城市排水系统规划设计改进的若干措施

城市内的雨水大多通过管道就近自流排入河道等水体，但平原城市由于受地形限制出水口多采用淹没式，即出水口低于水体水位。由于受水体水位顶托，管道内水流速度减小，管道排水能力减小，导致汛期城区低洼地段长时间积水，影响车辆通行和市民的出行。另外由于出水口处多不设闸门，导致雨水管道下游河水回灌段无法进行清淤。鉴于上述原因，建议采取如下措施：（1）城市雨水管道入河出水口应尽量高于或等于排放水体的设计水位，可采取减小管道坡度、管道浅埋加固处理、调整城市竖向规划等措施来实现； （2） 如出水口不得己低于排放水体水位时，设计上应考虑水体水位顶托的影响，核算淹没出水的排水能力，当不满足时在入河口处建设抽升泵站和溢流闸门，以在汛期时开启水泵抽升强制排水，同时因闸门的设置也利于下游管道的维护清淤； （3） 为保证立交(尤其是下穿立交)排水出水口的可靠性，立交排水应采用独立的排水系统。


城市内的雨水管道往往建成几个各自独立的排水系统来排除雨水，各系统之间互不连通。但是根据实际经验，由于雨水管道各系统的汇水面积、集水时间均不相同，因此高峰流量不会同时发生，各系统的排水能力也就各不相同。为充分发挥各个排水系统的排水能力，减少地面积水时间，建议在相邻两个系统之间的适当地点（如易积水地段）设置连通管，将雨水管道建成环状管网，通过连通管可相互调剂水量，达到改善排水情况的目的。

在暴雨集中的北方城市，为尽快排除地面积水，往往采用打开污水井盖，强行排水的做法。这样做效果很好，但是也给行人、车辆及自身带来安全隐患。可以设置专用收水井，直接与污水管道相连，不与雨水管道沟通，既可避免河道顶托雨水倒灌，又达到排除汛期路面积水目的，同时也消除了人力打开污水井盖排除路面积水而带来的安全隐患。做法见图1。









雨水口的型式主要有平筐和立篦两类，平篦水流通畅，但易被杂物堵塞，影响收水能力，立篦不宜堵塞，但边沟需保持一定水深。针对多数地区不经计算、不加选择，完全按道路长度均匀布置雨水口的情况，雨水口的布置应做以下改进：（1）雨水口的布置应根据地形及汇水面积，结合道路纵断设计布置；（2）对于低洼和易积水地段，雨水径流面积大，径流量较大，为提高收水速度，需要适当增加雨水口数量，最好采用“线形”收水井；（3）对 于道路纵坡较大路段，尤其是立交桥的引道处，应采用平篦雨水口收水，且在上游就开始布置雨水口，在下游段相应设连续多篦雨水口，形成“线形”收水井，让径流雨水从上游开始就收进管道，避免全部汇到下游或桥下后，造成积水。（4）下穿立交应保证其独立的出水系统，其桥头应增加截流设施，以分流客流雨水；（5）采用立篦雨水口时，应根据道路道牙时高度，保证有足够收水断面，道牙高度不足时，立篦与路面衔接处应做成三面坡。

目前多数庭院和住宅小区不建设雨水管道和雨水口，其院内的雨水经地面径流至市政道路上后才经雨水口进入雨水管道。这样院内的雨水要经较长的时间才能收进雨水管道。由于院内径流雨水的汇入，增加了道路上雨水口的额外收水量，延长了泄水时间，易导致路面积水。为解决该问题，建议在庭院或住宅小区建设雨水管道和雨水口，让雨水在尽早时间内收进雨水管道，避免径流至道路上。

为分利用宝贵的雨水资源，减少大量雨水径流给城市防汛带来的压力，应进一步研究开发及推广利用雨水入渗排水系统，减少雨水排放量，使雨水排放、入渗以及储蓄利用三者有机结合起来。同时雨水检查井及雨水口的底板也相应设计为渗水材质，其井内不应采用水泥砂浆抹面。


