佛山市三洲片区排水管网提升修复方案分析

谭伟浩

(佛山市高明区西坑水库工程管理处，广东 佛山 528500)

随着城市化建设快速发展，老旧排水管网已无法满足现状的排水需求，导致区域内雨污水淤积，严重影响到城市的面貌和居民的正常生活，因此，进行排水管网提升改造工程是十分必要的[1-3]。

1 排水系统现状

工程研究范围为：佛山市高明区三洲片区(工业园片区+旧圩片区)，面积19 km2。

根据统计，三洲片区现有排水管渠共计124.79 km，其中：雨水管渠77.28 km(含2018年后建成的2.90 km)；污水管总长39.80 km(含2018年后建成的16.50 km)；合流管总长7.71 km。

1座污水处理厂：中心城区第二污水处理厂，规模3万m3/d。

1座污水提升泵站：8#污水泵站。

2座雨水排涝泵站：三洲北站、三洲南站。

1.1 污水系统现状

三洲片区目前雨污合流制和雨污分流制并存，新建排水管网采用雨污分流制。

现已形成3条污水主干管，分别为：

上良片区→高明大道南侧(兴创路以西)→兴创路→三和路→海天大道-三和路交叉口处截流井→三明路-兴明路交叉口截流井→兴明路沿河干管→污水厂。

高明大道(北侧)、兴创路以东→高明大道2.4 m×1.7 m合流箱涵排口处截流井→污水厂。

碧桂路、百灵路→濠景路→8#污水提升泵站→污水厂。

片区内生活污水、生产废水经污水(合流)管输送至3条污水主干管，最终均输送至中心城区第二污水处理厂处理排放。

1.2 雨水系统现状

三洲片区目前雨污合流制和雨污分流制并存，新建排水管网都已采用雨污分流制。 雨水管网存在三条主干管，分别是：

海天大道东西两侧分布2400 mm×1800 mm雨水箱涵，自南向北收集工业园范围内雨水，最终排入三洲大涌。

高明大道北侧2400 mm×1700 mm雨水箱涵与南侧DN1500雨水管道，自西向东收集转输沿线雨水，最终排入三洲大涌。

百灵路1600 mm×1000 mm雨水箱涵收集转输三洲旧圩范围内雨水后，自西向东排入三洲大涌。

三洲片区范围内除孔堂渠流域雨水就近排入孔堂排洪渠外，其余雨水大多经三条雨水主干管转输排放至三洲大涌。

2 排水系统体制分析

2.1 合流制排水系统

合流制排水系统在合流沿岸建造截流干管，同时，在合、截流干管相交前(处)设置截流井，并在截流干管下游设置污水厂。

2.2 分流制排水系统

分流制排水系统是将生活污水、工业废水和雨水分别在两个或两个以上各自独立的管渠内排除的系统。

2.3 排水体制的比较

几种排水体制综合因素比较详见表1。

表1 各种排水体制综合因素比较情况

通过各种排水体制的综合因素比较，可看出各种排水体制各有利弊。

2.4 排水体制比选

三洲片区目前排水系统以合流制为主，大部分区域内道路下虽建成雨污水两套排水系统，但管网错混接严重，部分区域接驳口混流严重，部分重要雨污水干管之间存在连接管，三洲片区排水采用原有排水管涵收集生活污水、废水、雨水后，晴天及小雨天输送至污水处理厂处理，暴雨天气排入现状河涌，导致三洲大涌局部存在黑臭，环境与周围景观极不相称，严重影响了居民的生活质量和城镇环境。

根据三洲片区现有排水体制分析，决定三洲片区新建区域应采用完全分流制；对于已形成合流制的建成区，应进行截流式合流制改造，并结合城市建设逐步改造成完全分流制。

3 市政排水管修复方案分析

3.1 管道修复方案比选

目前，我国排水管道的修复大多采用开挖后重新埋管的方法，由于非开挖技术不影响交通，使用越来越广泛。

现对两种管道修复方法进行比选，详见表2。

表2 管道修复方法比较情况

对比两种方案，鉴于非开挖管道修复技术的优势，近年来投资在排水管道、供水站和天然气管道革新的经费有了很大的增长，考虑到本次修复管道均为2015年以前的老旧管道，且管道均处于车流量大的主干道上，建议根据道路实际情况，采用开挖管道修复和非开挖管道修复两种形式。

3.2 污水量预测

本工程项目包括三洲片区、沧江工业园片区及三洲旧区，根据片区用地规划，采用分类用地用水量指标法对规划区最高日用水量进行预测，详见表3。

表3 分类用地法用水量预测情况

三洲片区最高日用水量为10.32万m3/d。

(1)近期污水量。近期日常用水量主要由居民生活用水、工业用水、市政公共设施用水等组成。佛山水业集团高明供水有限公司提供的规划片区服务范围 2020年日均供水量为 4.48万m3/d，取用水量日变化系数Kd=1.3，污水排放系数取 0.9，最高日污水量为5.25万m3/d。综合考虑服务片区的发展趋势，近期污水量按5.25万 m3/d 计算。

(2)远期污水量。城市污水量按城市综合用水量(平均日)乘以城市污水排放系数确定。日变化系数Kd=1.3，污水排放系数取0.9，远期平均日污水量为 9.29 万 m3/d、最高日污水量为12.07 m3/d。

3.3 管道水力计算

污水管道系统的设计参数以国家有关规范和标准为依据。

(1)设计流量。设计流量确定应考虑污水量的总变化系数Kz，如式(1)。

Qz=Q×Kz

(1)

式中：Qz为设计流量，m3/s；Q为污水流量，m3/s；Kz为污水量总变化系数。

污水量总变化系数Kz参照规范中生活污水量总变化系数。详见表4。

表4 污水量总变化系数

(2)设计充满度。管道的设计充满度按分流制污水量的非满流计算，最大设计充满度采用《珠海市排水管网建设技术指引》，本工程中不同管径的设计充满度见表5。

表5 污水管最大设计充满度

(3)设计流速。排水管计算如式(2)：

(2)

式中：V为流速，m/s；R为水力半径，m；i为水力坡度；n粗糙系数。

在设计充满度条件下的最小设计流速为0.6 m/s。干管起始埋深一般为2.0 m；途中最小覆土厚度≥0.7 m，对于局部<0.7 m管段需要进行加固处理。

(4)设计坡度。 最小设计坡度原则上应符合《室外排水设计标准》(GB 50014—2021)。见表6。

表6 不同管径的主要设计坡度

3.4 管材选取

各种管材各有优缺点，目前国内市政排水较为常用的钢筋混凝土管、增强聚丙烯(FRPP)模压排水管、内肋增强聚乙烯(PE)螺旋波纹管、球墨铸铁排水管的技术经济比较，见表7。

表7 常用排水管材性能比较

排水管道的选择既要考虑节省投资、又要考虑管材性能、供货和施工方便、工程建设进度等因素。设计推荐采用的管材如下：

根据管材比选及工程周边道路污水管管材的选用情况以及工程建设情况，目前市内市政排水管常用Ⅱ级钢筋混凝土管，故排水重力管均采用Ⅱ级钢筋混凝土管，橡胶圈承插连接。

4 结 论

根据佛山市三洲片区现状排水管网的实际情况，从管道施工方式、排水体制等方面对管网提升改造方案进行初步分析，认为在工程改造实施过程中可根据周边情况采用开挖、非开挖相结合的施工技术，逐步将排水体制改造成完全分流制。通过对污水量预测分析和管道材料比选，认为排水重力管均采用Ⅱ级钢筋混凝土管，橡胶圈承插连接具有较好的经济性。