平潭三十六腳湖保護(hù)區(qū)農(nóng)村生活污水管網(wǎng)工程建設(shè)與管理研究

劉興

(福州城建設(shè)計(jì)研究院有限公司)

0 引言

三十六腳湖保護(hù)區(qū)位于福建省福州市平潭綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)北厝鎮(zhèn)東北部，距城關(guān)3000m。是省級(jí)自然保護(hù)區(qū)，是平潭人民的“母親湖”。為深入推進(jìn)三十六腳湖保護(hù)區(qū)周邊農(nóng)村污水整治工作，平潭綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)自然資源與生態(tài)環(huán)境局特提出建設(shè)三十六腳湖保護(hù)區(qū)生活污水源頭深度截污和末端生態(tài)凈化工程[1]。

根據(jù)福建省平潭綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)管理委員會(huì)《2022 年第12 次資源生態(tài)領(lǐng)域?qū)ｎ}協(xié)調(diào)會(huì)議紀(jì)要——研究三十六腳湖保護(hù)區(qū)生活污水源頭深度截污和末端生態(tài)凈化工程實(shí)施范圍相關(guān)事宜》，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)踏勘及向村干了解保護(hù)區(qū)周邊村莊污水管網(wǎng)建設(shè)情況，本工程的實(shí)施范圍為三十六腳湖水源地保護(hù)區(qū)周邊紅湖村、湖南村、湖西村3 條入湖徑流和2 個(gè)片區(qū)8 個(gè)行政村，即金井片區(qū)美樓村（路邊靠近湖南村區(qū)域）、山利村、湖南村、北洋村、湖西村、紅湖村、大厝基村和海壇片區(qū)中南村。

1 平潭三十六腳湖保護(hù)區(qū)概況

1.1 項(xiàng)目概況

為規(guī)范污水管網(wǎng)工程的建設(shè)，施工前，進(jìn)行項(xiàng)目概況的總結(jié)與整理。見表1。

表1 污水管網(wǎng)工程概況

除上述提出的內(nèi)容，該工程末端生態(tài)凈化工程包括紅湖村、湖西村、湖南村村內(nèi)3 條入湖徑流，對(duì)應(yīng)的凈化措施3 處。本工程共生成農(nóng)村污水收集工程、末端生態(tài)凈化工程等2個(gè)子項(xiàng)。

1.2 項(xiàng)目建設(shè)條件

平潭縣，福建省福州市下轄縣，地處北緯25°15′～25°45′，東經(jīng)119°32～120°10′。該地區(qū)月最大降水量為553.4mm，日最大降水量為217.3mm，過程最大降水量為426.9mm。

平潭本島溪流短小，洪水來勢(shì)兇猛，但受海潮頂托，也退得快，澇水難以宣泄，澇災(zāi)相對(duì)較為嚴(yán)重。平潭四周環(huán)海，受臺(tái)風(fēng)侵襲，危害較大，每逢夏秋季節(jié)，臺(tái)風(fēng)向我省侵襲時(shí)，平潭首當(dāng)其沖，全島各地均受影響，平均每年有6 次～7 次，最多可達(dá)11 次，其中對(duì)平潭影響較為嚴(yán)重的臺(tái)風(fēng)，多出現(xiàn)在7月～9月。

2 農(nóng)村生活污水管網(wǎng)工程建設(shè)與管理

2.1 污水重力管道與污水壓力管道管材選擇

以上述工程項(xiàng)目為依托針對(duì)其進(jìn)行污水管網(wǎng)工程的建設(shè)，對(duì)于污水管網(wǎng)的設(shè)計(jì)原則為：充分利用現(xiàn)有地形，盡可能減少中途泵站提升，減少運(yùn)行費(fèi)用[2]。在遵循上述原則后，首先對(duì)污水重力管道管材進(jìn)行選擇。表2為常規(guī)管材性能與綜合造價(jià)比較。

