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摘要:城市排水管网是一项系统工程,是城市基础设施的重要组成部分。随着城市建设规模的扩大,市政基础设施道路工程逐年的扩建,排水管网也应同步实施。合理的排水系统规划设计可以正确地指导城市的排水管网建设,保证排水系统逐步有序地扩建,对水资源保护及人居环境保护起到重要作用。城市的排水工程专项规划是城市工程专项规划之一,合理的规划设计,可以正确地指导和管理城市排水系统的设计和建设,对城市建设起着重要的作用。
关键词:城市排水工程;规划设计
城市总体规划是从宏观上控制土地利用和空间布局,引导城市合理建设和发展的总体部署。工程专项规划是城市建设规划中的重要组成部分,城市排水工程专项规划是城市工程专项规划之一,对城市建设有着重要的作用。
一、排水工程专项规划的重要性
完善的城市排水系统工程建设包括雨水管网系统、排涝泵站的建设(排涝泵房的建设需根据受纳水体雨洪期的水文特征,防洪排涝确定)、污水管网系统、污水提升泵站的建设(污水提升泵站建设根据城市的用地地势高程确定)、污水处理厂的建设等项目。
完整的排水系统是与上、下游管段标高衔接密切的一个整体,如果在某段道路下的排水标高衔接欠佳,就会影响到整个系统的正常运行,严重时会造成内涝等情况发生。
随着城市建设规模的扩大,市政基础设施道路工程逐年的扩建,排水管网也应同步实施。而排水系统是以重力流无压排水为主,雨、污水通过街坊支管的收集,有组织的由雨、污水输水干管分别输送至受纳水体和污水处理厂处理。
排水工程管网的投资要占整个系统总投70%左右,污水处理厂及附属排水设施占总投资30%左右。城市排水系统的建设要以城市排水工程专项规划为设计依据,在城市排水工程专项规划的指导下逐年完善建设,在污水管网逐渐完善时兴建污水处理厂。合理的排水工程专项规划,可使排水系统的投资降低,总而言之,进行城市排水工程专项规划是很有必要的。
二、现状排水与问题
在广西的城镇体系中,市、县、镇的旧城区排水系统体制为雨、污水合流制,大多数的城市、县镇的生活污水未经任何处理直接就近地排入受纳水体,使水资源受到不同程度的污染。在广西境内的几条主要江河的地表水水质基本为三类水源,个别河流地段的地表水水质已超过了三类水源。随着城市建设规模的扩大,人口的增加,污水排放量也将加大,水环境保护面临着巨大的压力和挑战。广西有14个地级市和80多个县城,而目前只有部分地级市建有生活污水处理厂并投入使用,县城目前还处于初步设计和施工图设计阶段,一些县城生活污水处理厂及管网配套工程还处于可行性研究报告阶段,大部分县城尚未启动前期工作。由于种种原因,广西的污水处理在全国来说起步较晚,为了使水资源水体受污染程度降低,保护环境,在城市生活污水处理厂工程启动前,有必要对城市的排水系统进行扩建和完善,将城市的雨、污水有组织地收集后分别排入附近水体和污水处理厂,为污水处理厂的启动作好前期准备工作。从多年的规划与设计实践工作中看到,目前大多数县城的老城区的排水系统较混乱,管网混乱无序地自由就近排入附近受纳水体;排水管(渠)断面尺寸偏小,管道埋深较浅;一些县城的排水渠为明渠排水,散发出恶臭气体,污染水资源和周边环境。
三、排水体制的确定
城市排水体制的确定直接关系到投资效益和环境效益,《室外排水设计规范》GB50014-2006总则在1、4条中规定;新建地区的排水系统宜采用分流制,合流制排水系统应设置污水截流设施。在对一些城市排水工程专项规划工作中发现,对于一座城市而言,排水系统采用何种排水体制,要根据该城市的现状排水情况而定,同时结合路网、地形地貌、受纳水体水系、污水处理厂位置和城市的发展要求而因地制宜。在新建开发区或扩建城区中采用分流制比较容易实现,而在旧城区改造中采用完全分流制,因受限制的条件很多,实施起来非常困难,因此宜采用合流式污水截流制。
四、专项规划设计
合理的排水系统规划设计可以正确地指导城市的排水管网建设,保证排水系统逐步有序地扩建,完善,对水资源保护及人居环境保护起到重要作用。
