對合流制老城區截污改造設計的幾點思考

杜梅珍 華藍設計（集團）有限公司

1 前言

老城區排水管網改造中，存在著老、大、難的問題，因為老城區建設時間久遠，內部排水管道部分已經存在嚴重的老化現象，且根據當時需求，排水管道管徑尺寸相對較小，已經無法滿足現今的發展需求，需要系統地進行維護和改造。目前大部分老城區的排水體質都是采用截留式合流制的模式，即在城區周邊沿著水體流動方向展開合流干管的敷設工作，以實現污水的截留處理。在旱季雨量不充沛的條件下，該模式對污水實施集中處理，并將其排放到污水處理廠中，在雨季雨量充沛的情況下，會利用截留設施完成分開收集和集中管理，保證了污水處理的有效性。

2 工程案例

2.1 項目概況

北流市某排污管網改造項目，項目地址位于老城區內，設計內容主要包括污水管道、西河防洪堤墻改造及現狀合流溝修復。

永順名門至城東二路段：將原老化破損、滲水嚴重的合流溝破除，新建污水管道，將匯入合流溝的污水進行截流，雨水則溢流至西河，收集西河沿線兩側污水，并按原狀恢復西河防洪堤墻。對于西河沿線部分居民建筑距離西河河堤較近，為保證居民建筑的結構安全，只對該部分合流溝進行修復處理。

城東二路至沿江北路段：新建污水干管沿城東二路、圭江路、沿江北路敷設，在沿江北路接入城東污水處理廠進水總管。

2.2 工程截污改造設計總體方案

2.2.1 排水體制選擇

從北流市現狀來看，老城區為雨污合流制，若老城區近期改造成雨污分流制，對周邊居民、商店影響較大，工程難以建成。而項目周邊大部分雨污水均排往本工程改造合流溝，后沿下游污水管網排入污水處理廠。因此，本工程采用截流式合流制進行設計。

2.2.2 污水定額與截流倍數的確定

根據《北流市中心城區排水專項規劃（2013—2030）》（修訂稿）并參照區內其他城市的污水定額，綜合污水定額定為40m3/（d·ha）。由于北流市降雨量豐富，從建設施工難度及資金籌集因素考慮，同時參考GB 50014—2006《室外排水設計規范》（2016年版）的要求，本次設計截流倍數n0取值為2。

2.2.3 截污干管的總體設計

結合西河兩岸現場實際情況，本工程設計污水管道橫斷面布置如下。

改造現狀合流溝段：新建污水管道敷設在西河防洪堤墻內側，污水管中心距離防洪堤墻1.5m。

敷設在市政道路段：由于非機動車道下已敷設有較大管徑的給水管，因此，新建污水管均敷設在現狀道路的中心線下。

本項目的截污干管承接上游污水管至銀堂花園已建污水干管，沿西河兩側進行敷設，由于西河邊上部分地區較為狹窄，沿途敷設管線可能存在施工困難及對附近民房造成不利影響，經現場踏勘，與業主、當地主管部門溝通后，根據城區地形特點，結合北流市中心城區排水專項規劃及現場實際情況，為避免本工程污水管道施工時破壞已建瀝青路面和給水管，本工程污水主干管線路為：永順名門—沿西河兩岸—城東二路—圭江路—圭江路四里—圭江路三里—沿江北路—設計終點。污水管總體布置如圖1所示。

圖1 污水管線總體布置圖

3 對合流制老城區截污改造設計的幾點思考

3.1 成因

目前城市內部排水系統建設形式以合流制和分流制這兩種為主，前者是直接將生產、生活產生的污水和雨水進行統一處理排放，后者則是將生活和生產污水與雨水之間實施分開處理與排放。老城區建設中多是以合流制排水系統為主，以便加快污水的處理進程。但在一定程度上會增加水質污染率，導致水體出現富營養化情況。合流制排水系統成因如下。

3.1.1 城市規劃落后于建設

城市建設隨著經濟的快速發展而不斷高速發展，導致規劃落后于建設，新開發區周圍沒有市政污水管網或未建設污水處理廠，而導致污水只能就近排入雨水管網或河道。

3.1.2 居民觀念滯后

老城區在改造過程中，針對排水系統，因為沒有雨污分流處理這一概念，所以仍采用雨污河流建設模式，將生活生產污水與雨水實行集中處理，即使有部分村莊會考慮到分流處理要求，但是在排水管建設中仍然遵循就近原則，存在的問題未得到有效解決。

3.1.3 住宅與市政排水系統銜接過于混亂

主要體現在以下幾個方面：首先，在裝飾裝修過程中，基于建筑結構特征，多會將廚房空間改在陽臺上，排水管直接與雨水立管連接在一起，生活污水直接順著管道排放到雨水系統內，形成合流處理；其次，住宅區周邊存在的商業建筑較多，為滿足就近排水要求，通常會出現雨污河流的情況；最后，部分建筑周邊不存在任何污水管道，所以會直接將污水管連接到雨水管上。

