美丽乡村建设排水收集管网的设计思考——以北京市某镇为例

■ 王玉双 严国培 任宇婷 付艺伟 高晓凤

当今的美丽乡村建设就是要适应当前的主要矛盾，从发展方式上进行转变，从人们关切的问题上入手。2013年，中央一号文件第一次提出了要建设“美丽乡村”的奋斗目标，进一步加强农村生态建设、环境保护和综合整治工作；党的十九大提出实施乡村振兴战略，明确美丽乡村应按照产业兴旺、生态宜居、乡风文明、治理有效、生活富裕的总要求进行建设；随后，中办、国办印发了《农村人居环境整治三年行动方案》。北京市为了全面贯彻落实党的十九大和中央农村工作会议精神，贯彻实施乡村振兴战略的有关部署，进一步规范和加强农村地区污水收集处理设施建设，提高农村地区污水收集处理能力，促进人居环境改善，实施《实施乡村振兴战略扎实推进美丽乡村建设专项行动计划（2018-2020年）》，全面实施农村地区环境整治，重点推进美丽乡村创建工作，而雨水排除及利用、生活污水治理工程是美丽乡村建设的重要组成部分。

位于北京市城乡接合部的某镇梳理出了第一批实施的美丽乡村建设示范村，项目涉及各村庄为该镇第一批实施的示范村。目前，项目涉及的绝大多数村庄饮水安全能够基本实现，但是排水状况还是整体不容乐观。为了改善此现状，逐步实施农村排水系统的升级改造，化粪池、接户管系统、村外截污系统、污水处理系统等相关工程陆续开始推进或实施。本次村内雨污水收集管网工程是“厂网一体”系统治理的重要组成部分，工程建设完成后可补齐各村排水收集、处理系统的短板，是完善农村排水系统建设的一项重大举措。

一、现状及存在问题

项目所涉及规划保留村、规划过度村及规划搬迁村三种类型，各村庄地形相对较平坦、居民居住分布比较集中，道路交通条件参差不齐，主街道道路较宽，但部分巷道较窄。各村庄的污水来源比较广泛，包括厕所冲厕、洗涤、洗浴和厨房排水。大多数村庄已经建设雨、污水收集管（渠），但管网系统建设不完善，村内部分污（废）水尚未得到有效收集及处理，生活废水仅通过街面泼洒、道路边沟或路面等方式直接排放或就近排入河道，导致农村水污染问题日益严重。

村庄现状道路及雨污水排水现状

经过多次全面而系统的调研，该镇各村已建部分管网存在如下问题：雨污水排水管未经过系统设计或设计不合理，如：管径偏小，排水能力不足，管道经常堵塞，雨季容易形成内涝；管道坡度偏小，水流不畅；各类管道设置高度不合适，埋深浅或存在供水管在雨污水管道下部敷设，且管道基础不符合设计要求；各类管道之间存在私接、混接、错接现象；检查井设置不合理，如支管接入、管道转弯和长距离直管未设检查井；部分村庄管网施工不规范、材料选择不当，造成管道、检查井虚接、漏接、破损漏水、堵塞等情况。合流管道（暗渠）的过流断面尺寸较大、旱季污水流速较低，难以形成连续流，造成沉淀或者淤积；雨季时，在雨水冲刷作用下雨污水混合污水及沉淀物外溢流污染严重。

二、排水收集管网工程设计及思考

（一）工程设计

项目设计内容为某镇实施美丽乡村建设的各村庄街巷内的雨、污水收集管网。该镇域存在规划保留村、规划过度村、规划搬迁村三种类型的村庄，各村庄在设计伊始时并无村庄规划，美丽乡村规划编制与排水工程设计工作同步推进，设计与规划承担单位及时对接与反馈，使排水管网工程规划和设计均更具有技术可行性、经济性合理性和可实施性。

根据不同的村庄性质、排水需求、各村排水收集系统的现状、地形地貌条件、道路布局、环境保护要求、各村排水收集管网实施难度等情况，本着因地制宜、一村一策、科学合理、经济高效的原则，进行本次新建或完善村内雨污水收集管网系统设计工作，与村庄其他相关工程配合，以期最终实现“雨污分流、小雨不积水、大雨不内涝、污水不露天、不积存、不横流”的目标。

具备雨污分流条件的村庄采用雨、污分流排水系统，对现有排水管道进行改建或新建。原合流制排水系统的合流管道作为雨水收集管，新建污水收集管道；原分流制排水系统复核其排水能力，根据实际情况对其进行改造或新建。优先利用村外截污工程新建截污管道，收集的污水就近接入村外截污管道，雨水就近排入周边水系。雨水排水管网在满足排水需求的前提下，充分利用现有雨水管、合流管或雨水边沟等排除设施的基础上完善雨水排除管网，确保解决部分村庄存在的内涝问题。对暂不具备雨污分流条件的村庄，采用雨污合流制排水系统、村外截污的方式建设合流制排水管网，通过截流、调蓄、处理相结合的方式，调高截流倍数，加强对初期雨水的污染防治，减少合流污水造成的污染，为居民排污创造良好基础条件。进入截流干管的污水（合流污水）送到下游污水处理厂集中处理，此部分设计不在项目内。

排水收集管网工程造价控制是本次设计的重点之一，应全面考量影响工程造价的各项因素，合理确定管网工程设计规模，确定技术可行、经济合理、实施性强的技术方案，为政府部门决策提供充分有利的技术支撑。由于各村庄排水现状存在的问题及实施条件不同，各设计的工程投资设计内容略有差异。总的来说，项目在排水管道设计时充分考虑管材管件、附属建（构）筑物、管道埋深、基础换填、管沟开挖支护、施工降水、现状管线拆改、现状雨水管线疏浚、穿越道路时的道路破坏与恢复或顶管施工等费用，据统计项目各村庄的排水管线单延米造价1500元～2500元。

