基于环境保护理念的城市雨污分流设计分析

崔叔阳

（安徽省城建设计研究总院股份有限公司华南分公司，广东 广州 510000）

0 引言

某市内部含有多条自然河及人工河流，水流由西北向东南排入河流，市内现状建有长度约600km 的主干河道，两岸建有大量合流沟渠。根据城市污水收集率、污水厂进水浓度可知，现阶段污水收集系统依旧存在雨水混流，污水处理厂高负荷、低浓度等问题，超标污染物溢流也使得受纳水体内部生态系统遭受严重破坏，水环境问题日益严峻，在环境友好型社会建设思想推动下，基于环境保护理念视角，开展城市落实雨污分流优化设计至关重要。

1 雨污分流项目必要性

1.1 排水系统现状

项目设计路段现状存在多条污水管及雨水管，但点多面广，地块污水接雨水，雨水接污水等现象较多，使得污水管网混入雨水，导致污水处理厂运营成本高、处理效能低，溢流及问题频发，水环境破坏问题日益严峻。据统计，城区内已建成分流制雨污水管网各为60.1km、61.0km，还存在约33km 的合流收集管渠，整体建成区雨污分流率小于70%，离预期目标存在一定差距。另外，该市已建成的2 座污水处理厂，进水浓度偏低，水量偏大。

1.2 存在的问题

（1）雨污分流与清污分流落实不彻底，依据对雨污水量多周期在线监测，笔者对本案例北片区及南片区的雨污系统平均日流量、COD 日平均浓度等参数具体数值实现预测，详情如表1 所示。由表1 的预测数据来看，整体的运作性能依旧还存在较为明显的上升空间，雨污混接严重，雨水管道旱季存在大量污水问题需重点关注。

表1 基于现实需求考量下的雨污水系统平均日流量、COD 浓度等情况预测

（2）污水处理厂长期处于高负荷、低浓度运行状态，运行效率无法达到预期。根据污水处理厂处理水质水量数据，现有的两座污水处理厂进水浓度分别为218.08mg/L、219.21mg/L，明显低于我国进水浓度标准值291.65mg/L。城市雨污水混流问题使得污水处理厂难以摆脱高承载、低效能运作工况。

2 工程改造设计新思路

在对旧城区雨污分流落实改造设计期间，要首先对地下管线以及建筑内部的排水现状实现细致物探调查，同时，还要基于具体的调查结果，完善整体的改造设计格局，并基于环境保护理念，设置专业储存池及紧急排水管道。通过这种方式，可以合理强化城市排水能力，减少城市内涝问题出现频次，最大化利用水资源，实现环境友好型设计建设目标[1]。

3 改造方案

考虑到本案例雨污分流地点多位于老城区，且整体的基础配套设施完建时间较早，地下管线十分复杂，地下可用空间基本已被完全使用，故而在城市雨污分流设计期间，需严格基于环境可持续保护视角，充分考虑项目实施期间可能对自然、社会环境造成的影响，统筹分析，选取最适宜雨污分流设计及城市改造设计协同发展策略，以综合效能的有效发挥，避免重复开挖作业出现，有效节约成本，提升城市雨污分流设计质量和效果[2]。

本案例北区，虽然大体已经完成雨污分流建造系统，但内部依旧存有错接等问题，且很多混接节点都处于主干系统内部，整体的改造难度相对较高；南区问题则集中表现在合流系统、合流沟渠占比高，管渠检查井破损，渗漏现象的严重，也使得整体的设计落实难度进一步提升。下面笔者将结合案例城市片区具体排查报告，以高效解决区域内多个排水分区问题为目标，详细阐述如何基于环境保护理念视角，优化完善整体的城市雨污分流设计格局。

3.1 市政道路合流系统改造方案

在具体践行合流系统改造期间，考虑到合流系统分流改造会受诸多因素的影响，为此不能仅将关注重点放在新建多品类污水管道及雨水管道上，还要充分基于现实发展特征，以系统评估数据为依据，以管渠破损状况为考虑前提，以城市更新道路发展需要为准则，制定因地制宜的设计方案[3]。

首先对重现期是否满足3 年的管网进行评估，如若满足，则保留原有合流管道当做雨污分流后主雨水管道，并适当新建污水管；如若不满足，则要依据对现实状况需要，判断是保留部分合流管道，将其当作分流污水管道，还是完全废除河流管道，并新建两套分流的雨污管道。其次还要对管线、检查井修复占比是否超过一半开展评判，如破损占比小于50%，则保留原有合流管道，并适当新建分流至污水管道、雨水管道，如若大于50%，则要考虑废除合流管道，并新建分流制雨污水管道。最后还要对道路提升改造之后管道覆土是否超过0.7m 开展评判。如若超过，则保留合流管道，并适当新建分流至污水管道及雨水管道。如若不超，则考虑废除合流管道，全部新建分流制雨污水管道，合流系统分流针对性改造方案如图1 所示。

