浅谈市政水环境治理工程设计思路与流程

李鹏飞，翟光美

(中国水利水电第五工程局有限公司，成都，610066)

1 工程概况

宝安区2019年全面消除黑臭水体排查整治工程实施范围为大空港片区，面积117.94km2，覆盖沙井、福永、福海、航城4个街道，涉及片区内老旧管网改造及清淤疏浚，未正本清源区域整治，河涌上游暗涵、相关小微水体整治、泵闸维修改造及生态修复。工程主要建设内容按照“网、源、河”的原则，进行分类整治改造，达到全面消除黑臭水体的目标[1]。

2 老旧管网改造工程设计

2.1 总体思路及方案

项目前期工作思路按照“资料收集-整理分析-现场调研、勘察-分析研究-制定建设方案”的步骤开展工作。前期资料收集后，设计进一步完善干管系统。针对大空港片区内现状排水管网中的瓶颈管、破损管、修复管、接驳管等问题管进行改造并对现状排水管网进行清淤疏浚。

根据规划及现状物探管网资料，对不满足规划要求的排水管道进行改造，同时现场调研排查，对接驳管、瓶颈管、破损管及修复管进行改造，根据最终的管网勘察资料，对管道清淤及维修工程量作了进一步的梳理、优化及调整，最终采用管道清淤、管道原位换管修复、非开挖整体修复、局部非开挖修复、喷涂法修复管道等方式进行管网清淤，通过对经济性的考虑，并对修复工艺的进一步咨询、调研，确定管道修复方案采用原位开挖换管及非开挖修复两种修复形式。其中非开挖修复对管径不大于1200mm的管道采用拉入式紫外光原位固化修复技术；对管径大于1200mm的管道采用聚氨酯高分子喷涂修复[2]。

2.2 设计方案

2.2.1 设计原则

(1)利用现状，弹性预留。充分尊重现状和已设计污水管道，尽可能利用现有管道；污水管管径应适当留有余地，依据深圳市地方标准，管径原则上按照规划污水量乘以1.2的弹性系数计算确定；管道布置充分利用地形地势，尽可能实现重力流，减少埋深，避免大范围提升。

(2)统一规划，分期实施。在主要沿河干管系统基本完成的前提下，根据工程实施的必要性和可实施性，排水系统建设结合各片区的排水特点，遵循先易后难，分期实施，循序推进的原则，同时兼顾工程实施后效益最大化原则，最短时间、最大程度地收集污水进入污水处理厂处理达标后排放。

(3)与相关在建、拟建污水管网项目合理衔接。近五年宝安区大力推动污水管网系统建设，每年均有新管网建成，同时也有新的管网建设计划，从可实施性的角度出发，应综合考虑相关在建、拟建项目。

2.2.2 设计标准

(1)雨水管道重现期。设计暴雨重现期：现状管网按照重现期P=2复核；新规划雨水管网采用重现期P=2，低洼地区、易淹地区及重要地区选用3年，对下沉广场、立交桥、下穿通道及排水困难地区选用5～10年。

(2)污水总变化系数。生活污水量总变化系数宜按表1采用[3]。

表1 生活污水量总变化系数

(3)污水弹性系数。根据规划期污水量乘以1.2倍的弹性系数对现状和原《管网规划》确定的污水干管网进行复核，对不满足排水要求的污水干管进行规划改造或调整规划方案。

(4)污水管设计充满度。规划和改造污水管道按非满流计算，其最大设计充满度应按表2规定执行。

表2 污水管渠最大设计充满度

(5)污水复核标准。污水管网按最高日最大时污水流量进行复核，不满足2013版深圳市地方标准要求、满足国标要求的污水管网不予进行改造，远期随道路进行改造；现状管网不满足国标要求的污水管网应提出改造措施和方案。污水管道按照《深圳市城市规划标准及准则》(2013版)规定设计充满度进行规划和复核。但对于管径较大(d≥1000)的现状和已设计污水计算管段，在复核过程中，若按照《深圳市城市规划标准及准则》(2013版)规定的最大充满度0.65不能满足排水要求，而按照《室外排水设计规范》(GB 50014-2006)规定的最大设计充满度0.75复核能够满足排水要求的管段，不需改造[4、5]。

对于采用一定截流倍数的截污系统管道应按满流进行复核，对不满足要求的进行改造。

3 污染源整治工程

3.1 总体思路

(1)结合现有雨污分流管网，对于没有进行正本清源(雨污分流)的工业区、公建以及老旧村小区附近进行重点排查，复核前期预留污水接入口以及附近污水干管位置，发现存在的问题，提出解决方法。

(2)充分利用现有管网，保留原雨污合流管网作为污水管，新建雨水明渠。

(3)为利于工程的实施及管理，按街道划分项目。

(4)管网的调查与勘探工作，收集相关规划、设计、施工及管网普查资料，对资料不全的部位进行补充勘察。

(5)结合重点污染源调查情况，进行针对性的面源污染控制方案。

3.2 设计方案

3.2.1 工业区及住宅区污水污染源整治总体方案

3.2.1.1 遗漏新村、旧村建设

旧村区建筑较为凌乱、分散；楼房、砖房及土房并存；房屋地基深度和处理强度不一，一般较浅和较差；巷道设置杂乱，宽度不一，且宽度较窄，部分老旧城中村巷道宽度窄的地方不到1m，且巷道贯通性差，管道重新敷设空间不够；房屋基础不够牢固，重新敷设管线势必引起房屋开裂，甚至有倒塌的风险。因此，针对上述遗留的老旧城中村分两种情况进行：

