廣州市合流渠箱清污分流工程設計審查要點分析

萬榆

（廣州市水務工程技術中心，廣東 廣州 510640）

1 引言

廣州作為水系發達的城市，在城市化初期，城鎮居民臨涌而居，污水一般就近排入河涌和明渠，隨著城市化進程的加快，這些河涌和明渠逐漸被覆蓋為暗渠，以“合流渠箱”的形式繼續承擔著片區的排水功能，這也成為廣州市黑臭水體治理工作的重點及難點。

2 廣州市合流渠箱截污系統存在的問題

廣州過去的治水思路，一直是在保留合流制的基礎上，多采用“末端治污”的方式應對水體污染問題。對于合流渠箱的治理，大多采取在渠箱末端設置截污堰或截污閘的形式，旱季的時候將收集的污水轉輸至污水系統，雨季超過截流倍數的合流水則溢流進入水體。這種截污方式帶來3 個方面的問題［1］。

2.1 影響污水系統正常運行

大多數合流渠箱除了承擔片區污水和雨水的排放功能外，還承接著周邊山水、水塘水庫等來水，這些清水通過合流渠箱末端截污設施一并收集進入污水管道，一方面增大了污水處理廠負荷，降低了污水的進廠濃度，影響了污水處理廠的正常運行；另一方面大量的外水涌入污水系統，使得污水干管長期處于高水位甚至滿管運行，擠占了原本污水的轉輸通道，容易引發區域污水溢流問題，影響污水管網的正常運行。

2.2 影響下游水體水質

旱季時，合流渠箱內水量較少，尤其是無上游來水的合流渠箱，污水流速慢，導致污染物大量沉積，一到雨季需開閘時，積存的污染物隨著雨水一起沖刷進河涌，嚴重影響了河涌的水質；同時，雨季河涌水位升高，雖然設置有拍門等防倒灌設施，但實際運行中效果并不好，經常出現拍門關閉不嚴或者損壞等問題，使得河水倒灌進截污系統，導致下游的污水被擠出污水管道，通過溢流口排入河涌，從而影響河涌水質，引發水體黑臭問題。

2.3 增加區域內澇風險

合流渠箱除了旱季作為污水的轉輸通道，雨季更是承擔著行洪排澇的重任。旱季污水和污染物大量沉積在渠箱底部，還會進一步占據渠箱有效容積，減少渠箱過水斷面，增加了區域內澇隱患，從而引發水安全問題。如在對廣州市花都區松園方渠（斷面尺寸為2.2 m×1.6 m）進行摸查時發現，渠箱內淤泥平均深度達50 cm，積存污水深度約為45 cm，基本侵占了渠箱一半的過水斷面，嚴重削減了渠箱的雨季過流能力，影響了區域排澇。

3 廣州市合流渠箱治理思路

合流渠箱作為重要污染源，已經嚴重影響到河涌長治久清和污水系統提質增效目標的實現。因此，自2018 年開始，廣州市開始積極探索合流渠箱的治理模式，先后提出“沿渠截污”和“源頭雨污分流”的治理思路。

3.1 “沿渠截污”治理思路

該模式是在現有廣州市截流式合流制排水體制的基礎上，借鑒前幾輪河涌截污治理經驗，對主渠箱及較大的支渠采取沿渠箱兩側敷設截污管道的方式（見圖1），對沿線排入渠箱的污水及合流管進行截污，在渠箱末端接入下游涌邊截污管或市政截污管，進而拆除末端截污閘，優先恢復渠箱的行洪排澇功能。該模式對于有山水、水庫水等清水來源的合流渠箱，能一定程度上減少外水進入污水系統，對于現狀污水系統高水位、低濃度運行有一定的緩解作用。以廣州市植物園支涌為例，清污分流工程采取沿暗渠兩側敷設截污管道收集沿線污水，取消末端閘的治理手段，工程完成后污水管網外水水量減少36%，水質濃度提高47%，每年溢流污染量減少約177 t（以COD 計），對河涌污染的改善有很明顯的治理效果［2］。

圖1 標準明涌（渠箱）兩岸敷設截污管示意

沿渠截污管的敷設方式需根據渠箱周邊情況確定，一般沿渠箱兩側岸邊敷設，若無條件實施時，也可采取沿渠箱內敷設截污管的方式，但需要注意的是，渠內設置截污管會一定程度縮減渠箱的過水斷面，應考慮相應的補償措施和管道抗浮設計，確保河道行洪不受影響。