(一)现状管网改造
对于旧城区,为降低工程造价,充分利用现有的排水设施,排水体制宜采用截流式合流制。在旧城区受纳水体的两侧岸边设置污水截流干管,并在一定的位置设溢流井,使截流的污水沿截流干管朝着污水处理厂的方向敷设。晴天时,污水全部截流输送至污水处理厂处理,下雨时,超过截流倍数的雨、污水则可溢流到附近受纳水体。对于因现状排水设计不合理,管径偏小,而易形成内涝的地区,在进行规划设计时,要认真分析现状排水情况及原因,针对存在的问题,重新核算管渠接纳的汇水流域面积,适当提高设计参数,选择本区域易于实施改造的设计管线位置及高程,这样就为改造现状排水提供了可实施的规划方案。
(二)新区管网布置
对于新开发区,排水体制宜采用完全分流制。雨、污水管网的规划应考虑城区近期与远期发展的衔接。根据规划范围内的规划路网及竖向设计标高等情况,规划布置雨、污水管线的平面位置,确定管道埋深规划设计的合理性。可直接关系到管网建设时的经济效益与环保效益。
1.雨水管网
雨水管网布置应结合规划或现有的受纳水体条件,规划道路竖向设计标高和划分雨水汇水面积的流域范围而定,采用当地或邻近地区的暴雨强度公式及适当的设计参数,从而计算出各管段的雨水管径、坡度、埋深,同时保证各支路、街坊用地的管道在满足最小的设计覆土要求时能接入雨水主干管。从多年来的设计实践经验来看,主干管的最小设计覆土一般不小于1.5m,否则极易造成次干管等管段难以接入。雨水管道的布置以最短捷的路线将最大汇水面积的雨水收集后就近排入附近水体。
2.污水管网
污水管网的布置应由城市总体规划设置的污水处理厂的位置、城市总体规划的用地性质、居住人口规模、工业企业生产工艺产生的废水及生活污水排放量等因素决定,根据《城市给水工程规划规范》GB50282.98中的2.2条城市用水量的有关条款和城市用地的用水量标准的有关规定,并综合考虑工业企业的生产工艺用水的重复利用率及城市所在的区域位置,确定出了工业企业的生产废水排放量和生活污水排放量标准(单位m 3/d.ha)。结合规划路网和道路竖向设计,正确划分各管段污水接纳的流域面积范围。通过水力计算,来确定管径、坡度、流速、充满度、埋深等,降低工程造价。而城市的道路竖向设计要结合现状的地形地势起伏变化,污水的排水方向要朝着城市总体规划污水处理厂的位置敷设,并以重力流排水为主。因此,污水管网的布置,既要与城市总体规划污水处理厂方向一致,又要结合道路地形地势,宜取短捷路线,顺坡排水,安排好控制点的髙程。根据道路路网竖向规划,在经济合理的情况下尽量保证汇水面积内各点的水都能够自流排出。并考虑发展,在埋深上适当留有余地,同时避免因照顾个别控制点过低而增加全线管道埋深的情况发生。为避免管道埋深过大,在规划路网标高较低洼处并且管道覆土较大时,局部要设置污水提升泵站,以减小全线管道埋深,便于今后管道维护和管理,降低工程造价。
五、合理的确定截流倍数
《室外排水设计规范》GB50014-2006中3.3.3条款规定,截流倍数n=1~5。国外部分标准是:英国的截流倍数n=5,德国的n=4,美国的n=1.5~5,日本的n=3以上。截流倍數小时,会造成受纳水体污染;截流倍数大时,虽然污染程度小,但管渠系统投资大,同时把大量雨水输送至污水处理厂处理,影响处理效果。截流倍数的确定应了解当地降雨特性和污染物含量,受纳水体的河流水文情况,河流的自净稀释能力等而定。当排入大河流(Q>10m3/s)时,n=1.5;当排入小河流(Q=5~10 m3/s)时,n=3~4。截流倍数的选取将直接影响到区域的经济效益,社会效益和环境效益。
六、结语
城市排水管网是一项系统工程,是城市基础设施的重要组成部分。当地规划与城建主管部门,应重视城市排水工程专项规划的工作,应用排水工程专项规划的成果,指导和管理城市排水系统的设计和建设,使排水管网建设逐步而有序地完善,避免因掌握设计资料不全而出现脱离当地实际设计的情况发生,造成不必要的经济损失。
参考文献:
[1]城市给水工程规划规范.GB 5028298.