表2 常規(guī)管材性能與綜合造價(jià)比較

通過表2 中對(duì)集中管材的比較，針對(duì)上述工程項(xiàng)目，決定采用HDPE 增強(qiáng)纏繞管(B 型)管線，過河段采用鋼管。

預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管有剛度大、強(qiáng)度高的特點(diǎn)，但管材呈脆性，在運(yùn)輸、安裝過程中容易損壞破裂，重量太大，安裝極不方便，但價(jià)格便宜。鋼管為最常用的管材，通常選用Q235B(A3)碳素鋼板制作。缺點(diǎn)是內(nèi)外防腐的要求較高，且鋼管的焊接施工受天氣影響較大[3]。聚乙烯管是一種具有重量輕和耐用性的管材，通過電熱熔連接，使其密閉性更好。通過對(duì)上述多種管材的分析與比較，本工程污水壓力管埋地段管材選用聚乙烯管，管明露段采用鋼管。

2.2 管道水力計(jì)算

在完成對(duì)污水重力管道與污水壓力管道管材選擇后，還需要確定各個(gè)管道的水力參數(shù)。對(duì)于管段平均污水流量的計(jì)算可通過公式⑴得出：

式中：Q－代表管段平均污水流量(L/s)，En代表地塊排水指標(biāo)(L/s·ha)，F(xiàn)n代表管段所承擔(dān)收集的各類地塊面積(ha)。對(duì)于分流制管道最大流量，通過式⑵得出

式中：Qmax代表管段最大污水每秒流量(L/s)，KZ代表總變化系數(shù)。合流制管段流量計(jì)算公式為：

式中：Qz′代表合流制管段流量（L/s），n0代表截流倍數(shù)，Qh代表溢流井以前的旱流污水量，由地塊指標(biāo)乘以溢流井以管段所承擔(dān)收集的各類地塊面積求得（L/s），Qy′代表設(shè)計(jì)雨量（L/s），Qh′代表旱流污水（L/s）。

2.3 農(nóng)村生活污水收集方式設(shè)計(jì)

為了保護(hù)農(nóng)村居住環(huán)境，污水不下滲直排入河，應(yīng)對(duì)農(nóng)村進(jìn)行污水收集，做到不下滲不直排。以下是污水收集設(shè)計(jì)原則和思路。主要是分布于城區(qū)主干道周邊的村莊，村莊污水通過新建污水管網(wǎng)集中收集后，通過重力流或提升泵井接入市政污水管網(wǎng)[4]。對(duì)于人口相對(duì)集中且周邊無市政管網(wǎng)的村莊，新建污水管網(wǎng)收集系統(tǒng)，污水集中收集后就地新建污水處理設(shè)施集中處理達(dá)標(biāo)后排放或就近農(nóng)用。充分考慮污水管道近、遠(yuǎn)期實(shí)施的靈活性，既要達(dá)到遠(yuǎn)期系統(tǒng)的合理性，又要滿足近期的排放要求[5]。針對(duì)每家每戶排污點(diǎn)進(jìn)行摸排，主要包括廚房、衛(wèi)生間，部分家庭擁有洗衣機(jī)的需要摸清洗衣機(jī)的位置是否在衛(wèi)生間，洗衣廢水是否排入衛(wèi)生間下水道，如不在衛(wèi)生間的要單獨(dú)設(shè)管，洗衣廢水也要收集起來，管徑一般為De110～De160mm，管材采用UPVC管。針對(duì)農(nóng)戶庭院的污水收集，可使用圖1 所示的農(nóng)戶庭院污水收集系統(tǒng)。

當(dāng)生活污水和淋浴、洗滌及廚房廢水無法分流時(shí)，后續(xù)須有污水處理設(shè)施進(jìn)一步處理。對(duì)于提供餐飲服務(wù)的農(nóng)村旅游項(xiàng)目生活污水處理，需設(shè)置隔油池，可以大大減輕管網(wǎng)堵塞和動(dòng)植物油排至農(nóng)田、林地、山地等造成的污染[6]。

