河网型黑臭水体截污设计思路的探讨

李湘溪

（广东省建筑设计研究院有限公司，广东广州 510010）

0 引言

目前我国水体污染形式严峻，根据“全国城市黑臭水体整理信息发布”平台公布的信息显示，截至2016 年4 月15 日，在全国295 座地级及以上城市中，有超过七成的城市存在黑臭水体，在全部黑臭水体中，河流数量占比最高达86.1%[1]，其中控源截污应作为城市水体综合整治的优先措施，需建立完善的污水截流与收集系统[2]。因此研究河网型河涌的截污工程对于黑臭水体防治具有较大意义，本文以广东省某市河网型黑臭水体的截污工程为例，以近期保障旱季污水不溢流，远期达到清污分流效果为目标，探索了一条适合河网型河涌经济可行的设计思路，为后续工程实施垫底了可靠的理论依据。

1 区域概况

本项目涉及58 条黑臭水体整治的民生工程，项目总体治理任务繁重，工期紧张。需治理的河涌A、B、C 是位于某市市辖区交界处，其中河涌B 和C 为断头河涌，其末端均与河涌A 相连，河涌A 上下游与其他河涌相连。3 条河涌平均宽度为10～15m，长度在0.8～1.5km，现状水质均为劣Ⅴ类，周边均有可接驳的现状市政污水管网。

2 设计目标及原则

2.1 设计目标

根据建设单位要求，近期工程需实施后能尽快实现河涌旱季消黑消臭，满足断面考核要求，远期工程实施后能满足彻底解决雨后返黑返臭现象。

2.2 设计原则

根据业主要求、相关规划及现状条件，本工程的设计原则如下。

（1）应根据溯源成果，将属于同一污染源区域河涌纳入同一工程子项，共同设计、推进和实施，达到节省投资、简化建设流程、缩短建设周期等目标。

（2）工程设计方案采取近远期结合，分步实施的原则。结合工程实际情况，在近期不具备永久方案实施条件的地区，采取过渡方案，待实施条件具备后实施永久解决方案。

（3）严格执行国家的现行法规和规范，在满足功能要求的前提下，提供优选的设计方案，保护生态环境及水资源，实现经济效益和社会效益最大化。

（4）截污方案应复核截污的水量对接驳污水管及末端处理厂处理负荷能力的影响。

3 设计要点

结合项目实际情况和现状资料，方案设计重难点、技术路线、污染源分析、重要设计参数的选取、截污方案设计、远期工程衔接均是该工程的设计要点。

3.1 设计方案重难点

（1）市区河涌直排口种类及数量较多，溯源范围大，为保证截污效果和经济效益，需采用多种截污方式进行灵活组合。

（2）现状存在合流暗渠与河涌相连，对其截污过程中需充分考虑对泄洪排涝功能的影响及防倒灌措施。

（3）由于远期雨污分流改造工程实施后，近期工程方案设计应考虑如何继续有效利用近期工程新建截污管和设施，避免造成已建管网和设施闲置或浪费。

3.2 技术路线

本工程在河涌区位复杂、排口种类及上游溯源成果等多方面影响下，以“系统思维做统筹、现场调查明情况、远近结合固成效”为原则[3]，制定了技术路线，并从经济性、技术性等角度分析其合理性，确保工程的投资可控、目标可达及采用的技术标准适用。本工程的技术路线主要包括现场踏勘及调研、溯源成果分析、重要参数选取及截污方案设计等内容。截污工程技术路线如图1 所示。

图1 截污工程技术路线

3.3 污染源分析

根据污染源溯源成果分析，河涌A、B、C 的染源主要是生活污染源，同时也存在工业污染源和面源污染源。生活污染源主要以城中村、居住小区为主，大量生活污水通过暗渠或排口排入河涌，雨天雨污合流废水夹带淤泥直排河涌是造成河涌返黑返臭的主要原因。河涌A、B、C 的生活污染源均来自同一片区的城中村，因此3 条河涌可通过对同一城中村进行雨污分流改造实现远期治理目标；工业污染源主要以涌边零星工厂为主，需相关部门加强监管，对不合法工业排口进行封堵和责令相关企业尽快整改；面源污染源主要为部分农林废水直排河涌，由建设单位协调镇区配合整改并落实处理，本工程不再考虑。

3.4 重要设计参数的选取

（1）污水量计算。根据该市中心城区规划污水量和中心城区规划用地面积进行测算，中心城区平均日单位建设用地综合污水量指标为0.36L/（hm2·s）。

（2）地下水渗入量。按设计污水量的10%计算。

（3）截留倍数。根据《室外排水设计规范》，截流倍数一般取2～5，本工程截流倍数取n=3。

（4）设计流速。污水管道在设计充满度下最小设计流速为0.6m/s，合流管在满流时最小设计流速为0.75m/s，非金属管道最大设计流速5m/s，金属管道最大设计流速10m/s。

3.5 截污方案设计

3.5.1 截污管网布置

本工程根据污染源分析及现状排口特点，采取总口截污、溯源小区错混接整改、镇区协调同步整改等组合方式进行设计。

总口截污：主要针对污染源为城中村的生活污水直排口，此类排口整体实施难度较大，为达到近期治理目标，采用总口截污方式。沿涌边新建DN300～DN400截污管道，通过设置传统截流井及智能截流井，将污水就近接入现状污水管网，最终排至附近污水处理厂进行处理。其中截污管网布置路线在满足就近原则和经济性条件下，应尽量布置在污水管支干管空白区域。