污水中纤维、塑料等沉积物、悬浮物和漂浮物的大量存在，给管道的清掏和疏通维护作业工作带来很大工作量和困难。特别是抽升泵站的格栅间，每天都拦截到大量的漂浮物。有的漂浮物通过格栅进入泵房后，常导致水泵叶轮堵塞、磨损损坏现象。尽管格栅栅条间距一再减小，有的已减小到16mm，但是仍有大量的漂浮物进入泵站，致使水泵叶轮常常堵塞。为解决以上问题建议在庭院或住宅小区的污水管道出口处设置简易人工拦污格栅，由物业管理人员定期清理、清掏，这样就从源头上控制住了漂浮物进入市政管网，给市政管网的维护管理节省了很多工作量，带来极大方便。根据建设部令《城市排水许可管理办法》的规定，为加强用户排水水质管理，应在用户排水管道与市政管道连接处设置专用水质检测井，并在井盖上注明“检测井”字样。
2.2 在检查井井底设直沉淀池
污水中大量的沉积物在管道内水流量少，流速小时会发生沉淀，造成管道淤积堵塞，通水不畅，而管道的疏通工作又费时费力。针对传统的检查井做法，建议将检查井的井底改进为沉淀式的，井底下沉30-50cm。这样污水中的沉积物多数会在检查井中沉积，不至于流入下游管段，对管道维护作业时只要定期用抓泥车清掏检查井内的沉积物就可以了，减少了对管道的维护作业工作量。
2.3 在检查井内设直闸槽
污水干管中的流量和流速都较大，有的检查井内的水位较高，管道维护作业或户线污水管接头时，需要将管道内的水位降低或断流，如采用草袋、胶囊等措施断流则困难较多。为了维护作业方便，建议在污水干管的管道交汇处检查井、转弯处检查井或直线段的每隔一定距离的检查井内根据需要设置闸槽，通过闸槽的开闭可以控制水流，便于维护作业。同时考虑到户线支管接头时施工方便，建议能研制一种较轻便、实用的管道阻水设备。
新旧管道衔接处也应设置闸槽井，并铺设甩线。
闸槽井起到关闭待建管线（甩线）的作用，避免了已使用管线内水位高，无法与待建管线衔接问题。应合理预留污水支线，支线长度应甩出道路红线，支线端应设置检查井，以便于用户排水管的衔接。
2.4 关于检查井构造的改进
在对排水管道进行疏通作业时，往往利用竹片或高压水车，从检查井内顺管道方向作业。但传统多数做法都将井内爬梯安装在检查井内进水管口正上方，也就是检查井的井壁直墙（相切点）位于进水管口一侧，这样做实际对排水管道的养护维修造成不便，不便于穿竹片或高压水带。为便于作业，应将爬梯也就是检查井的井壁直墙（相切点)设在垂直管道方向线的一侧，相应的防盗检查井盖开启方向，应位于爬梯的另一侧。检查井传统做法和应改进做法平面图见图2，图3。