图1 合流系统分流针对性改造方案

3.2 管位与雨污水收集系统形式选择

不同格局的城市道路，对于管网及雨污水收集系统有着不同的需求。对于城市主干路及支路而言，因道路四周建筑紧挨道路红线，且地下管道会集中位于人行道下方，故而新建排水管道，可适当选取布设在非机动车道下部，严格确保管道与路缘石相差距离大于1.5m；对于巷道这一格局体系，因其四周建筑物都紧邻巷道，且周边多以老旧小区为主，地下空间已基本被完全使用。为此，针对此等格局，落实雨污分流改造期间可重点采用如下两种方式展开：①若可开发空间大于1m，要对现状排水管道实施城市内涝风险评估。如若发现评估效果较佳，则保留使用，并将保留部分当做分流制雨污水收集系统。如若不满足保留条件，要考虑废除全部新建雨污水管道。②若可开发空间明显小于1m，要尽最大可能将现存排水管道设施全部保留，并借助定位修复、局部改造等行为，将其当作分流式污水收集系统[4]。

同时还要具有统筹意识，完善整体的雨污分流系统设计格局，以本案例为例，本案例基于案例市的暴雨强度，优化雨水系统设计布局，以尽可能避免城市内涝等问题出现。本案例对应城市暴雨强度公式如下。

式中：Q——降水现实强度，L/（s·hm2)；P——重现期，a，通常情况下，重现期采用3～5 年；t——降雨历时。

基于对实际需要的分析，本案例设计了降雨预警结构，严格以城市常规流量为依据，对降雨量实现了预警，雨水优化利用系统如图2 所示。

图2 雨水优化利用系统

系统主要包括沉淀池、储水池、预警池，为完善整体的设计格局，沉淀池上方要设置一定规格的进水管道及出水管道，以保障雨水顺利进入沉淀池之后，能够快速在底层汇集，顺利实现雨水沉淀；经由沉淀后，雨水会持续累积，并沿着上方输送管道，向储水池排放。在此时，存在杂质的雨水会沉积在沉淀池底层。为保障工作有序推进，蓄水池上方也要设置一定规格的雨水进出水管道，进口处与沉淀池相连接，而出口处则与预警池相连接，待储水池内部已顺利盛满干净雨水之后，即排向预警池，通过预警池的水位、流量达到雨量预警功效。在此种设计格局作用下，短历时降雨将得到有效缓冲，可缓解城市内涝，实效性显著。

3.3 特殊节点附属设施选择

雨污分流进行期间，常会受上游、下游控制点的制约，使得污水管道标高出现冲突问题，鉴于此情况，可采用交汇井手段，针对性处理交汇方式，可严格依据标高冲突是否可调整作为参考，决定是否新建竖向交汇井，以本案例为例，考虑到案例在具体进行期间标高冲突，无法实现针对调整，故新建多个竖向交汇井。同时，为方便后期维修，还将横穿管道紧靠在检查井一侧。后期经投入使用后发现此等设计格局实用性较强，维修起来十分便利，有着可观的经济价值。

再以多种类雨水排放管道设计为例，本案例基于实际需要，设计了3 种种类不同的雨水排放管道。多元雨水排放管道如图3 所示。

图3 多元雨水排放管道

其中，A 管道负责向污水管道排放合流管中的污水，B 管道负责雨水收集利用，C 管道则负责雨水排放进河流。未发生降雨时，B 管道处于关闭状态，污水会通过A 管道排入污水系统，最终排入污水厂处理；一旦出现持续降雨，则关闭A 管道，开启B 管道，使雨水能够经过B 管道排入雨水利用系统；需注意，如若出现暴雨等较极端天气，发现仅将B 管道开启，难以满足城市排涝需要，则要将C 管道及B 管道同时开启保障多余雨水能够顺利沿着管道实现有序排放[5]。

3.4 庭院出户管接驳

庭院出户管接驳这一工序也属于雨污分流落实的重要一环。在对庭院落实针对性接驳期间，作业人员需严格基于庭院分流实况，实现细致化分类改造。

针对已顺利完成雨污分流的庭院，要充分分析其雨污分流竣工数据，保障出户管与道路顺利落实完相应的分流作业之后，再对接外围雨污水管网，庭院出户管一类的接驳落实如图4 所示；针对已分片区建设完毕具体雨污水系统，但系统仍存在错混接问题的庭院，要充分结合庭院错混接节点设计思路，保证所有改造作业顺利完成后，再封堵截流井内污水截流管；针对那些未实现分流的庭院，相关作业人员需有提前意识，预先在排水系统末端，布设规格与国家标准相统一的雨水检查井位置。随后即可基于雨污分流设计发展需求，快速将庭院雨水系统与提前预留的对应雨水井实现直接接驳操作。

图4 庭院出户管一类的接驳落实

4 结语

综上所述，城区雨污分流改造是一项系统性工作，而本文基于环境保护视角对案例城市雨污分流工程加以研究，并以合流系统优化改造方案落实、管位与雨污水收集系统格局模式设计、特殊节点附属设施设计、庭院出户管接驳针对性设计为切入点，制定的城市雨污分流设计格局，在环境友好型社会建设实施背景之下，能够较好地满足水资源持续利用需要，对城市可持续发展具有一定的参考意义。