對(duì)村莊污水的收集，可采用分戶型污水收集系統(tǒng)，如圖2所示。

2.4 污水管道及附屬設(shè)施設(shè)計(jì)

對(duì)污水管道的設(shè)計(jì)，考慮兩種情況。第一種情況：現(xiàn)狀村莊道路較寬，且已建有合流溝渠(合流管道)，本次設(shè)計(jì)擬保留原有河流系統(tǒng)，并將其作為雨水系統(tǒng)，同時(shí)建立一個(gè)新的污水管網(wǎng)系統(tǒng)，如圖3 中（a）所示。第二種情況：村莊巷道極窄，中間存在合流溝渠，將現(xiàn)狀合流溝渠予以廢除，在溝渠底部新建污水管道后上部恢復(fù)溝渠排雨水，如圖3中（b）所示。

結(jié)合農(nóng)村污水管網(wǎng)建設(shè)實(shí)際情況，本工程采用預(yù)制鋼筋混凝土檢查井與塑料檢查井。針對(duì)重力流管道，在泵站前、檢查井中，設(shè)置沉泥井，沉泥井落底深度宜采用0.3～0.5m。對(duì)于穿越現(xiàn)狀河道的污水管道擬采用圍堰施工，對(duì)于穿越規(guī)劃河道的污水管道擬采用大開挖施工[7]。對(duì)于穿越現(xiàn)狀河道的污水管道。圍堰施工難度較大，且地質(zhì)條件允許時(shí)管道擬采用水平定向鉆鋪法施工。

2.5 污水管網(wǎng)管理與養(yǎng)護(hù)

為保證污水管道可發(fā)揮其應(yīng)有作用，新舊鎮(zhèn)區(qū)內(nèi)的管道管理養(yǎng)護(hù)尤其重要。污水管道管理養(yǎng)護(hù)的任務(wù)是：驗(yàn)收污水管道，維修管道及其構(gòu)筑物，并處理意外事故等。管道的清淤疏通主要是保持管道的排水暢通，維護(hù)整個(gè)排水系統(tǒng)的正常運(yùn)作，使用清淤疏通車進(jìn)行清淤疏通；改善通溝效果，提高工作效率。管道的普查是一項(xiàng)艱巨而細(xì)致的工作，是完善城市污水管網(wǎng)的基礎(chǔ)條件。普查的主要內(nèi)容包括管網(wǎng)的分布狀況、管徑、管位、管長(zhǎng)、管標(biāo)高、主干管的現(xiàn)狀排水量及管道的泄漏等情況[8]。由于城市管網(wǎng)現(xiàn)狀較復(fù)雜，管道破裂、泄漏現(xiàn)象會(huì)時(shí)有發(fā)生，因此普查工作就顯得尤其重要，以便于是否對(duì)其進(jìn)行改造提供科學(xué)依據(jù)，從而提高投資的針對(duì)性和準(zhǔn)確性。

3 實(shí)證分析

三十六腳湖主要污染源來源于調(diào)水工程引起的氮磷的直接流入；流域內(nèi)居民的生活污水和生活垃圾的排入；流域內(nèi)分散的畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)生的尿液糞便等滲入土壤或隨降水徑流入庫；農(nóng)田施用農(nóng)藥及化肥隨農(nóng)田排水和降雨徑流入庫；山林和草地土壤中氮磷營(yíng)養(yǎng)隨降雨徑流入庫以及大氣沉降氮磷輸入；沉積物釋放的內(nèi)源氮磷污染。本工程涉及的居民生活污廢水只是三十六腳湖水環(huán)境面源污染的一部分。