合流暗渠（蓋板涵）截污管敷設斷面示意見圖2。

圖2 合流暗渠（蓋板涵）截污管敷設斷面示意

合流暗渠（鋼筋砼箱涵）截污管敷設斷面示意見圖3。

圖3 合流暗渠（鋼筋砼箱涵）截污管敷設斷面示意

“沿渠截污”本質上仍是一種“末端截污”的污水收集方式，雖然恢復了渠箱排清水和雨水的功能，但雨季溢流造成河渠水質反彈的問題依然嚴重。截污管在設計時關于截流倍數的選取也格外重要，截流倍數過小，溢流風險大且容易引發區域內澇；截流倍數過大，旱季污水在管道內流速過小，易產生淤積，影響污水的收集和轉輸。

3.2 “源頭雨污分流”治理思路

由于廣州市具有降雨頻率高、降雨量大、水系發達等特點，現狀截流式合流制排水體制暴露出來的河渠水質反彈問題、排水系統低濃度高水位運行問題、區域內澇問題等依然嚴峻［3］。因此，廣州市在充分吸取前幾輪治水經驗的基礎上，堅定控源截污是關鍵，先后提出在全市開展“排水單元達標”攻堅行動、合流渠箱“開閘”行動，明確以雨污分流為原則，落實污水源頭收集，全面推進443 條合流渠箱整治工作。

“源頭雨污分流”治理模式需要對廣州市現有排水系統進行徹底的改造和優化，通過對排入渠箱內的污水或合流水進行溯源至排水單元，從建筑立管到市政管網進行全面雨污分流改造，從而實現污水入廠、雨水入渠（涌）的目標。這種治理方式確保了流域內雨水、污水系統的獨立性，通過源頭減量、沿程減壓、末端減負、河涌減污多方面作用，不僅可以解決雨季污水溢流對渠箱及河涌水質造成的影響，也能避免雨水倒灌進污水系統增加污水系統的運行負荷。同時，獨立的雨水通道有利于緩解區域水浸問題，提高片區的排澇能力。

以駟馬涌渠箱清污分流工程為例，從水環境方面來看，工程實施完成后可消除雨季提閘導致3.7萬m3積存污水及垃圾進入明涌，保證景觀涌長治久清，改善明涌周邊居民生活環境。從水安全角度來看，工程完成后可實現流域排澇設施正常運行，保證明涌的泄流通道、發揮流花湖的調蓄空間（16 萬m3），能將駟馬涌流域有效應對20 年一遇6 h 降雨195 mm提升到50 年一遇6 h 降雨237 mm，雨水管網重現期由不足1 年一遇提高到3 年一遇，有效減少大北立交、火車站片區的內澇風險［4］。

4 廣州市渠箱清污分流工程設計審查要點

為進一步指導合流渠箱改造前期工作的開展，廣州市水務局印發了《廣州市合流渠箱清污分流摸查設計技術指引》［5］，明確合流渠箱現狀摸查及設計要求，進一步強調了“源頭收集、系統治水、分步實施”治理原則。目前，獵德涌流域、駟馬涌流域等多條合流渠箱清污分流工程已進入施工階段。結合上述工程在方案審查及施工階段出現的問題，提出以下幾點方案設計要點和注意事項，為后續相關工程的設計和技術審查提供參考。

4.1 工程范圍的確定

合流渠箱清污分流工程的工程范圍有別于渠箱流域范圍，渠箱流域范圍是以雨水為主體進行劃分的，也指渠箱匯水面積。而渠箱清污工程主要目的是剝離排入渠箱的污水、實現流域的雨污分流，因此其工程范圍是以污水為主體進行確定的。在方案設計時，應以合流渠箱兩側排污口（包含純污水排口及合流排口）為對象，進行溯源摸查至單體建構筑物，由此框定的渠箱納污范圍即為清污分流工程范圍。

4.2 現狀排水系統的摸查

詳盡且真實的現狀摸查資料是進行渠箱清污分流方案設計的前提。在實際方案設計時，設計人員往往缺少對現狀排水系統運行情況的摸查分析，導致設計方案采取的工程措施無針對性，表面上新建或改建市政污水管能滿足排水單元污水的收集，但由于下游擬接入的現狀污水管滿管或者損壞嚴重，新建污水管收集的污水仍然會在下游溢流排放至渠箱或水體，不能有效轉輸至污水處理廠進行處理，無法實現渠箱清污分流的工程目標。因此，應嚴格按照《廣州市合流渠箱清污分流摸查設計技術指引》落實渠箱流域現狀資料的摸查與分析，明確現狀排水系統存在的問題，有針對性地進行排水單元接駁、市政雨污水管完善、外水引入點清污分流、錯混接點改造、管道修復等設計。

