2、市政排水管道設(shè)計

2.1雨水匯水面積的劃分

雨水管網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)投資大，關(guān)系到民生安全。匯水區(qū)域的地形決定了雨水管網(wǎng)的布置形式及每段管線的服務(wù)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(dāng)匯水區(qū)有適當(dāng)?shù)牡匦纹露葧r，依照雨水匯入低側(cè)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(dāng)?shù)匦纹教箷r，則根據(jù)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(kuò)大重力流排除雨水。

應(yīng)注意的是，匯水面積的劃分，應(yīng)結(jié)合城市規(guī)劃進(jìn)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(cè)地勢低，屬于內(nèi)澇地區(qū)，雨水排除方式為：在江濱大道修建防洪堤，暴雨時，西側(cè)地塊雨水通過在連接桂江的主渠道末端設(shè)閘設(shè)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(jù)直接排入桂江的方式進(jìn)行，而主要應(yīng)結(jié)合城市規(guī)劃進(jìn)行，其出口應(yīng)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(tǒng)中的污水提升泵站、污水廠等節(jié)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(guī)模較大占用空間較大且埋設(shè)較深，所以污水管與其它管線的沖突通常表現(xiàn)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(shè)穿管井，將雨水管在井內(nèi)斷開，井內(nèi)過水?dāng)嗝鏉M足通水的要求，污水管從井中穿過。倒虹管的設(shè)計有相關(guān)規(guī)范支撐，但需要加大管養(yǎng)維護(hù)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(guī)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(qū)域的雨水快速及時地排除，會采用壓力提升排放的方式，區(qū)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(dāng)深度達(dá)到造價和安全等方面可能存在不合理時，通常也采用設(shè)泵站進(jìn)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(shè)備可供選擇。成套一體化泵站設(shè)備采用的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)與室外排水等規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)不大一致。以污水一體化泵站為例，成套設(shè)備的集水池有效容積通常滿足不了《室外排水設(shè)計規(guī)范》（GB50014-2006）（2016版）“第5.3.1.1污水泵站集水池的容積，不應(yīng)小于最大一臺水泵5min的出水量”的規(guī)定。容積小，水泵啟停太過頻繁，會導(dǎo)致水泵容易損壞。

成套設(shè)備的格柵多采用粉碎性格柵，塑料、泡沫等經(jīng)過格柵粉碎后，由于其比水輕，粉碎后顆粒細(xì)小，一般懸浮于上層水面。后續(xù)的污水處理廠的常規(guī)工藝對該粉碎物的去除率很低，給污水處理出水達(dá)標(biāo)排放造成很大壓力。

一體化泵站成套設(shè)備應(yīng)從集水池有效容積及格柵上進(jìn)行改進(jìn)。

2.4污水管道沿河道內(nèi)側(cè)敷設(shè)

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(shè)。尤其是老城區(qū)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(shè)于沿堤岸平行的河道內(nèi)側(cè)。

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

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