三十六腳湖是平潭最重要的水源地，由于三十六腳湖保護(hù)區(qū)周邊農(nóng)村排水設(shè)施嚴(yán)重滯后，污水均未經(jīng)處理便通過明溝暗渠就近排入三十六腳湖，造成水庫的水體受到嚴(yán)重污染，影響城市的發(fā)展和居民的生活。隨著產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，該地區(qū)新增大量污水，若不經(jīng)過處理直接外排，勢(shì)必進(jìn)一步影響三十六腳湖的水源水質(zhì)。

3.1 生活污水管網(wǎng)工程項(xiàng)目清淤設(shè)計(jì)

⑴本次清淤范圍含紅湖村河道（樁號(hào)K0+000-K0+374）、湖南村河道（樁號(hào)K0+000-K0+534）湖西村河道（樁號(hào) K0+000-K0+722），樁號(hào)為現(xiàn)狀河道中心線的樁號(hào)。

⑵本次清淤工程是對(duì)河道現(xiàn)狀進(jìn)行清淤，平均清淤深度為0.5m，應(yīng)保證河底表層的浮泥全面得以清除，局部應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)駁岸結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定程度對(duì)清淤深度進(jìn)行調(diào)整。經(jīng)計(jì)算總清淤長(zhǎng)度1630.0m，總清淤量為3630m3（液下方）。河道無需回填。

⑶本次設(shè)計(jì)中清淤量為暫估，待現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量后，以甲方和相關(guān)單位確認(rèn)為準(zhǔn)。

⑷全河段采用圍堰降水后人工或機(jī)械清淤。

⑸清淤后淤泥人工運(yùn)輸至村莊空地進(jìn)行晾曬脫水，晾曬脫水后再通過運(yùn)輸車到甲方指定的地點(diǎn)。

3.2 工程應(yīng)用效果

按照本文設(shè)計(jì)的方法，進(jìn)行生活污水處理，采集處理前與處理后水質(zhì)樣品，對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，其結(jié)果見表3。

表3 生活污水管網(wǎng)工程應(yīng)用效果 （mg/L）

4 結(jié)論

根據(jù)上述研究，得到如下幾個(gè)方面的結(jié)論：

⑴根據(jù)表3 生活污水管網(wǎng)工程應(yīng)用效果：在進(jìn)行取樣水體中的污染物檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)，進(jìn)水水質(zhì)檢測(cè)結(jié)果不達(dá)標(biāo)，水體中的各項(xiàng)污染物存在嚴(yán)重超標(biāo)問題。將其作為污水管網(wǎng)工程的進(jìn)水展開實(shí)驗(yàn)，并對(duì)污水排水水質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果證明：排水取樣水體中的各項(xiàng)污染物指標(biāo)均符合標(biāo)準(zhǔn)，其中SS、TP降至0。綜合上述分析可知，項(xiàng)目具有良好的社會(huì)效益。本項(xiàng)目實(shí)施后，改善了區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，進(jìn)一步保障三十六腳湖保護(hù)區(qū)的水體安全，促進(jìn)了三十六腳湖保護(hù)區(qū)生態(tài)經(jīng)濟(jì)的長(zhǎng)期穩(wěn)定發(fā)展，符合項(xiàng)目區(qū)內(nèi)居民改善自身生活環(huán)境要求。

⑵為確保工程的順利實(shí)施，在開展相關(guān)研究前應(yīng)明確本項(xiàng)目涉及范圍廣、涉及場(chǎng)站征地?cái)?shù)量多、面積小，與區(qū)政府、鎮(zhèn)政府以及村民征地協(xié)調(diào)工作量大、難度大，業(yè)主單位需提前做好征地事宜。同時(shí)，本項(xiàng)目的實(shí)施，需對(duì)現(xiàn)狀市政道路、村道進(jìn)行破路與恢復(fù)，施工前需提前做好與等相關(guān)部門溝通工作，以避免工程實(shí)施中相關(guān)因素對(duì)其造成影響與干擾。