4.3 工程總體方案的設計

合流渠箱清污分流工程方案應遵循“溯源截污、系統設計、污澇同治”的設計原則，以沿線排污口溯源成果為基礎，結合排水單元接駁需求、現狀排水系統分布及運行情況、現狀道路情況（地下管線、交通），合理構建污水管網系統，完善雨水排放系統，以實現流域雨污分流的工程目標。在具體設計時應注意以下幾個方面。

4.3.1 雨污分流設計時應避免“逢路建管”

渠箱流域雨污分流并不意味著每條道路都必須有兩套排水系統，而是應該結合排水單元的接駁需求，充分利用現狀市政排水管網和周邊水體進行設計，尤其是對老城區的合流渠箱進行雨污分流設計時，因其受區域建構筑物、道路交通、地下管線等條件影響，工程實施難度較大，通過優化排水單元內部至市政公共道路雨污水管設計路由，可以減少不必要的公共道路雨、污水管建設，不僅確保工程的可實施性，還避免了資源浪費。

4.3.2 污水收集系統設計要因地制宜

污水主通道的選擇除了具備針對性、可行性及可實施性外，更應便于周邊污水管的接駁和后期的清疏養護。尤其在對渠箱（河涌）兩岸建筑物的污水收集方案進行設計時，應優先考慮將其污水接入市政道路污水管中，不宜排向涌邊截污管，以提高污水收集效率。

除此之外，污水管道應確保其封閉性。在對截流式合流制系統進行雨污分流改造時，還應注意對現狀截污設施的整改，避免工程實施后雨水繼續通過現狀截污設施倒灌至改造污水管中，影響污水系統的正常運行。

由于流域完全雨污分流的工作量較大，結合排水單元的實施條件，對于短期內不具備雨污分流改造條件的排水單元，可以采取保留合流制的臨時處理方式，如廣州的城中村單元。對于這類單元的污水進行收集時，應結合單元現狀合流管納污水量及下游污水管的過流能力合理設計限流管，限流設施的布設不應影響污水系統的正常運行。

4.3.3 雨水系統設計應遵循就近排放的原則

雨水排放方案應充分利用周邊水系，結合海綿城市理念采用下滲、調蓄、邊溝排水等措施，將片區雨水直接排入周邊水體、風水塘或暗渠。部分區域如不具備新建雨水管的條件時，可利用道路坡度，采取地面散排或淺溝等方式將雨水就近排放至下游雨水系統。雨水方案設計除了理順渠箱流域范圍內雨水排放通道，還應該同步解決區域內澇問題。

4.3.4 渠箱排口溯源方案應有針對性

渠箱排口溯源方案應根據排口性質分類設計：針對污水排放口，通過新建污水管將污水改接至周邊公共污水管網；針對合流排放口應向上溯源至單元排口，通過公共污水管網完善及達標單元改造等措施將其改造為雨水排口；針對有污水的雨水排口，通過上游市政管網錯混接改造或達標單元改造等措施將其改造為雨水排口。通過渠箱排口的整治最終消除污水直排問題。

4.3.5 管線豎向標高設計應滿足上下游銜接要求

老城區由于地下空間受限，新建市政道路雨、污水管線標高的確定不僅取決于上游排水單元支管的標高，還受限于下游現狀雨、污水管的標高。所以在方案設計時，一方面，公共排水管網應與排水單元新建管線同步設計，確保單元雨、污水的順利排放；另一方面，管線交叉點或銜接點處應落實各自的標高，確保流域內雨、污水通道的順暢。有條件的情況下，可以通過調整污水分區及管線路由，優化管線豎向設計方案，確保污水重力流排入下游排水分區或者污水處理廠，減少提升泵站或泵井的建設，實現污水系統的節能減耗。

4.3.6 關鍵節點處應細化實施方案

由于渠箱清污分流工程工作量大，涉及范圍廣，關鍵節點的可實施性對管線路由的確定影響很大，如新建管線橫穿河涌、渠箱、地鐵、高速公路、鐵路等重要位置時，應在設計階段就加強與相關主管部門的溝通協調，明確新建管線與此類建構筑物的位置關系，細化此部分內容設計，落實節點施工方案及保護措施，確保管線路由的可實施性。

5 結語

合流渠箱作為高速城市化進程中的產物，其治理效果對于緩解城市內澇、河涌長治久清、污水處理提質增效等方面具有重要作用。廣州市通過末端截污、沿渠截污、源頭雨污分流多種治理思路的嘗試，最終實現將污水收集入管進廠，還原渠箱清水、雨水通道。工程實施完成后部分現有的涌邊截污管、渠箱邊截污管可能會出現空管的情況，下階段可考慮用于初期雨水的收集設計。