村内雨水沟

村外排水沟

（二）设计思考

1.统筹考虑设计方案

排水管网设计时应从排水管网系统方案确定、设备材料采购、排水管道施工及运行管理等全生命周期统筹考虑制定设计方案。农村污水具有很多与城市污水不同的特点，例如普遍具有水量小、水量变化大等特点，排水管网设计时应充分考虑农村污水特点开展工程设计工作。

2.重视基础资料收集

排水收集管网工程设计时进行全面细致地现场摸排并获得一手资料，对于后面设计工作的顺利开展尤其重要。对收集到的设计基础资料应进行仔细研读、深入评估，找出现存问题，结合项目整治目标，本着以问题和目标双导向的原则开展排水管网工程设计工作。

3.排水管网系统方案及定线

在排水管网系统方案确定时应充分考虑项目区地形条件、区域道路布局、工程实施特点、排水流向、水系分布、管线接驳及实施条件等多种因素，尽可能地在现有排水设施的基础上实施小改动，按照接管短、埋深合理、尽可能利用重力自流排出的原则布设雨污水排水收集管道，不能重力自流排出的雨污水，充分考虑重力流与压力流组合收集、负压真空收集等几种收集方式的优缺点和适用性，经过技术经济比较确定雨污水的排除方式。项目由于地形相对较平坦，可以实现重力流排除雨污水的以自流方式排除，针对无法实现重力流排除的建设雨水提升泵站，为了防止内涝问题可采雨水提升泵站方式压力流排除雨水。

主干管网系统宜尽量避开村庄的主要通行道路，管线施工做到一次开挖、次序填埋、同步回填，减少重复工作量和基建投资，尽量减少管道施工对现有农村交通的不良影响。另外，在敷设干管应尽量避开房屋密集区域，并注意与房屋保持一定安全距离。

4.排水管线高程设计

管道埋深与工程造价、施工难易程度与施工周期等直接相关，所以管线高程总体控制与协调尤为重要，是排水管网设计的重点。项目排水管线高程设计满足相关规范要求，有压管让无压管、小管让大管、支管让干管；充分考虑防止路面荷载与冬季低温环境破坏或导致排水不畅。在设计过程中以本区域最大冻土深度为基准，综合考虑排水去向、关键控制节点与起点埋深、道路高程及防冻的要求等多种因素，在保证管线敷设安全、顺利排水的前提下科学合理地确定各管道埋深，降低施工土方量及节约提升动力费用，最终实现工程造价的经济性。

5.污水（合流制）排水管管道接驳

污水（合流制）排水管设计时要充分考虑与接户管、现有排水管和村外截污管道的衔接问题。一般的排水管网系统包括接户系统和户外收集系统，项目排水管道设计时仅包含户外收集系统，在村民户外接户管附近预留检查井，方便出户管接至本排水系统内。

项目设计中考虑充分利用既有且排水功能良好的现有管道的排水能力，这就存在既有管线和新建管线的衔接问题。在管线排查过程中就应对其输送介质、埋深、管材及附属构筑物、建设年代、运行状况等进行全面细致的排查和了解，防止出现混接、错接等现象。在满足排水顺畅及下游截污干管接管双重需求的前提下，各村内污水（合流制）排水管道设计埋深按宜不超过3m进行设计，尽量减少管道埋深来降低施工难度及工程投资。

6.管径的确定及管材选择

农村污水普遍具有水量小、水量变化大特点，日变化系数在3～5之间，且夏季变化大于春（秋）大于冬季。应充分考虑当地的经济条件及卫生设施的完善程度，结合规划选用合理的用水定额和污水变化系数，从而确定合理的污水管管径。雨水（合流）管道管径的确定应充分考虑雨水收集范围及雨水重现期，合理划分雨水排水分区，规划保留村雨水管道重现期按3年而规划过度村按1年、降雨历时20min来确定雨水管径。合流管管径的确定应避免淤积，有条件的村庄采用雨污分流制或管沟结合方式排除。

排水管管材选择合理可有效降低管网工程投资，保障排水管网运行稳定。结合当地实际情况，选择具有足够的强度、水力条件及密闭性好、耐腐蚀、抗冲刷、基础简单、接口方便、经济合理、施工及维护方便的管材。

7.附属构筑物的选择

项目排水管道附属构筑物涉及检查井，在检查井的设计时综合考虑了混凝土检查井、塑料检查井及模块式检查井的优缺点以及项目村内实施条件，在村内主街道采用模块式检查井，在巷道内采用施工周期短、占地面积小、密封性好的塑料检查井，最大程度地减少施工对村庄居民生活影响。另外，由于检查井深度较深，应充分考虑安全问题，在检查井内配套设置防坠网。

8.防止二次污染问题

项目合流制排水系统中雨水口的设置充分考虑有效的污染防治措施，例如采用防臭雨水篦子且尽量远离村民住宅门口等多种方式减轻环境空气污染问题。

9.提高民众参与度、加大宣传力度、实现监管并重

方案设计前充分与当地村民进行沟通，了解排水管网现状存在的问题，在方案设计时充分考虑村民的合理诉求。采用各种手段加大宣传力度，调动村民的主观能动性，积极主动参与到排水系统的日常维护中来，提高村民的参与度与获得感。

与此同时，应充分考虑管理机制与体制，本着“三分建、七分管”的原则，建立长效管护机制及责任制；落实专项资金，加强管网及附属构筑物的日常尤其是汛前的检修与维护，定期检查、疏浚，发现问题及时处理，发现堵塞立即疏通，确保各排水设施运行良好、充分发挥其排水作用。