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【摘要】当前的排水不仅仅为了解决城市内涝，而且要把环保、可持续发展理念融入进来，要做到有远景规划，设计出功能强大而且构建成本较为合理的城市排水基础实施，是我们进行城市规划与设计的一个阶段目标。本文就对某城市雨污分流规划设计的思路进行阐述。
【关键词】排水系统改造；雨污分流沿江汇水区
随着城市规模的不断发展，原有的城市配套基础设施逐步暴露出一些短板，与快速发展的城市规模越来越不匹配，随之而来的将是城市基础功能逐步弱化，改造成本不断加大，近年来各地屡次出现城市内涝现象的发生，对城市居民的出行与生命财产安全产生很大的不利影响，对政府管理部门的形象也形成不良影响，如何对现有的城市排水基础设施进行改进，已经成为迫在眉睫的问题，这就要求城市规划设计工作者，立足城市现有排水管网的特点，在此基础上找到突破口，对城市的雨水分流与排水系统进行全方面的改良与完善。
随着城市排水系统的不断完善和发展，雨污分流排水系统规划不再是单单是为了解决城市内涝而采取的措施手段，它更是城市迈向“低碳、环保”的必要一步。对该城市雨污分流排水系统针对不同的情况，因地制宜、近远期结合，比选优化出与汇水区整体功能相匹配的方案。
一、城市内部排水系统存在问题
1.城市主城区内涝问题严重
2.城市主城区排水管网普及率、收集率低
3.城市主城区排水设施陈旧老化
4.城市内部河流水质污染严重
二、城市主城区雨污分流规划设计
1、减少污染物向自然水体的排放总量，加强主城区节能减排的效果，达到“十二五”规划倡导的“低碳、环保”目标；
2、通过方案比选及效果分析，进一步确定主城区采用的排水体制；
3、通过区内排水空白区管网、及泵站的新建或改造，完善健全主城区水区系统功能；
4、通过设立雨水调蓄池等技术手段，减轻污水处理厂纳水负担，实现水资源的可持续利用，提高环境质量。
5. 主城区雨污分流规划方案的探讨
应当很好地吸取外地城市在雨水处理、调蓄等方面采取的较新的思路和做法，力争形成一个较为完善的，在国内不落后的雨污分流的总体规划。基于上述思路，主城区分别采用保持原有截流式合流制并增加调蓄设施和完全分流制改造两种方式进行规划。主城区采用2种方式进行规划探讨。
（1） 雨污分流计算公式
雨水设计流量
Qs=QxFxΨ
公式中：Qs——雨水设计流量（L/s）；F——汇水面积（hm2）；Q——设计暴雨强度[L/（s·hm2）]；
Ψ-径流系数： 城市建筑较密集区0.45～0.6
城市建筑稀疏区0.20～0.45 城市建筑密集区0.60～0.85
表1 径流系数Ψ取值范围表
注：当有允许排入雨水管道的生产废水排入雨水管道时，应将其水量计算在内。城市设计暴雨强度，应按下列公式计算：
q=2989.3（1+0.95lgP）/ （t+11.77）0.88
重现期一般采用0.5～3 a，重要干道、重要地区或短期积水即能引起较严重后果的地区，一般采用3～5 a，并应与道路设计协调。特别重要地区和次要地区可酌情增减。
污水水量的计算
污水管渠的设计流量，应按下列公式计算：
污水管道最大流量为：qmax=K·qcp（l/s）
注：当污水平均日流量为中间数值时，总变化系数可用内插法求得。
（2）以主城区主要片区为例计算
基于污染物总量控制基础上的截流式合流制+调蓄池（方案一）
以某片区为例，运用系统总截流倍数法对调蓄池容积进行计算。
片区面积：162.6；根据前面计算公式，可得平均旱流污水量为
Q =0.6×162.6×10-3=0.098 m3/s；
根据现状资料，本片区末端排污口对应的纳污能力约为M=690×103kg/d=28.75t/h；由环保局资料知，雨季混合污水COD排放平均浓度计为C=180 mg/L；根据气象资料可知，城市年平均降雨历时约为t =270h，监测站点年平均降雨量310mm。
校核：计算i.N=0.36×3.2=1.15 mm/h，即现有系统当单次降雨强度大于1.15 mm/h 时，则发生溢流。根据雨量表，降雨强度大于1.15 mm/h 的全年降雨量约为248.9 mm，降雨历时为77t。则溢流雨水平均流量为Q 雨`=248.9×162.6×10-3×104×0.6/77×3600=0.876 m3/s。则溢流污染物量为（0.876+0.098）×3600×77×103×180×10-9=48.6t截流污染物量为71.6-48.6=23t，截污率为23/71.6×100%=32.1%；
若使系统当降雨强度大于3mm/h 时才发生溢流，此时N=8.3，V=Q 调.t =7.3×0.098×3600=2575m3，此时溢流污染物量为28.4t，截流污染物量71.6-28.4=43.2t，截污率为60.3%。依次计算当降雨强度大于4、5、6、7 mm/h 时才发生溢流的情况下截流效果，整理成下表。