溯源小区错混接整改：主要针对污染源为新建小区的生活污水直排口，新建小区基本按雨污分流进行管网建设，存在部分埋地管道错混接导致污水直排河涌。针对此类排口采用错混接整改处理，可从源头达到雨污分流的效果。因此在污水管错接至雨水管前一个污水检查井中，进行封堵错接管口，并新建污水管就近接至可接驳的现状污水检查井中，达到错混接整改的目的。

镇区协调同步整改：主要针对近期排水改造工程推进困难的老旧小区、厂房和部分直排河涌的农林废水，由镇区同步协调整改，按时按质完成相关工程建设和整改任务。

3.5.2 截流井设计

截流井在截流式合流制排水系统中起到关键性的作用，其设计的时候需满足以下功能。①将截流的污水输送至截污系统，达到整治水环境的目的。②需设计相关溢流措施，保证在雨季时过量的雨污合流水能顺畅排至河涌等其他自然水体，避免造成上游污水反冒和对下游污水处理厂带来冲击等问题。本工程设置传统截流井及智能截流井两种截流井，其中DN＜1200mm 的合流排口设置传统截流井，DN≥1200mm 的合流排口和暗渠设置智能截流井。

（1）截流井设置的原则如下：①在合流管渠上截流污水，应设置截流井。截流井的位置应根据现状接驳污水管与合流管渠的位置关系、溢流管下游水位高程和周边环境等因素确定。②截流井溢流管管径应不小于原合流管，井内溢流水位应根据原合流管水位确定，并宜在设计洪水位和截污限流管道管顶标高以上。当不能满足要求时，在不降低原有合流管的排水能力的前提下，应设置鸭嘴阀、拍门等防倒灌设施。③截污限流管管径应根据旱流污水量和截流倍数计算确定。截污限流管的起点标高应结合原合流管内污水流水位标高和截污干管高程确定，高程允许时，优先采用槽式截流井，截污限流管水管顶标高一般比截流处合流管管底标高低0.1m。④在长距离截污干管上，应在原有污水分区基础上，根据高差情况再相应节点设置溢流井，溢流井设置限流管和溢流管，以免截污干管下游呈现压力流态。

（2）截流井设计方案。①传统截流井设计方案。旱季时通过截污槽及截流管将旱季污水全部截流至污水管道，同时设置可提升的格栅防止大颗粒砂砾等污染物进入截污限流管；雨季时，过量的雨污合流水溢流至河涌等自然水体，并对位于洪水位以下的排口设置鸭嘴阀，防止外水倒灌至截流管内。截流井内设有两个井室，分别能检修截流格栅及鸭嘴阀。传统截流井平面示意图和剖面示意图分别如图2 和图3 所示。②智能截流井设计方案。智能截流井是将污染截流量控制及溢流污染物拦截、沉积物去除、防止河水倒灌三大功能集为一体的智慧截流井。进截留管前端设置一个电动或者液动的限流阀，作用是实现截流量控制；溢流管道前端设置一个下开式堰门，实现防倒灌功能。智能截流井示意图如图4 所示。

图2 传统截流井平面示意图

图3 传统截流井剖面示意图

图4 智能截流井示意图

3.5.3 管材标准

结合区域地质条件较差的特点，本工程新建管径均小于DN600 重力流截污管，采用中空壁塑钢缠绕聚乙烯管道，埋深＜4m，在非机动车道下采用环刚度SN=8kN/m2，在机动车道下采用环刚度SN=12.5kN/m2；埋深≥4m，采用环刚度SN=12.5kN/m2。

中空壁塑钢缠绕聚乙烯管应符合《中空壁塑钢缠绕聚乙烯管道》（T/GBMA 003—2019）的要求。所有管道要求出厂前每一根管道均应进行检验合格后填写合格证书方可使用，产品的技术规格应满足设计要求，其性能指标应符合技术标准要求。

3.5.4 远期工程衔接

根据本工程现状特点，将河涌A、B、C 共同污染源的城中村片区1#纳为远期工程实施，并提供设计方案，实现近期工程与远期工程之间的有效衔接。

（1）远期工程设计方案：城中村片区1#现状为合流制，现状立管为合流立管。由于现状合流管功能性和结构性相对完好，将作为污水管继续使用，并通过新建雨水管实现雨污分流的目的。同时应对合流立管进行改造，将连接天面雨水斗的合流立管从建筑顶层处截断，接入新建雨水立管中，并把截断后的建筑立管在建筑外墙新建通气口，作为污水立管使用。

（2）近远期工程衔接：首先对城中村片区1#污水量进行计算，并同步复核是否超出拟接驳污水管和末端污水处理厂正常工作的污水负荷量。远期工程实施后，将传统截流井进行截污管口封堵，截污管作为污水管继续使用；对于排口和暗渠上的智能截流井，通过智能化模块调整，将其保留作为智能蓄水排涝的“闸门”使用。

4 结语

城市黑臭水体依然是现代化城市建设及其可持续发展的重要阻碍因素，黑臭水体治理作为一项艰巨的系统化工程[4]，需制定科学详细周全的治理方案[5]。本工程为了解决河网型黑臭水体治理的问题，采用社会效益、经济效益较好的多河共治设计思路，近期方案从多方面进行分析，并与远期方案充分衔接，巩固了黑臭水体系统性治理的效果。