某寒冷地区的城市排水管网方案研究

王雪峰 郝桂珍 张志刚

河北建筑工程学院城建系

0 概 况

河北省康保县位于张家口市西北隅,内蒙古高原南缘,属张家口市.康保县城区原有排水系统不完善,多为雨污合流.县城大多数街区未设任何排水设施,雨水、污水靠地面径流流入防洪渠.随着人们生活水平逐年提高,城市排水中生活污水所占比例呈上升趋势,大量污水未经处理就经过防洪渠直接排入县城南侧的康巴淖儿湖,使得湖水水质每况愈下,水体生态自我修复能力逐渐下降,野生动植物无法健康繁育.

由于康保县冬季寒冷,康巴淖儿湖冰冻,县城排水最终无法排出,并且由于康巴淖儿湖结冰使得淖集标高增加,最终使污水回灌城区,直接影响人们的日常生活及生产的正常运行.因此,康保县城区排水系统改造势在必行[1].

1 排水体制的选择

排水体制大体可分为合流制与分流制[2,3],我国《室外排水设计规范》规定[4],新建城区宜采用分流制排水体制.而对于旧城区排水改造,一般有两种做法:一是将合流制改为分流制,这是一种彻底的改造方法,适用于旧城区与管网同步改造,城市街道的横断面有足够的位置,便于新管道的敷设.由于雨污分流,污水形成独立的排放系统,有利于污水的集中处理;二是改为截流式合流制,针对老城区人口密度大,街道狭窄,进行完全分流制的改造需要大量拆迁,会给排水系统的改造带来极大的困难,因此可以考虑采用截流式合流制,即在晴天将全部污水截流至污水处理厂,雨天时截流部分雨污组成的混合污水至污水处理厂.

根据康保县总体规划,结合当地特殊的地形条件,并综合社会效益、环境效益、经济效益和可持续性发展等多方面因素,排水体制拟采用雨、污分流制排水系统.

2 排水管网布置原则

城市排水管道的改造要结合城市总体规划进行,使排水管网改造能紧跟城市发展的步伐,既要重视近期建设规划,又要考虑城市远期发展的需要,分期实施;应在详细调查的基础上,充分利用原有的排水管渠,提出经济、合理的分期改造方案,这样可以大大节省工程造价和缩短工期;根据地势起伏特点确定排水分区,尽量顺地势确定排水方向,雨水应以最短路径排至水体,污水应尽量不设或少设泵站;在排水系统改造中,由于现状管网凌乱,施工过程中常常会碰到地下不明管线或构筑物等障碍物,由于排水管道具有不便跨越障碍物的特点,在设计时必须留有余地,适时进行设计变更;尽量利用先进、合理的施工技术,减小施工难度,保证施工进度,从而降低造价.

3 排水管网方案的综合比选

城区排水管网及污水处理厂是河北省康保县排水系统改造的两个主要组成部分.康保县污水处理厂的设计以远期(2020年)的最大污水量(Q=30000 m3/d)为设计标准,污水处理厂出水执行GB18918-2002二级排放标准,即SS、BOD5排放浓度均为30 mg/L.

作为康保污水处理厂的配套管网工程,排水系统设计的好坏直接关系到城市的安全运行及水环境污染治理.排水管网拟采用雨污分流制,管网布置根据地形特点,结合道路规划,提出两种布置方案.

3.1 方案一

该方案排水管道均沿规划道路敷设.城市污水由污水管道系统输送至污水处理厂,经处理达标后排入康巴淖儿湖,以降低湖水污染,改善水环境,提高康巴淖儿湖利用价值;城区雨水由雨水管道系统收集后直接重力排入康巴淖儿湖,不再流入城区,彻底解决城区遭受“客水”灾害的问题.对于县城原有的排洪沟,除了利用其敷设雨水干管外,可将其填埋作为新的规划道路或建设商业(步行)街,彻底改善城区的环境,充分利用土地资源,美化城市.

康保县城区内的排洪沟一直被称为“垃圾沟”、“臭水沟”,平时沟内污水臭气熏天,垃圾遍地,蚊虫肆虐;雨季时则要负担城内城外全部雨水的排除,远超出排洪能力,使得雨水长时间滞留城内,受灾严重.该方案在原有排洪沟下敷设污水、雨水干管,将原有排洪沟改建为道路(或中心商业街).既解决城市雨、污分流排除问题,也给城市环境带来极大改观,同时又可充分利用宝贵的土地资源.考虑到雨水管道只负担城内雨水的排除,需在规划区外修建截洪沟,以拦截规划区外、分水岭内雨水并输送至康巴淖儿湖,因此本方案额外增加了截洪沟的建设费用.

3.2 方案二

为了充分利用县城原有的排水系统,雨水排放以分散就近排放为原则,雨水通过支管、干管汇流就近排入排洪沟内,最终经雨水泵站提升排入康巴淖儿湖.规划建设污水处理厂,将城区污水统一收集,由污水管道输送至污水处理厂,处理达标后排入康巴淖儿湖.

该方案可以充分利用原有的排洪沟,节省了一部分雨水截留干管.然而原有排洪沟处于城区黄金地段,南北贯穿城区,占据了大量宝贵的土地资源.由于平时只有少量污水流入,加之市民垃圾等杂物倒入沟内,在市中心形成“臭水沟”、“垃圾沟”,夏天滋生蚊蝇传播疾病,冬天垃圾堆积,遇风四处飞扬,极大程度的影响环境和市容.雨天洪水较大时,经常出现水淹城市的状况.同时雨水将积累的垃圾和污水、污泥一起冲入康巴淖儿湖,对湖水造成严重污染,导致湖水资源失去价值.

3.3 各方案技术经济比选

各方案主要优缺点见表1.

表1 各方案主要段缺点比较表

3.4 方案比选

根据以上方案介绍,方案一技术经济最优,方案二虽然节约了部分管道的建设费用,但增加了雨水提升泵站的费用,总投资反而比方案一高出87.6%,并用方案一对城市环境的改善具有方案一无法比拟的作用,因此确定方案一为推荐方案.

4 结 语

①康保县城区排水管网建设属于对旧城区的排水改造,考虑到当地特殊的地形条件及现状排水管网系统不完善等因素,排水体制采用分流制排水系统.

②对比选择康保县城区排水管网布置方案,方案一经济上合理,技术上可行,对彻底治理水环境污染,保护地表、地下水资源十分必要,其建成投产后将产生显著的环境和社会效益,促进城市的可持续发展.

③康保县城排水系统改造工程建成后,宜建立必要的管理制度及相应措施,使相关部门切实负责做好城区排水管网维修工作,充分发挥排水设施的作用.

[1]王雪峰,王霞,郝桂珍等.河北省康保县排水工作设计.河北建筑工程学院学报,2009,27(01):31-33

[2]孙慧修.排水工程.上册,第4版,北京:中国建筑工业出版社,1998

[3]张自杰.排水工程.下册,第4版,北京:中国建筑工业出版社,1998

[4]室外排水设计规范.GB50014-2006