城镇排水系统设计与运行中相关问题探析

付民

排水系统如城市的命脉，保证其正常运转，对于提高人居环境、改善民生、维持城市的正常秩序有着重要意义。而传统规范设计的排水系统，在实际运行中往往难以达到预期效果，如：雨水口设置不合理、收水不理想，检查井构造不便于维护作业，污水管道维护维修时不便于断流和分流导流，污水中水回用率低等。笔者就改进排水系统设计与运行中的热点问题与大家进行探讨。

一、雨水系统设计与运行改进

（一）雨水收水口的改进

地面径流雨水快速进入管道排除的前提是，能有效、足量、及时收进雨水口。雨水口的型式主要有平篦、立篦、联合式平立篦结合三种。平篦水流通畅，但易被杂物堵塞，影响收水能力；立篦不宜堵塞，但边沟需保持一定水深；联合式兼顾平立篦优点，应优先选用。

雨水口的布置应考虑以下因素：应根据地形及汇水面积，结合道路纵断面设计高程布置，考虑30%的堵塞系数，认真核算路面竖向设计高程，确保将雨水口布置在低洼处；对于低洼和易积水地段，雨水径流面积大，径流量较大，为提高收水速度，需要适当增加雨水口数量，最好采用连续多篦的“线形”收水井；对于道路纵坡较大路段，尤其是下穿立交桥的引道处，采用平篦雨水口收水，且形成“线形”收水井；下穿立交应保证其独立的出水系统，桥头增加雨水截流与分流设施，考虑20%的客水汇集量，以分流客流雨水；为减少平篦雨水口被杂物堵塞，安装要有一定倾斜角度，4度为易，坡向路边侧；为提高收水效果，应优先选用平立篦结合的联合式雨水口，且道路两侧的路平石（路缘石的一种）应向外有3CM坡度，以形成边沟；雨水口下面应设30～50CM的沉淀池，以避免泥沙杂物进入管道。

（二）雨水管道淹没出水口的改进

一是城市雨水管道入河出水口应尽量高于或等于排放水体的设计水位，可采取减小管道坡度、管道浅埋加固处理、调整城市竖向规划等措施来实现；二是若出水口不得已低于排放水体水位时，应考虑水位顶托的影响，核算淹没出水的排水能力，在排水管道上下游水面高差大于或等于淹没段水力坡降时，淹没段的排水能力才能达到设计要求。当不满足时，应考虑加大淹没段管径，甚至根据地区重要性，在入河口处建设抽升泵站（或配备液压式移动泵站）和止回阀。其中泵站的抽升能力按相应雨水系统管道设计汇水量的50%计算，在降雨时一方面通过管道自流排放，同时也通过泵站抽升强排，既可大大节省泵站投资，又可缩短低洼地段积水时间。

（三）在适当位置铺设雨水系统之间的连通管

根据不同规划汇水面积，城市内的雨水管道往往建成几个各自独立的排水系统来排除雨水，各系统之间互不连通。但是根据实际经验，由于雨水管道各系统的汇水面积、集水时间均不相同，因此高峰流量不会同时发生，其中有的排水系统处于满负荷运行状况，同时也有的排水系统处于非满负荷运行状况。为充分发挥各系统的排水能力，减少地面积水时间，可在相邻两个系统之间的适当地点设置连通管（其前提是相邻系统、管道高程接近，如其中一雨水系统的支线管道起点与另一雨水系统主线连通等），通过连通管可相互调剂水量，达到改善排水状况的目的。

（四）在积水严重路段临时增设直通污水检查井的雨水口

在暴雨量集中的北方城市，除通过雨水管道正常排放外，为加速积水严重路段排水速度，防汛排水管理部门常采用打开污水井盖，通过污水泵站抽升，强行排水（这部分水不进入污水厂，通过污水泵站的事故排放管道，排向河道）。虽然效果不错，但在一片汪洋中，因看不到已开启的井盖，给行人、车辆及防汛人员自身带来安全隐患。可在积水严重路段设置专用收水井，直通污水检查井，不与雨水管道沟通，既可避免非降雨时因河道顶托河水倒灌进入污水管道，又达到排除汛期路面积水目的，同时也避免了人力开污水井盖排水的安全隐患。但要特别注意，随积水点治理工程的实施，在汛期积水问题解决后，必须封堵或废除上述雨水口。