[2]给水排水设计手册.第5册.城镇排水.
作者简介:邓建华(1970- ),男,在读工程硕士,广西信永工程咨询有限责任公司工程师,现从事水利水电规划、工程水文计算方面的工作。
关键词:城市排水工程;规划设计
城市总体规划是从宏观上控制土地利用和空间布局,引导城市合理建设和发展的总体部署。工程专项规划是城市建设规划中的重要组成部分,城市排水工程专项规划是城市工程专项规划之一,对城市建设有着重要的作用。
一、排水工程专项规划的重要性
完善的城市排水系统工程建设包括雨水管网系统、排涝泵站的建设(排涝泵房的建设需根据受纳水体雨洪期的水文特征,防洪排涝确定)、污水管网系统、污水提升泵站的建设(污水提升泵站建设根据城市的用地地势高程确定)、污水处理厂的建设等项目。
完整的排水系统是与上、下游管段标高衔接密切的一个整体,如果在某段道路下的排水标高衔接欠佳,就会影响到整个系统的正常运行,严重时会造成内涝等情况发生。
随着城市建设规模的扩大,市政基础设施道路工程逐年的扩建,排水管网也应同步实施。而排水系统是以重力流无压排水为主,雨、污水通过街坊支管的收集,有组织的由雨、污水输水干管分别输送至受纳水体和污水处理厂处理。
排水工程管网的投资要占整个系统总投70%左右,污水处理厂及附属排水设施占总投资30%左右。城市排水系统的建设要以城市排水工程专项规划为设计依据,在城市排水工程专项规划的指导下逐年完善建设,在污水管网逐渐完善时兴建污水处理厂。合理的排水工程专项规划,可使排水系统的投资降低,总而言之,进行城市排水工程专项规划是很有必要的。
二、现状排水与问题
在广西的城镇体系中,市、县、镇的旧城区排水系统体制为雨、污水合流制,大多数的城市、县镇的生活污水未经任何处理直接就近地排入受纳水体,使水资源受到不同程度的污染。在广西境内的几条主要江河的地表水水质基本为三类水源,个别河流地段的地表水水质已超过了三类水源。随着城市建设规模的扩大,人口的增加,污水排放量也将加大,水环境保护面临着巨大的压力和挑战。广西有14个地级市和80多个县城,而目前只有部分地级市建有生活污水处理厂并投入使用,县城目前还处于初步设计和施工图设计阶段,一些县城生活污水处理厂及管网配套工程还处于可行性研究报告阶段,大部分县城尚未启动前期工作。由于种种原因,广西的污水处理在全国来说起步较晚,为了使水资源水体受污染程度降低,保护环境,在城市生活污水处理厂工程启动前,有必要对城市的排水系统进行扩建和完善,将城市的雨、污水有组织地收集后分别排入附近水体和污水处理厂,为污水处理厂的启动作好前期准备工作。从多年的规划与设计实践工作中看到,目前大多数县城的老城区的排水系统较混乱,管网混乱无序地自由就近排入附近受纳水体;排水管(渠)断面尺寸偏小,管道埋深较浅;一些县城的排水渠为明渠排水,散发出恶臭气体,污染水资源和周边环境。
三、排水体制的确定
城市排水体制的确定直接关系到投资效益和环境效益,《室外排水设计规范》GB50014-2006总则在1、4条中规定;新建地区的排水系统宜采用分流制,合流制排水系统应设置污水截流设施。在对一些城市排水工程专项规划工作中发现,对于一座城市而言,排水系统采用何种排水体制,要根据该城市的现状排水情况而定,同时结合路网、地形地貌、受纳水体水系、污水处理厂位置和城市的发展要求而因地制宜。在新建开发区或扩建城区中采用分流制比较容易实现,而在旧城区改造中采用完全分流制,因受限制的条件很多,实施起来非常困难,因此宜采用合流式污水截流制。
四、专项规划设计
合理的排水系统规划设计可以正确地指导城市的排水管网建设,保证排水系统逐步有序地扩建,完善,对水资源保护及人居环境保护起到重要作用。
(一)现状管网改造
