陽泉市排水與污水管網(wǎng)設(shè)計(jì)與布置

荊治中

(陽泉市財(cái)政預(yù)算評審中心，山西 陽泉 045000)

0 引言

隨著中國城市化進(jìn)程不斷加快，城市居民的生活用水需求和用水量不斷增長。現(xiàn)有的給排水系統(tǒng)暴露出不少問題，如果城鎮(zhèn)供水、排水系統(tǒng)發(fā)生故障，直接影響到居民的正常生活和城市的正常運(yùn)行。現(xiàn)在的陽泉市在發(fā)展中就出現(xiàn)了不同程度地排水和污水管網(wǎng)方面的問題，已經(jīng)影響到了經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展和人們的生產(chǎn)生活，因此需要改進(jìn)和完善排水和污水管網(wǎng)，并采用多種設(shè)計(jì)手段來對陽泉市給排水管道進(jìn)行優(yōu)化。

1 陽泉市基本情況

1.1 概況

陽泉市位于山西省太行山中段，是山區(qū)丘陵城市，陽泉市轄四區(qū)兩縣，面積4 570 km2。市區(qū)距省會太原及石家莊均約110 km，市區(qū)被群山環(huán)抱，桃河橫貫共中，形成一座帶形盆地。

1.2 水文情況

陽泉市除西部有22 km2屬于黃河流域外，其余均屬于海河流域。境內(nèi)的河流共有60余條，滹沱河與綿河是境內(nèi)的主要河流。

橫貫市區(qū)的最大河流為桃河，發(fā)源于壽陽縣東部土徑嶺芹泉附近，屬季節(jié)性河流，坡陡水急，全長75 km，年平均流量0.33 m3/s，其中流經(jīng)市區(qū)的河段17 km。

1.3 氣象情況

陽泉市屬于暖濕帶半干旱大陸性氣候，四季分明，冬夏長，春秋短。春季干旱少雨，冬季少雪，多年平均氣溫10.90℃，無霜期175 d。

2 陽泉市排水與污水管網(wǎng)現(xiàn)狀

2.1 排水體系

根據(jù)城市總體規(guī)劃，陽泉市城市排水體系采用雨污分流制，雨水由市政雨水管網(wǎng)分片收集，就近排入河道，生活污水由市政污水管網(wǎng)集中收集后，由污水主管網(wǎng)引至市污水處理廠處理后排入桃河。大中型工業(yè)污水由企業(yè)自行處理回用或達(dá)標(biāo)就近排入河道，小型工業(yè)污水(主要是市區(qū)無污染企業(yè))可排入市政生活污水管網(wǎng)。

2.2 排水管網(wǎng)現(xiàn)狀

陽泉市區(qū)排水管網(wǎng)大部分為雨污合流管網(wǎng)，這是由于歷史原因造成的。陽泉市的污水干管主要埋設(shè)在桃河、義井河境內(nèi)，而且排污口與總管道的接口成開放溢流狀。日常均能回收至市污水處理廠，逢降大雨時(shí)溢流后直排河道。

截至2010年年底，市區(qū)排水管網(wǎng)82 km，其中污水管道2 km，雨水管道15 km，雨污合流管道65 km。附設(shè)于管網(wǎng)上的檢查井1 465座，雨水口3 331個(gè)。

2.3 污水管網(wǎng)現(xiàn)狀

陽泉市城市生活污水管網(wǎng)是配合陽泉市污水處理廠(一期)于2000年開始建設(shè)的，被桃河、義井河自然分隔形成三個(gè)排水區(qū)域，即桃北區(qū)、桃南區(qū)和義井河區(qū)，桃北區(qū)服務(wù)范圍西起陽煤新景礦，東至開發(fā)東區(qū)，南至桃河北岸，北至307國道復(fù)線。桃南區(qū)服務(wù)范田西起賽魚橋南側(cè)，東至現(xiàn)污水處理廠，北至桃河南岸。義井河區(qū)服務(wù)范圍西起大陽泉，東至義平路，北至南山南坡及南大街沿線，南至南莊礦、南莊村、義井村一線。各區(qū)域生活污水管網(wǎng)在污水處理廠前匯合后接入污水處理廠。

3 存在的主要問題

3.1 缺乏總體規(guī)劃

由于歷史原因，陽泉市區(qū)生活污水管網(wǎng)是在原有雨污不分排水管網(wǎng)基礎(chǔ)上改建的，現(xiàn)有排水管網(wǎng)中存在：下游標(biāo)高大于上游標(biāo)高，個(gè)別路段成溢流狀態(tài)，下游管徑小于上游管徑等。