2.5 关于泵站集水池有效容积和最低水位线确定问题
对于旧排水泵站改造，如原有集水池容积不变，考虑到随着城市的发展，污水排放量会相应增加：随着城市雨水实际径流系数的增大和汇水面积的增加，雨水泵站的收水量也会增加；另外，在暴雨量集中的北方城市，为加速雨季路面积水的排除速度，往往采取打开污水井盖的措施，通过污水泵站抽升，强行排除，可见污水泵站也担负雨水的抽升任务。因此，要求改造后的泵站抽升能力要有较大提高。如何解决原集水池有效容积偏小问题，有两种办法：①考虑雨污水泵站实际运行中，集水池内水位长期高于设计最高水位，高于管顶很多，进水管道属于受压情况，因此计算集水池的最高水位时可以高于雨、污水管顶，也就是高于原设计最高水位，但要复核，控制最高水位不得使管道上游地面冒水；②《室外排水设计规范》中规定的，污水泵站集水池的有效容积，不应小于最大1台水泵5min的出水量;雨水泵站集水池的容积，不应小于最大1台水泵308的出水量，是按人工操作所启动时间而要求的，随着水泵技术、自控技术的进步，其有效容积可以减小。对于新建排水泵站，其抽升能力及集水池有效容积确定时也应考虑上述因素。根据一般原则，泵站集水池最低水位应该是保证水泵叶轮吸水的水位，一般为叶轮所在水位线。由于潜水排污泵的诸多优势，近年来普遍采用，但由于潜水排污泵的电机不能在露出水面状态运行，故这种情况下，泵站集水池最低水位应该根据电机允许露出的水面高度确定。
2.6 关于集中与分散相结合的方式建设污水厂问题
城市污水集中处理，便于管理、运行成本低，但是所铺设的进出水管道距离长、埋深大、投入大，在污水厂建成后几年内，由于收水量不足，造成设备闲置浪费，且经深度处理，中水回用时，所铺设中水管线线路长、投入大，不便于推广利用中水。因此，应采用集中与分散相结合的方式建设污水处理厂。在居住区集中或有集中工业大用户时，为便于中水利用，可在排水量为2-3万m3/d时建设l座分散式污水处理厂。
2.7 关于污水管道充满度问题
污水管道是按非满流设计的，保证管道内的设计水深的方法就是靠抽升泵站的抽升，污水抽升泵站的最高控制水位也应该是设计充满度水位。因此泵站按最高控制水位抽升是保证管道内设计水深的关键。但是现实中多数地区污水泵站的抽升考虑到节约电费、减少水泵的启动次数或人为因素等原因，不开启足够数量的水泵，不按最高控制水位抽升，这样导致应抽升的水不抽升，使整个管网处于满水状态，超过了设计充满度，甚至有的检查井内的水位接近路面。这样做一方面使管道内的流速减小，管道内容易淤积堵塞；另一方面由于集水池内水位超过设计最高水位，使格栅起不到拦污作用，大量漂浮物进入泵房，使水泵叶轮堵塞、磨损;再者由于检查井内水位较高，使得户线支管接头施工无法进行。
2.8 关于污水排放总量与污水处理率问题
受历史、政策、资金等因素的影响，目前所有城市的污水处理率还达不到100%，也就是说，仍会有大量未经处理的污水要直排水体，造成水体污染。污水处理率是考核各级政府对水环境污染治理的一项重要指标，也是创建国家园林城、文明卫生城等各项活动中的一项重要指标。但是污水处理率是较难做出正确统计的一个数据，因为污水排放总量难以科学准确统计，一般采用给水量乘以系数来确定，但污水排放系数不是定值，系数不同，计算出的污水处理率也不同。再者，有登记的用水户好计算，往往是大量采用自备井的用户，其排水量无法统计。另外，确定污水处理率还要考虑污水收集率问题，由于城市规划问题，污水管网可能延伸不到某些偏远郊区，不是所有城市规划区域内的污水都能收集到污水管网，因此，污水处理率应该以污水管网能服务到的区域的排水总量来计算，而不是按城市规划区域内的所有污水排放总量计算。污水实际处理率统计中，还应扣除国家允许的污水处理厂年检修天数中，因检修所不能处理的水量。
目前，要重点解决好污水排放总量中，在污水处理率范围以外、尚得不到处理的污水集中排放与污染水体问题。要加快污水管网新建步伐，同时要做好雨污水分流改造以及污水截流工作，使污水首先都能收集进入管网，杜绝随意排放，其排放口可集中设在城市河道水体或污水处理厂出水口的下游，利用流动河水对其进行稀释，利用水体自净作用，降低其污染浓度。
3 结语
在实际工作中，如果能对上述几个问题认真加以改进，对于缓解城市汛期路面积水，保证排水系统安全运行，提高污水处理率，减少水体污染，减轻维护管理工作量无疑将起到明显效果。 1-4