（3）完全分流制+末端雨水调蓄（方案二）
根据计算结果可知，主城片区如果采用截流式合流制+调蓄池的方案，调蓄池有效容积取3563m3。系统总截流倍数为11.1，系统实际可削减的56.9t 的污染物量，截污率79.5%。当单次降雨强度大于4 mm/h 时，则发生溢流。本方案调蓄池工程造价约为891万元，旧有管道改造工程造价约为1009万元，此方案工程总造价为1900万元。如果采用分流制，调蓄池容积为2916 m3，系统总截污量50.7 t，截污率为70.8%。改造泵站造价约为2118.8万元，雨水管道工程造价约为3147.75万元，新建污水管道约为1508.65万元，新建调蓄池约为641.5 万元，此方案工程总造价约为7416.7万元。
三、城市排水系统发展趋势分析
城市的排水系统其发展进程大致可分为三个阶段：第一阶段是早期阶段。早期的排水系统只是建造管渠工程，主要是为了控制水污染所传播的疾病，但是管渠所收集的废水和雨水未经处理就直接排放到水体，逐渐导致城市河流等水体被污染。第二阶段是点源治理阶段。六十年代开始，西方国家经济的快速发展对环境造成的严重危害明显的暴露出来。
四、雨污分流规划方案研究与比较
1、工程投资比较
主城区域若采用方案一进行规划，当溢流降雨强度界限取4mm/h 时，工程直接费用4.06亿元。若将溢流降雨强度定为3mm/h，工程直接费用为3.79 亿元；若采用方案二进行规划，工程直接费用为11.5 亿元。
2、截污效果比较
本次规划中，年平均污染物生成量为1211.5t。若采用方案一，当降雨强度界限定为4mm/h时，总截污量约为913.8t，截污率为75.4%。当降雨强度界限定为3mm/h，总截污量约为689.3t，截污率为56.9%；若采用方案二，总截污量约为821.7t，截污率为67.8%。
五、结语
从计算结果来看，方案一（采用截留式合流制并设置调蓄池）比方案二（采用完全分流制并设置调蓄池）的工程造价节省约65%，但是方案一受降雨强度大小的影响。从历年来降雨资料该城市所处的地理位置及城市市的经济条件来看，主城区采用方案一比较适合该城市的特点。
参考文献
[1]王利强、刘建军.城市排水管网的设计案例精选.中国水利水电出版社.北京.2008.11.
[2]邓文华.现代城市基础设施建设发展规划.中国建筑科技出版社.北京.2007.10.
[3]霍致刚.城市内涝的防范与处置技术.城市给排水.2009.08.
【关键词】排水系统改造；雨污分流沿江汇水区
随着城市规模的不断发展，原有的城市配套基础设施逐步暴露出一些短板，与快速发展的城市规模越来越不匹配，随之而来的将是城市基础功能逐步弱化，改造成本不断加大，近年来各地屡次出现城市内涝现象的发生，对城市居民的出行与生命财产安全产生很大的不利影响，对政府管理部门的形象也形成不良影响，如何对现有的城市排水基础设施进行改进，已经成为迫在眉睫的问题，这就要求城市规划设计工作者，立足城市现有排水管网的特点，在此基础上找到突破口，对城市的雨水分流与排水系统进行全方面的改良与完善。
随着城市排水系统的不断完善和发展，雨污分流排水系统规划不再是单单是为了解决城市内涝而采取的措施手段，它更是城市迈向“低碳、环保”的必要一步。对该城市雨污分流排水系统针对不同的情况，因地制宜、近远期结合，比选优化出与汇水区整体功能相匹配的方案。
一、城市内部排水系统存在问题
1.城市主城区内涝问题严重
2.城市主城区排水管网普及率、收集率低
3.城市主城区排水设施陈旧老化
4.城市内部河流水质污染严重
二、城市主城区雨污分流规划设计
1、减少污染物向自然水体的排放总量，加强主城区节能减排的效果，达到“十二五”规划倡导的“低碳、环保”目标；
2、通过方案比选及效果分析，进一步确定主城区采用的排水体制；
3、通过区内排水空白区管网、及泵站的新建或改造，完善健全主城区水区系统功能；
4、通过设立雨水调蓄池等技术手段，减轻污水处理厂纳水负担，实现水资源的可持续利用，提高环境质量。
5. 主城区雨污分流规划方案的探讨
应当很好地吸取外地城市在雨水处理、调蓄等方面采取的较新的思路和做法，力争形成一个较为完善的，在国内不落后的雨污分流的总体规划。基于上述思路，主城区分别采用保持原有截流式合流制并增加调蓄设施和完全分流制改造两种方式进行规划。主城区采用2种方式进行规划探讨。
（1） 雨污分流计算公式
雨水设计流量
Qs=QxFxΨ
公式中：Qs——雨水设计流量（L/s）；F——汇水面积（hm2）；Q——设计暴雨强度[L/（s·hm2）]；
Ψ-径流系数： 城市建筑较密集区0.45～0.6