3.2 管網(wǎng)布置不合理

陽泉市生活污水管網(wǎng)存在部分雨污不分的污水管網(wǎng)，城市生活污水管網(wǎng)還在接納部分雨水，不便于污水處理以及環(huán)境保護(hù)。

3.3 管網(wǎng)老化突出

在多年運(yùn)行期間，管網(wǎng)老化問題突出，是由于排水管網(wǎng)維護(hù)經(jīng)費(fèi)不足導(dǎo)致。

4 管網(wǎng)設(shè)計(jì)

4.1 排水管網(wǎng)設(shè)計(jì)

根據(jù)城市總體規(guī)劃，陽泉市排水體系采用雨污分流制，雨水由市政雨水管網(wǎng)分片收集，就近排入河道，生活污水由市政污水管網(wǎng)集中收集后，由污水管網(wǎng)引進(jìn)至市污水處理廠處理后排入桃河，大中型工業(yè)污水由企業(yè)自行處理回用或達(dá)標(biāo)就近排入河道，小型工業(yè)污水(主要是市區(qū)未污染企業(yè))可排入市政生活污水管網(wǎng)。

陽泉市現(xiàn)在的排水管網(wǎng)要采用從截流式合流制逐步改造為分流制,不但能提高排水管網(wǎng)的效能，還能提升排水管網(wǎng)的排水能力，更好地服務(wù)市區(qū)的生產(chǎn)生活。

還要規(guī)劃建立雨、污分流制。雨水采用重力排放方式，就近排入自然水體。而市區(qū)的污水集中收集到污水處理廠，進(jìn)行集中處理，達(dá)標(biāo)后方可排放。

4.2 污水管網(wǎng)設(shè)計(jì)

4.1.1 管網(wǎng)功能

陽泉市污水處理廠二期工程位于市區(qū)東部桃河下游娘白線以南，南川河以東亂流村附近，距現(xiàn)污水廠約7.25 km，地處市區(qū)地勢下游。此次設(shè)計(jì)的廠區(qū)外污水管網(wǎng)主要是將義井河區(qū)污水系統(tǒng)的污水以及桃北區(qū)、桃南區(qū)污水系統(tǒng)分配的污水向二期輸送，并收集沿途的生活污水，管網(wǎng)定性為城市污水主管網(wǎng)。

4.1.2 管網(wǎng)設(shè)計(jì)范圍

此次設(shè)計(jì)的廠區(qū)外污水主管網(wǎng)西起現(xiàn)狀污水處理廠北側(cè)桃河，東至污水處理二期工程，全長約74 380 m，支管網(wǎng)西起義井橋，東至桃河主管網(wǎng)，全長約984 m。

4.1.3 管網(wǎng)服務(wù)范圍

根據(jù)城市總體規(guī)劃及排水專項(xiàng)規(guī)劃，陽泉市污水處理廠和擬建的污水處理二期工程共同收水區(qū)為老城組團(tuán)(中心片區(qū)、礦區(qū)片區(qū))和新城組團(tuán)(北部新城)，具體為:污水處理廠(現(xiàn)狀)主要收水區(qū)為桃河北岸污水系統(tǒng)(西起陽煤新景礦，東至開發(fā)東區(qū)，南至桃河北岸，北至307國道復(fù)線)，桃河南岸污水系統(tǒng)(西起賽魚橋南側(cè)，東至現(xiàn)污水處理廠，北至桃河南岸，南至獅腦山、南山南坡及南大東街一線)，并向二期工程分配流量，二期工程主要收水區(qū)為義井河區(qū)污水系統(tǒng)(西起大陽泉，東至義平路，北至南山南坡及南大東街沿線，南至南莊礦、南莊村、義井村一線)及下游沿線區(qū)(西起現(xiàn)污水處理廠，東至污水處理二期工程廠址)，并承接桃河南、北岸污水系統(tǒng)分配的流量。

4.1.4 管網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)模

由項(xiàng)目確定的規(guī)模可知，陽泉市污水處理廠(現(xiàn)狀)和擬建的污水處理二期服務(wù)范圍內(nèi)2020年和2030年預(yù)測污水量分別為16.30萬m3/d和18.20萬m3/d，其中現(xiàn)污水廠提標(biāo)改造后處理能力由8萬m3/d降為6萬m3/d，則二期工程需處理的污水量分別為10.30萬m3/d和12.20萬m3/d，因此，此項(xiàng)目設(shè)計(jì)總規(guī)模為12萬m3/d，近期(2020年)工程規(guī)模8萬m3/d，遠(yuǎn)期(2030年)擴(kuò)建工程規(guī)模4萬m3/d，廠區(qū)外配套污水主管網(wǎng)規(guī)模按遠(yuǎn)期(2030年)計(jì)，近期(2020年)校核。