3.2 注意問題

3.2.1 排水體制的選擇

老城區排水管道改建中，如果想直接轉變成分流制處理模式，會產生較大的經濟損耗，超出預算。所以要根據區域經濟條件及具體情況，科學選擇截留式合流制的模式，確保排水系統的正常運行。或者還可按照遠近時間展開劃分，近期就直接采用截留式合流制模式，遠期可逐漸進行分流制的轉化。

3.2.2 截流倍數的選擇

截留倍數指的是合流制排水系統在雨季內對截留雨量及旱季污水量比值計算所得的數值。截留倍數越大，水體受污染程度就越低，但截留倍數的增加，會加大污水泵站及處理廠的運營成本，帶來一定的經濟支出。在現有的規范要求中，截留倍數一般會選取1～3數值，經過衛生部門同意后，再確定最終數值參數。但在實際作業中，需對上述環境及經濟影響因素加以綜合考量，準確計算截留倍數，加強排水系統設計的合理性[1]。

3.2.3 截污干管的設計

（1）截污管道的布置

①管道走向要與地勢相符合，加快排水進程。②管徑大小要從住宅分區及小區規劃要求的節能性加以綜合考量。③科學縮短截污干管數量，確保經濟效益。④在河岸或水體附近布設截留干管。

（2）選定排水出路

①充分利用天然系統或已有排水干線。②控制流量和高程，確保排放量。

（3）劃分匯水面積

①考量地形、小區規劃面積等因素，確定匯水面積。②匯水面積不可過大。③匯水面積規劃應與比鄰系統展開綜合分析和考量。

（4）選擇截污管道的線路

①截污管道的線路應有利于截流污水，且盡量與排水規劃相協調。②盡量避免截污管道穿越現狀建筑物密集或地下管線復雜的地方。

（5）確定截污管道的控制高程

①截污管道起點的高程控制點主要包括直排口或合流管道的標高。②以接入支管、已有管涵、地下管線配置情況等對高程控制點加以布設。③截污管道出口的高程控制點主要包括受下游污水管網或污水處理設施的標高。

3.2.4 截污管施工工藝的選擇

老城區截污管受現狀條件限制大，地下管線多而雜，地面建筑擁擠，路面狹窄，改造難度較大，可根據設計截污管的埋深及敷設條件選擇開槽施工或頂管施工，當管道溝槽兩側居民建筑較為密集時，溝槽開挖時還應考慮一定的溝槽支護措施。

3.2.5 截流井、溢流井的布置

在截流干管上，還須合理設置截流井、溢流井。

截流井的形式主要有三種。堰式、槽式及兩者的混合式。至于使用哪種截流井形式，工作人員要綜合考量節水感官、合流管的位置、溢流管下游水位高程及周邊環境特征。

溢流井通常會設置在截污干管外側區域，利用截污干管實現與主系統間的有效銜接。在截污支管上會安裝控制閥門，對進水量加以把控，避免水量過多導致壓力荷載加大。這種設計還能夠增強輸水能力，加快污水排出的速度。

3.3 合流制溢流污染控制措施

在暴雨季節，大量雨水會進入到排水系統內，并使得管道及系統每日處理的污水量快速上升，超出原本設計要求，而超出的這部分污水會以溢流方式被直接排出，故被稱之為合流制排水系統溢流污水。溢流污水因為未經任何凈化處理直接被排出，其中含有的有害物質會直接滲透到地表水體中，帶來污染，增加了富營養化現象出現的概率。

傳統對于溢流污水帶來的污染問題，會采取合流制管道改造的方式加以實現，以增強系統污水處理能力。隨著近年來海綿城市的建設發展，在雨水徑流進入管道系統之前，在匯水的源頭采用LID措施對雨水進行控制與利用，可延緩產流和流量峰值出現的時間，減少進入合流管道的徑流總量，減少CSOs污染的溢流量[2]。

4 結束語

（1）在合流制老城區截污改造設計工作中，排水體質的科學選擇和應用需要綜合考量多方面因素，做好詳細的分析和探討，并結合現場具體情況及管道分布特征，選擇合適的體制要求，提高設計水平。建議針對合流制老城區截污改造，盡可能使用截流式合流制排水系統，以保證老城區的運轉效果。（2）截流式合流制排水系統設計中，截流倍數是最為重要的參數內容，也是保證系統設計合理性的關鍵。需根據現有規范要求，考慮相關影響因素加以準確計算。多數情況下截流倍數取值在1～3之間。（3）對截流設施、截流量、河水倒灌實行嚴格管理和控制，以增加截流式合流制排水系統運行的安全系數，更好地發揮作用優勢，加快排水速度，降低污水帶來的影響。（4）截污干管設計中要堅持因地制宜的基本原則，完善鋪設方案，控制造價成本，完善施工質量的同時，減少對周邊環境的負面影響。（5）加大對溢流污水污染問題的重視力度，采取科學有效的處理方式，控制資金支出，減少污水直接排放帶來的影響。在合流制老城區中可通過LID源頭分散雨水控制的方式，減輕CSOs的污染。