（五）合理铺设住宅区的雨水系统

出于节省投资目的，多数庭院和住宅区不建设雨水排水系统，其雨水经地面径流至市政道路上后，才经雨水口进入雨水管道，这样要经较长时间。由于院内径流雨水的汇入，增加了道路上雨水口的额外收水量，延长了泄水时间，易导致路面积水。为解决该问题，应进一步改进规划设计，科学合理的建设小区内的雨水系统。根据经验，楼长在50米以内的、面积不大于1000平方米的、只有1栋建筑的庭院，可不铺设雨水管线，超过1栋楼的庭院必须建设雨水系统。城市排水管理部门可将其作为对小区核发《排水许可证》的一个必要条件来执行。

（六）加快雨洪资源利用系统的推广应用

近年来，随着城市不透水硬化面积的大量增加，雨水径流系数增加较多，大量径流雨水一方面对城市雨水系统排水能力带来考验，另一方面给城市防汛带来较大压力，同时也浪费了宝贵的雨水资源。雨洪资源利用已是成熟技术，关键是如何推广利用，如，政府可出台政策强制厂矿企业、大型公共建筑、成规模的小区建设雨水利用系统，城市建设中应多建设下凹绿地系统，多采用渗水型路面与人行道结构，建设地下储蓄池，利用河流湖泊储蓄雨水等，使雨水排放、入渗以及储蓄利用三者有机结合起来，达到补充城市杂用水、涵养地下水、消减城市洪峰的目的。

二、污水系统设计与运行中的改进

（一）检查井构造的改进

传统检查井做法都将井内爬梯安装在检查井内进水管口正上方，不便于穿竹片或高压水带。为便于作业，应将爬梯也就是检查井的井壁直墙（相切点）设在垂直管道方向线的一侧，相应的防盗检查井盖开启方向，应位于爬梯的另一侧；在管道交汇处以及直线段每隔150米左右的检查井井底应设置30～50CM的沉泥井；在用户管道与市政管道产权管理分界处设置标识检查井。

（二）在适当位置铺设污水管系统之间的连通管

即使在同一污水厂收水系统范围内的污水管网，随不同道路，布置不同的一、二、三级管网（即总管、干管和支管），其中不同管道系统之间的支管与支管、支管与干管之间是互相不连通的，有的支线管道分流点之间可能就只有40M距离。在实际运行中常出现，有时上游管道已修建需要投用排水，但下游管道尚未建；有时因管道堵塞造成污水漫溢或在对管道进行维护改造时，需要将上游污水导流至下游，或分流至相邻另一污水管道系统；有时各污水厂之间需要合理调度分配水量或在事故时互相调剂水量。这都需要在适当位置设置污水管网系统间的连通管（如相邻管道系统支线与支线间、支线与主线间、污水厂事故排水管道与另一污水厂管道系统间等），形成环状管网，可解决上述问题。对于污水甩线，应根据实际需要预留，其长度应甩出道路红线，支线端应设置检查井，以减少日后破路和便于用户接管。

（三）铺设污水厂进水总管复线

污水厂一般采取总体规划，分期建设的原则，其进水总管一般只有1条。在污水厂二期扩建工程运行时，需要断流原有1条进水总管，以接通扩建工程的进水管；另外在原进水总管出现事故抢修时，也需要断流上游来水，这样都会造成污水处理厂停运的重大事故。为解决这个矛盾，可通过铺设污水厂进水总管复线，并通过设置阀门井相互切换来解决。

（四）在适当位置设置闸槽井

污水管道中的流量和流速都较大，有的检查井内的水位较高，在管道维护作业或户线接管施工时，需要将管道内的水位降低或断流。采用编织袋、胶囊等措施封堵上下游检查井，有时还需要把带盖板的检查井上部挖开，影响交通、效率低、危险大、效果不好、困难较多。为便于维护作业，可在污水管道交汇处、转弯处或直线段上每隔200M左右距离处设置闸槽井。管径小于D800mm，可设置成井下操作的蝶阀井（必要时人工用工具开启，地面上为正常井盖，不影响交通）；管径大于D1000mm，可设置成闸槽井，并适当加大间距，通过增加管道转弯，将其设在隔离带、绿化带及人行道上，以便于管理及无碍交通。新旧管道衔接处也应设置闸槽井，并铺设甩线。闸槽井起到关闭待建管线（甩线）的作用，避免了已使用管线内水位高，无法与待建管线衔接的问题。淹没出水的雨水管道入河口处也应设置闸槽井，以便于疏通作业。

