旧城改造工程中城市排水规划的探讨

潘龙

(1.成都市新都区水务局，成都 610500；2.成都市新都区水环境治理服务中心，成都610500)

1 引言

目前，随着城市的发展，水危机与水环境污染问题不断加剧，传统的城市排水体系已经无法满足城市发展需求，必须对城市排水体系进行科学规划。关于城市排水规划，其核心目的是满足城市的排水要求，因此，规划应当符合城市排水专项规划以及城市总体规划的要求，规划内容不仅要包括排水体系建设规划，还要考虑到城市长远发展的需求。基于海绵城市理念的城市排水规划可以完善城市排水体系，同时可以实现对雨水的回收利用，对于缓解城市水危机，防治和解决城市水环境污染问题具有积极作用。

2 城市排水概况

2.1 排水现状

某市的排水管网多为早期建设，未形成完善的排水体系，其中，中心城区主截流污水管网仅33.28 km，城市内产生的工业废水大部分由企业自主处理，水质合格后排入河流；城市生活污水以及少部分工业废水经截流污水干管排放至城市污水处理厂进行处理；雨水部分经地面排水口流入排水管网或通过排水明渠就近排放进河流，大部分雨水沿地面四处漫流，影响交通。目前，该市排水体制均为合流制，尚未实现雨污分流，雨水回收利用率极低。

2.2 存在问题

从该市排水体系的现状来看，主要存在以下几方面问题：

1）污水和雨水收集管网不完善；

2）城市生活污水以及工业废水量不断增加，污水处理厂无法满足实际需求；

3）污水处理厂较少，城市部分区域距离污水处理厂过远，直接排放污水，造成了严重的水环境污染；

4）该市污水处理厂的出水标准不高，仅能达到一级B 标准，处理后的污水无法回用。

3 排水体制规划

目前，城市排水体系主要有3 种，分别是分流制、混流制以及截流式合流制[1]。

1）分流制指的是将雨水管网与污水管网分离，污水管网主要负责收集城市生活污水以及工业废水，集中排入城市污水处理厂进行处理；雨水管网主要负责收集雨水，利用一些低影响开发措施实现对雨水的回收利用[2]。

2）分流制的优势在于可以实现雨污分流，减小城市污水处理规模，同时在一定程度上实现雨水回收利用。混流制是目前大部分城市采用的排水体制，根据城市的自然条件、建设情况以及发展规划，因地制宜地选择合流制或者分流制。

3）截流式合流制是在排污口设置截流井，并敷设1 条截流干管，将所有污水截流到污水处理厂处理，达标后排入水体[3]。截流式合流制工程实施快、投资省，能收集初期雨水避免其污染附近水体，缺陷在于当雨量过大时，混合污水仍会污染城市水环境。

城市排水体制规划直接关系到后续排水系统建设，同时对于城市整体规划以及环境治理等方面也具有一定影响，因此，必须合理确定城市排水体制。

从水环境保护以及水资源利用方面而言，城市排水体制选择分流制最为理想[4]；合流制在雨季时会出现混合污水溢流的情况，可能造成水环境污染。

从工程造价方面而言，合流制由于仅需一套排水管网，整体投资较小，但是会导致污水处理规模增加，后期运营以及维护成本较高；分流制需要分开铺设污水管网与雨水管网，初期管网投资规模较大，但是污水处理规模小，后期运营成本较低。

从排水系统维护方面而言，合流制排水管网的排水量与水质受天气影响较大，雨天和晴天存在明显差异，会增加污水处理厂运行的复杂性[5]；分流制排水管网排入污水处理厂的污水量与水质相对稳定，受天气因素影响较小，便于污水处理厂管理。

通过综合对比分析，结合该市的排水管网建设以及远期发展规划，本规划中排水体制采用混流制，即保留原有合流制排水管网，扩建或者新建部分采用分流制；远期规划将对原有合流制排水管网进行改造，在全市范围内采用分流制排水体制。

4 城市污水系统规划

4.1 污水量预测

城市污水量与城市供水量有关，要预测城市污水量，首先，需要预测城市供水量。在该市排水专项规划中采用城市单位人口综合用水量指标预测法与单位建设用地综合指标预测法两种方法预测城市供水量，两种方法的预测结果基本一致，本文选用城市单位人口综合用水量指标预测法。

该城市近期人口52.0 万人，总供水量2.0×105m3/d、单位人口综合用水量为3 840 m3/（km2·d）；城区远期人口预计可达80 万人，总用水量预计达3.80×105m3/d、单位人口综合用水量为4 750 m3/（km2·d）。考虑城市当前发展现状以及未来发展潜力，城市近期单位人口综合用水量取4 500 m3/（km2·d），则近期总供水量为2.27×105m3/d；远期单位人口综合用水量取5 000 m3/（km2·d），则远期总供水量为3.43×105m3/d。

预测城市污水量等于预测给水量与排水系数、普及率的乘积，由此可得：

城市近期污水量=2.27×105÷1.2×0.75×0.8=1.135×105m3/d；

城市远期污水量=3.43×105÷1.2×0.75×0.8=1.715×105m3/d。

4.2 排水系统分区

该市原本的排水分区共有5 个，城市内产生的工业废水大部分由企业自主处理，水质合格后排放进河流；城市生活污水以及少部分工业废水经截流污水干管排放至城市污水处理厂进行处理；雨水部分经地面排水口流入排水管网或者通过排水明渠就近排放进河流，大部分雨水沿地面四处漫流。由于其中两个排水分区的排水体系不完善，仅有少部分地段有排水明渠与排水管道，并且距离城市污水厂距离较远，因此，仅能简单收集部分污水，不仅无法对污水进行处理，而且绝大部分雨水只能沿地表漫流影响交通，无法实现回收利用。针对上述问题，同时结合该市的地势走向以及现有污水管网分布，在本规划中对排水分区进行重新规划，将城区划分为9 个排水分区，具体见表1。