根據(jù)城市總體規(guī)劃及排水專項(xiàng)規(guī)劃，陽泉市污水處理廠和擬建安的污水處理二期工程服務(wù)范圍內(nèi)規(guī)劃期規(guī)模為見表1。

表1 區(qū)域規(guī)模表(2030年)

5 管網(wǎng)布置

5.1 布置思路

根據(jù)城市總體規(guī)劃，結(jié)合市區(qū)污水主管網(wǎng)現(xiàn)狀情況及二期廠址位儀，重點(diǎn)考慮與現(xiàn)狀接合，易收集污水，實(shí)施難易，工程投資，符合城市總體規(guī)劃，施工周期因素，經(jīng)現(xiàn)場勘查，多線路比較，并經(jīng)與規(guī)劃部門、市政部門分析論證，最終決定污水主管網(wǎng)布置在桃河河道內(nèi)靠近南側(cè)河壩處。

根據(jù)城市排水專項(xiàng)規(guī)劃和《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》，項(xiàng)目綜合用水量指標(biāo)確定為350 L/(人·日)，日變化系數(shù)取1.10，污水量按用水量的85%計(jì)，地下水滲入收集管道系數(shù)取0.10。污水量計(jì)算期近期2020年，遠(yuǎn)期2030年。

此項(xiàng)目廠區(qū)外污水主管網(wǎng)布置在桃河河道內(nèi)，根據(jù)污水管網(wǎng)防洪影響評價(jià)報(bào)告，桃河和義井河防洪標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇，此管網(wǎng)防洪標(biāo)準(zhǔn)按百年一遇設(shè)計(jì)。桃河五渡公路橋至亂流段百年一遇洪水流量3 601.30 m3/s，流速6.80 m/s，最大沖刷深度4.40 m，河道規(guī)劃為130 m對稱復(fù)式斷面，主槽寬70 m，兩側(cè)灘槽各寬30 m，縱坡0.70%～0.40%。

陽泉市區(qū)生活污水管網(wǎng)是在原有雨污合流排水管網(wǎng)基礎(chǔ)上改建的，主管網(wǎng)已建成并投入運(yùn)行，大部分居住區(qū)和街區(qū)由于受條件限制雨污分流還未改造完成。

5.2 布置原則

①嚴(yán)格執(zhí)行國家的方針、政策、法令，達(dá)到防止污染，改善和保護(hù)環(huán)境，提高人民健康水平的要求。②以城市總體規(guī)劃和城市排水規(guī)劃為主要依據(jù)，從全局出發(fā)根據(jù)規(guī)劃年限、工程規(guī)模、經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會效益，正確處理近期與遠(yuǎn)期的關(guān)系，做到全面考慮、統(tǒng)一布置、逐步實(shí)施、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全適用。③管道布置應(yīng)與其他地下設(shè)施綜合考慮，需充分考慮施工對于交通和路面的影響，敷設(shè)的管道應(yīng)是可巡視的，要有養(yǎng)護(hù)通道，在城鎮(zhèn)道路下的埋設(shè)應(yīng)符合《城市工程管線綜合規(guī)劃規(guī)范》的規(guī)定。④積極穩(wěn)妥地采用新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備、新材料。

5.3 管線走向

從現(xiàn)狀污水處理廠北側(cè)桃河河床山西向東沿桃河進(jìn)地埋鋪設(shè)污水主管網(wǎng)至亂流村附近的污水處理二期工程。從義井河污水支管網(wǎng)，沿義井河地埋至與桃河匯合處接入污水主管網(wǎng)，管逆埋深在桃河百年一遇洪水沖刷線以下(約4.50 m)。

5.4 管線布置的具體位置:

污水主管網(wǎng)在桃河的南側(cè)、標(biāo)高較高的復(fù)式河槽內(nèi)埋設(shè)管線。污水支管網(wǎng)在義井河南側(cè)。

5.5 管線長度

從現(xiàn)污水處理廠至擬建污水處理二期工程，污水管線總長度約為8 422 m，其中桃河段7 438 m，義井河段984 m。

5.6 布置方案優(yōu)劣分析

5.6.1 優(yōu)勢

5.6.1.1 與現(xiàn)狀污水管網(wǎng)接合較好

此管網(wǎng)主要是承接市區(qū)現(xiàn)有污水系統(tǒng)的污水向二期工程轉(zhuǎn)輸并收集沿線地區(qū)的污水。市區(qū)現(xiàn)狀污水主干管均敷設(shè)在桃河、義井河河道內(nèi)，埋深桃河管頂4.50 m，義井河管頂2.50 m，此管網(wǎng)布置在桃河河道，可順接市區(qū)現(xiàn)有污水主管網(wǎng)，與現(xiàn)狀污水主管網(wǎng)接合較好。