（五）泵站集水池有效容积和最低水位线的确定

对于旧排水泵站改造，如原有集水池容积不变，考虑到随着城市的发展，污水排放量会相应增加；随着城市雨水实际径流系数的增大和汇水面积的增加，雨水泵站的收水量也会增加；另外，在暴雨量集中的北方城市，为加速雨季路面积水的排除速度，往往采取打开污水井盖的措施，通过污水泵站抽升，强行排除，可见污水泵站也担负着雨水的抽升任务。因此，要求改造后的泵站抽升能力要有较大提高。如何解决原集水池有效容积偏小问题，有两种办法：①考虑雨污水泵站实际运行中，集水池内水位长期高于设计最高水位，高于管顶很多，进水管道属于受压情况，因此计算集水池的最高水位时可以高于雨、污水管顶，也就是高于原设计最高水位，但要复核，控制最高水位不得使管道上游地面冒水；②《室外排水设计规范》中规定的，污水泵站集水池的有效容积，不应小于最大一台水泵5min的出水量；雨水泵站集水池的容积，不应小于最大一台水泵30s的出水量，是按人工操作所启动时间而要求的，随着水泵技术、自控技术的进步，其有效容积可减小。对于新建排水泵站，其集水池有效容积确定时也应考虑上述因素。由于潜水排污泵的诸多优势，近年来被普遍采用，但由于潜水排污泵的电机不能在露出水面时运行，故泵站集水池最低水位应该根据电机允许露出的水面高度确定，或者要求潜污泵采用带冷却水套的电机。

（六）污水处理厂的规模和效率问题

城市污水集中处理，便于管理、运行成本低，但是所铺设的进出水管道距离长、埋深大、投入大，在污水厂建成后几年内，由于收水量不足，造成设备闲置浪费，且经深度处理，中水回用时，所铺设中水管线线路长、投入大，不便于推广利用中水。因此，应采用集中与分散相结合的方式建设污水处理厂。在居住区集中或有集中工业大用户时，为便于中水利用，可在排水量为2～3万m3/d时建设1座分散式污水处理厂。目前我国污水厂已由全面建设期进入运营期，除加强监管正常运行，保证出水水质达标外，为避免大量剩余污泥带来新的污染，现有以及新建污水厂应选择合理工艺，尽早建设污泥处置场，短期建不成的应预留污泥处置用地。

（七）排水体制的确定

《室外排水设计规范》中规定，排水体制的选择，应根据城镇和工业企业规划、当地降雨情况和排放标准、原有排水设施、污水处理和利用情况、地形和水体等条件，综合考虑确定。同一城镇的不同地区可采用不同的排水制度。新建地区的排水系统宜采用分流制。

实际运行中，虽然多数城市的新建地区采用了雨污水分流制，但由于管网不完善、下游无出路、加上管理难度大，致使一些小区、单位及沿街商户将污水就近接入雨水管道。甚至为解决污水漫溢问题，排水管理部门不得不将污水人为接入雨水管，因此雨污水混流现象普遍存在且严重。鉴于上述因素，为提高污水收集率和处理率，减少水体污染，各地要根据实际情况采取分流制、合流制、截流式合流制并存的排水体制。一方面通过在雨水管道入河口处修建截流井和截污管，达到尽快收集、截流污水的目的；另一方面通过加快完善雨污水管网建设步伐，力争污水管网100%覆盖，以进一步做好雨污水分流改造工作。

参考文献：

[1]秦卫峰、张志军.基于北方平原城市特点的雨水系统优化设计[J].中国给水排水，2008（22）：38-41.

[2]张志军.邯郸市排水系统运行状况分析[J].中国给水排水，2009，（4）：15-18.

（责任编辑：李利）