城市建筑稀疏区0.20～0.45 城市建筑密集区0.60～0.85
表1 径流系数Ψ取值范围表
注：当有允许排入雨水管道的生产废水排入雨水管道时，应将其水量计算在内。城市设计暴雨强度，应按下列公式计算：
q=2989.3（1+0.95lgP）/ （t+11.77）0.88
重现期一般采用0.5～3 a，重要干道、重要地区或短期积水即能引起较严重后果的地区，一般采用3～5 a，并应与道路设计协调。特别重要地区和次要地区可酌情增减。
污水水量的计算
污水管渠的设计流量，应按下列公式计算：
污水管道最大流量为：qmax=K·qcp（l/s）
注：当污水平均日流量为中间数值时，总变化系数可用内插法求得。
（2）以主城区主要片区为例计算
基于污染物总量控制基础上的截流式合流制+调蓄池（方案一）
以某片区为例，运用系统总截流倍数法对调蓄池容积进行计算。
片区面积：162.6；根据前面计算公式，可得平均旱流污水量为
Q =0.6×162.6×10-3=0.098 m3/s；
根据现状资料，本片区末端排污口对应的纳污能力约为M=690×103kg/d=28.75t/h；由环保局资料知，雨季混合污水COD排放平均浓度计为C=180 mg/L；根据气象资料可知，城市年平均降雨历时约为t =270h，监测站点年平均降雨量310mm。
校核：计算i.N=0.36×3.2=1.15 mm/h，即现有系统当单次降雨强度大于1.15 mm/h 时，则发生溢流。根据雨量表，降雨强度大于1.15 mm/h 的全年降雨量约为248.9 mm，降雨历时为77t。则溢流雨水平均流量为Q 雨`=248.9×162.6×10-3×104×0.6/77×3600=0.876 m3/s。则溢流污染物量为（0.876+0.098）×3600×77×103×180×10-9=48.6t截流污染物量为71.6-48.6=23t，截污率为23/71.6×100%=32.1%；
若使系统当降雨强度大于3mm/h 时才发生溢流，此时N=8.3，V=Q 调.t =7.3×0.098×3600=2575m3，此时溢流污染物量为28.4t，截流污染物量71.6-28.4=43.2t，截污率为60.3%。依次计算当降雨强度大于4、5、6、7 mm/h 时才发生溢流的情况下截流效果，整理成下表。
（3）完全分流制+末端雨水调蓄（方案二）
根据计算结果可知，主城片区如果采用截流式合流制+调蓄池的方案，调蓄池有效容积取3563m3。系统总截流倍数为11.1，系统实际可削减的56.9t 的污染物量，截污率79.5%。当单次降雨强度大于4 mm/h 时，则发生溢流。本方案调蓄池工程造价约为891万元，旧有管道改造工程造价约为1009万元，此方案工程总造价为1900万元。如果采用分流制，调蓄池容积为2916 m3，系统总截污量50.7 t，截污率为70.8%。改造泵站造价约为2118.8万元，雨水管道工程造价约为3147.75万元，新建污水管道约为1508.65万元，新建调蓄池约为641.5 万元，此方案工程总造价约为7416.7万元。
三、城市排水系统发展趋势分析
城市的排水系统其发展进程大致可分为三个阶段：第一阶段是早期阶段。早期的排水系统只是建造管渠工程，主要是为了控制水污染所传播的疾病，但是管渠所收集的废水和雨水未经处理就直接排放到水体，逐渐导致城市河流等水体被污染。第二阶段是点源治理阶段。六十年代开始，西方国家经济的快速发展对环境造成的严重危害明显的暴露出来。
四、雨污分流规划方案研究与比较
1、工程投资比较
主城区域若采用方案一进行规划，当溢流降雨强度界限取4mm/h 时，工程直接费用4.06亿元。若将溢流降雨强度定为3mm/h，工程直接费用为3.79 亿元；若采用方案二进行规划，工程直接费用为11.5 亿元。
2、截污效果比较
本次规划中，年平均污染物生成量为1211.5t。若采用方案一，当降雨强度界限定为4mm/h时，总截污量约为913.8t，截污率为75.4%。当降雨强度界限定为3mm/h，总截污量约为689.3t，截污率为56.9%；若采用方案二，总截污量约为821.7t，截污率为67.8%。
五、结语
从计算结果来看，方案一（采用截留式合流制并设置调蓄池）比方案二（采用完全分流制并设置调蓄池）的工程造价节省约65%，但是方案一受降雨强度大小的影响。从历年来降雨资料该城市所处的地理位置及城市市的经济条件来看，主城区采用方案一比较适合该城市的特点。
参考文献
[1]王利强、刘建军.城市排水管网的设计案例精选.中国水利水电出版社.北京.2008.11.
[2]邓文华.现代城市基础设施建设发展规划.中国建筑科技出版社.北京.2007.10.
[3]霍致刚.城市内涝的防范与处置技术.城市给排水.2009.08.