对于旧城区,为降低工程造价,充分利用现有的排水设施,排水体制宜采用截流式合流制。在旧城区受纳水体的两侧岸边设置污水截流干管,并在一定的位置设溢流井,使截流的污水沿截流干管朝着污水处理厂的方向敷设。晴天时,污水全部截流输送至污水处理厂处理,下雨时,超过截流倍数的雨、污水则可溢流到附近受纳水体。对于因现状排水设计不合理,管径偏小,而易形成内涝的地区,在进行规划设计时,要认真分析现状排水情况及原因,针对存在的问题,重新核算管渠接纳的汇水流域面积,适当提高设计参数,选择本区域易于实施改造的设计管线位置及高程,这样就为改造现状排水提供了可实施的规划方案。
(二)新区管网布置
对于新开发区,排水体制宜采用完全分流制。雨、污水管网的规划应考虑城区近期与远期发展的衔接。根据规划范围内的规划路网及竖向设计标高等情况,规划布置雨、污水管线的平面位置,确定管道埋深规划设计的合理性。可直接关系到管网建设时的经济效益与环保效益。
1.雨水管网
雨水管网布置应结合规划或现有的受纳水体条件,规划道路竖向设计标高和划分雨水汇水面积的流域范围而定,采用当地或邻近地区的暴雨强度公式及适当的设计参数,从而计算出各管段的雨水管径、坡度、埋深,同时保证各支路、街坊用地的管道在满足最小的设计覆土要求时能接入雨水主干管。从多年来的设计实践经验来看,主干管的最小设计覆土一般不小于1.5m,否则极易造成次干管等管段难以接入。雨水管道的布置以最短捷的路线将最大汇水面积的雨水收集后就近排入附近水体。
2.污水管网
污水管网的布置应由城市总体规划设置的污水处理厂的位置、城市总体规划的用地性质、居住人口规模、工业企业生产工艺产生的废水及生活污水排放量等因素决定,根据《城市给水工程规划规范》GB50282.98中的2.2条城市用水量的有关条款和城市用地的用水量标准的有关规定,并综合考虑工业企业的生产工艺用水的重复利用率及城市所在的区域位置,确定出了工业企业的生产废水排放量和生活污水排放量标准(单位m 3/d.ha)。结合规划路网和道路竖向设计,正确划分各管段污水接纳的流域面积范围。通过水力计算,来确定管径、坡度、流速、充满度、埋深等,降低工程造价。而城市的道路竖向设计要结合现状的地形地势起伏变化,污水的排水方向要朝着城市总体规划污水处理厂的位置敷设,并以重力流排水为主。因此,污水管网的布置,既要与城市总体规划污水处理厂方向一致,又要结合道路地形地势,宜取短捷路线,顺坡排水,安排好控制点的髙程。根据道路路网竖向规划,在经济合理的情况下尽量保证汇水面积内各点的水都能够自流排出。并考虑发展,在埋深上适当留有余地,同时避免因照顾个别控制点过低而增加全线管道埋深的情况发生。为避免管道埋深过大,在规划路网标高较低洼处并且管道覆土较大时,局部要设置污水提升泵站,以减小全线管道埋深,便于今后管道维护和管理,降低工程造价。
五、合理的确定截流倍数
《室外排水设计规范》GB50014-2006中3.3.3条款规定,截流倍数n=1~5。国外部分标准是:英国的截流倍数n=5,德国的n=4,美国的n=1.5~5,日本的n=3以上。截流倍數小时,会造成受纳水体污染;截流倍数大时,虽然污染程度小,但管渠系统投资大,同时把大量雨水输送至污水处理厂处理,影响处理效果。截流倍数的确定应了解当地降雨特性和污染物含量,受纳水体的河流水文情况,河流的自净稀释能力等而定。当排入大河流(Q>10m3/s)时,n=1.5;当排入小河流(Q=5~10 m3/s)时,n=3~4。截流倍数的选取将直接影响到区域的经济效益,社会效益和环境效益。
六、结语
城市排水管网是一项系统工程,是城市基础设施的重要组成部分。当地规划与城建主管部门,应重视城市排水工程专项规划的工作,应用排水工程专项规划的成果,指导和管理城市排水系统的设计和建设,使排水管网建设逐步而有序地完善,避免因掌握设计资料不全而出现脱离当地实际设计的情况发生,造成不必要的经济损失。
参考文献:
[1]城市给水工程规划规范.GB 5028298.
[2]给水排水设计手册.第5册.城镇排水.
作者简介:邓建华(1970- ),男,在读工程硕士,广西信永工程咨询有限责任公司工程师,现从事水利水电规划、工程水文计算方面的工作。