表1 城区排水分区规划表

4.3 污水管道规划

本规划中仅考虑城市排水主干管及次干管，不考虑排水支管的规划。排水主干管按远期2030 年一次规划设计，管径按远期设计流量并考虑总变化系数后确定，主干管根据近、远期的发展分阶段敷设，确定排水管径和具体走向，设计流量按流域分区后确定综合污水量并考虑总变化系数后经计算确定管径。

根据该市排水系统的特点，排水主干管及次干管选择重力流管道。通过对UPVC 管材、钢筋混凝土管以及钢带增强聚乙烯螺纹管材等几种管材进行对比分析，从成本、使用寿命、维护便利性以及排水稳定性等方面考虑，决定采用钢筋混凝土管道[6]。为确保污水排放稳定，减少管道内淤积，控制管道清淤维护成本，本规划中确定排水管道最小管径不小于300 mm，同时应合理控制排水管道埋深以及坡度，具体参数见表2。考虑到排水支管的衔接问题，本规划中确定排水管网起点位置管顶埋深控制在2.8 m，局部地区可视实际情况酌减，排水支管可采用跌水接入或者管顶平接。

表2 排水管道规划参数表

4.4 污水处理厂规划

该市目前仅有1 座污水处理厂，随着城市的发展，生活污水以及工业废水量不断增加，原有污水处理厂已经无法充分满足污水处理需求，必须扩大污水处理厂规模，同时考虑到部分区域距离污水处理厂较远，还需新建两座污水处理厂。具体规划如下：

1）在原有污水处理厂的基础上向北进行扩建，扩建后要求污水处理厂近期污水处理能力不低于1.0×105m3/d，远期污水处理能力不低于1.6×105m3/d，主要负责1~4 号排水分区内的污水处理。

2）在3 号排水分区内新建1 座污水处理厂，要求近期污水处理能力不低于1.5×104m3/d，远期污水处理能力不低于3.5×104m3/d，主要负责5~6 号排水分区内的污水处理。

3）在8 号排水分区内新建1 座污水处理厂，要求近期污水处理能力不低于2.3×104m3/d，远期污水处理能力不低于4.1×104m3/d，主要负责7~9 号排水分区内的污水处理。

5 城市雨水系统规划

5.1 雨水管网规划

按照该市的城市整体规划以及排水体制规划，同时结合各排水分区的实际情况，对各排水分区雨水管网规划如下：

1）1 号排水分区内尚未铺设排水管网的区域铺设雨污分流排水管网，在区内主干道设置雨水截流干管，其余区域铺设支管。

2）2 号排水分区尚未铺设排水管网的区域铺设截流式合流制排水管网，保留区内原有溢流管道，雨水通过溢流管道排放至就近水域。

3）3 号排水分区内老城区尚未铺设排水管网的区域铺设截流式合流制排水管网，新城区尚未铺设排水管网的区域铺设雨污分流排水管网。

4）4 号排水分区内尚未铺设排水管网的区域铺设雨污分流排水管网，在区内主干道设置雨水截流干管，其余区域铺设支管。

5）5 号排水分区内老城区尚未铺设排水管网的区域铺设截流式合流制排水管网，新城区尚未铺设排水管网的区域铺设雨污分流排水管网，在截流式合流制排水管网末端增设截流井。

6）6~9 号排水分区属于新建区域，从长远规划考虑，全部铺设雨污分流排水管网。

综上所述，本规划充分考虑了该市的实际情况以及长远发展需求，结合各排水分区的实际情况，选择了雨污分流排水管网与截流式合流制排水管网两种模式。在原有排水管网的基础上，在扩建区域因地制宜地采用截流式合流制与分流制两种排水体制，在新建区域全部采用分流制排水体制，以实现雨污分流，有效提升了雨水收集效率，减小了污水处理规模。

5.2 低影响开发措施

在城市雨水系统规划方面，除规划雨水管网，提高雨水收集率外，还要基于海绵城市理念，采用部分低影响开发措施，以进一步实现雨水的回收利用，提高城市用水资源利用效率，缓解城市水危机问题。具体如下：

1）透水铺装。在城区非机动车道、人行道以及车流量较少的区域采用透水砖、透水沥青混凝土等材料进行铺装，主要作用是缓解雨季时地面径流量，同时在一定程度上补充地下水[7]。

2）生物滞留技术。主要是在城区内地势较低的区域利用绿化带、公园、绿地等实现雨水的渗透、净化以及回用，其优势在于可以充分利用城市绿化资源，可以实现技术与景观的融合，并且造价相对较低，具有一定实用价值。

3）蓄水池。主要是收集和存储雨水资源，通过相应的技术措施对雨水进行净化处理，实现雨水回收利用，以此作为城市供水系统的补充[8]。蓄水池的设立需要考虑区域实际情况，若无雨水回用需求或者采用的是合流制排水体制，则不宜设立蓄水池。

4）植草沟。主要作用是为雨水提供汇集以及运输的途径，并且兼具沉降、净化的功能，是透水池、蓄水池等设施的补充，部分区域可以与雨水系统配合使用，某种程度上可以起到代替雨水管网的作用。

6 结语

综上所述，海绵城市作为当下城市雨洪管理的新型理念，对于城市排水规划具有重要价值和作用。本文结合该市排水现状，从污水系统与雨水系统规划两方面进行了研究，结合海绵城市理念设计了城市排水规划方案，兼顾了城市当下与长远发展需求，完善了城市排水体系。