5.6.1.2 方案合理，易于實(shí)施

受地形地貌及外界因素的限制，管網(wǎng)布置在桃河河道內(nèi)較合理。桃河河道北側(cè)緊鄰河壩為石太鐵路，故北側(cè)地段沒有管網(wǎng)的位理。桃河南側(cè)緊鄰河壩為娘白線公路，路而寬約6 m,路面比現(xiàn)河床高6～8 m，如果將污水主管網(wǎng)布置在娘白線公路下，則管道埋深可達(dá)11～13 m，埋深較大，開挖對公路和河壩的破壞較大，需全線封路施工，對當(dāng)?shù)氐慕煌ㄓ绊戄^大，再者該地區(qū)建設(shè)用地緊張，娘白線公路南側(cè)緊鄰娘白線公路現(xiàn)有景區(qū)建筑，村民住宿，企業(yè)建筑，開挖勢必影響沿線建筑的安全，需做防護(hù)處理，工程投資較大，協(xié)商工作量大且較難協(xié)調(diào)，實(shí)施難度大。受地形地貌限制，其他地段沒有布置污水主管網(wǎng)的位置，因此，布置方案較合理，實(shí)施難度小。

5.6.1.3 便于收集沿線污水

桃河南岸沿線現(xiàn)狀主要有陽鋁廠居住區(qū)，小河村景區(qū)及村民居住等建筑，還有部分工業(yè)建筑。桃河北岸沿線現(xiàn)狀主要有陽泉鐵路車輛段、機(jī)務(wù)段，白羊墅車站，王龍村居住區(qū)等建筑，受當(dāng)?shù)氐匦蔚孛布敖ㄔO(shè)用地限制，現(xiàn)狀建筑物場地均高于河道，現(xiàn)狀建筑物污水均就近排入周邊溝渠而后流入桃河，此管網(wǎng)布置在桃河河道內(nèi)，管道標(biāo)高利于收集兩岸建筑污水，區(qū)域污水管網(wǎng)改造工作量小，管網(wǎng)適應(yīng)性強(qiáng)。

5.6.1.4 工程投資小，施工周期短

桃河是一條典型的季節(jié)性河流，年際、季際的洪枯流量差異較大，經(jīng)流主要由暴雨形成，降雨集中在七八兩月，平時(shí)河水干涸，因此，施工期長。桃河為城市主要行洪河道，河道內(nèi)基本無障礙物，河道地下部分地段有自來水、天然氣等市政管，但管徑較小，因此，此管網(wǎng)布置在桃河河道內(nèi)，干擾因素少，便于實(shí)施，此管網(wǎng)埋深為桃河百年一遇沖刷線下(管頂4.50 m)，雖然埋深較大，但和其他地段相比，由于干擾因素少，且不占用土地，因此，投資較小。

5.6.1.5 符合城市排水專項(xiàng)規(guī)劃

受市區(qū)建設(shè)用地以及地形地貌的限制，市區(qū)污水主管網(wǎng)均布置在桃河及義井河道內(nèi)，此管網(wǎng)為城市污水主管網(wǎng)，管網(wǎng)布置在桃河河道內(nèi)符合城市排水專項(xiàng)規(guī)劃。

5.6.2 劣勢

①由于管網(wǎng)布置在河道內(nèi)，為防沖刷，埋深較深，不便維修、檢修。②管網(wǎng)布置在河道內(nèi)，構(gòu)筑物防沖刷措施要求高，實(shí)施難度大。③桃河白羊墅以東河段為娘子關(guān)泉域保護(hù)區(qū)，污水管網(wǎng)布置在桃河河道內(nèi)且位于泉域保護(hù)區(qū)，防滲要求高，對管材及施工質(zhì)量要求高，施工難度大。

6 結(jié)語

綜上所述，城市給排水管網(wǎng)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化對城市的發(fā)展具有非常重要的作用。城市的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)與居民的正常生活離不開給排水系統(tǒng)的高效運(yùn)轉(zhuǎn)，如果不加以重視，從而導(dǎo)致居民的基本生活失去保障，還會影響整個(gè)城市的正常生產(chǎn)和生活。陽泉市針對城市發(fā)展中出現(xiàn)的城市管網(wǎng)問題，采取科學(xué)實(shí)用、經(jīng)濟(jì)高效的優(yōu)化排水和污水管網(wǎng)的措施，并做好長遠(yuǎn)設(shè)計(jì)，為城市的健康可持續(xù)發(fā)展提供保障。