(1)条件允许的情况下，本次正本清源工程严格按雨污分流制进行排水系统改造升级，原有合流管道改造为污水管，新建雨水明渠，对于局部确实无法做明渠的部位，可考虑敷设雨水管。

(2)如果巷道过窄，需要考虑拆迁，才能开展雨污分流制管网升级改造的，有条件拆迁的情况下，按照雨污分流原则改造管网，无条件拆迁的情况下，则考虑在居住区外围采用总口截污，将居住区污水截流接入现状污水系统，预留远期污水出路。

3.2.1.2 遗漏工业区建设

(1)雨污分流：保留原有合流管道作为污水管道，新建雨水明渠。工业区内排水管网已形成，绝大部分为合流管网，且运行状况基本良好，为避免重复建设，应充分利用现有管网，如果将原有合流管改为雨水管，则需截断所有污水接入点，考虑到工业区污水接入点多，错综复杂，一些管道比较隐蔽，不易发觉，实际操作中难免会出现错接乱排问题；园区内的雨水收集点(地面雨水口、屋面雨水斗及立管)相对比较清晰，易于查找，能够彻底与原有管网隔断，因此，将原有合流管改为污水管，新建雨水明渠，可降低工作难度，有利于彻底实现雨污分流，避免错接乱排，降低工程投资，同时雨水明渠化，有利于政府部门的监管，符合深圳市人居环境委员会提出“雨水明渠化的要求”。因此，工业区管网改造方案为将工业区内的合流管道作为污水管道，接入园区外的市政污水管网，封堵工业区内合流管道连接的雨水口，将建筑物合流排水立管改造用作污水管，并增设伸顶通气帽及立管检查口，新增雨水立管，将屋面雨水单独接出，就近排入附近雨水明渠。排水立管数量根据建筑物屋面汇水面积确定。

(2)污废分流、污污分流：企业内生活污水和工业废水原则上均应进行分流，工业废水应按照废水中污染物类型分类收集，达到“污污分流”，不同类型的污染物采用不同的废水处理工艺预处理后进行集中处理后排入市政排水管网。

(3)雨水明渠化：对于采用雨水管道的所有企业，应将雨水管道明渠化。新建一套雨水明渠收集地面和雨水立管的雨水，雨水明渠采用雨水篦子覆盖，可通过缝隙观察明渠内水流情况。雨水明渠在园区末端通过管道接入园区外市政雨水管网。

3.2.1.3 未正本清源的区域改造

(1)合流立管改造：原建筑合流管改造用作污水管，并增设伸顶通气帽及立管检查口，新增雨水立管，收集屋面天台雨水，就近排入附近雨水明渠或雨水口内。排水立管数量根据建筑物屋面汇水面积确定。

(2)雨水立管入地改散排：将接入化粪池的雨水立管进行改造，在入地时将雨水立管截断，增加45°弯头排至地面，漫流至附近雨水口。

(3)雨水立管散排改入地：原雨水立管直接散排地面，且周边有雨水检查井，本次对此类雨水立管改造入地。

(4)为尽可能地改善水环境质量，还需对工业区、公建区及老旧村漏建的化粪池进行增加，对餐饮集中的地段增设隔油池。

3.2.2 重点面源污染源整治总体方案

由于降雨初期，雨水溶解了空气中的大量酸性气体、汽车尾气、工厂废气等污染性气体，降落地面后冲刷屋面、沥青混凝土道路等，使得前期雨水中含有大量的污染物质，初期雨水的污染程度较高，甚至超出普通城市污水的污染程度。在城中村、垃圾转运站及菜市场区域，根据汇水流向设置初雨弃流及调蓄池[4]。

4 河道及小微水体整治工程

4.1 总体思路

4.1.1 河道上游源头暗涵整治思路

(1)CCTV检测。对暗涵进行CCTV检测，统计隐患点位。

(2)结构检测。根据CCTV检测结果，进行暗涵化河道涵内结构检测。

(3)安全评估。进行过流能力、结构安全评估、运行设施评估、地面塌陷隐患评估。

(4)清淤。对暗涵化河道全面开孔清淤。

(5)渠道修复。分析结构性安全检测及河道内部外观检测成果，结构损坏程度，针对轻微隐患部位、中等与严重隐患部位分别采用不同方案进行结构修复。①轻微隐患处：针对轻微隐患，将缺陷混凝土结构凿除，凿毛冲洗后，进行喷射钢纤维混凝土；②中等隐患处及严重隐患部位：根据隐患部位周边建筑及交通设施重要性，进行分段修复，将缺陷混凝土结构凿除，凿毛冲洗后，喷射钢纤维混凝土，至保护层处挂钢筋网，后继续喷射钢纤维混凝土至原结构面。

(6)防腐。为保证暗河修复后使用年限不小于30年，避免因腐蚀原因，造成修复部位混凝土脱落、钢筋裸露、锈蚀，影响暗涵的结构安全。对修复的部位外表面全断面喷涂水泥基(特种无机防腐砂浆)，进行防腐保护。

(7)增设检修口。检查井数量不足，不能满足日常维护需要。为保证日常维护要求，参考相关维护单位的运行经验，本次设计按60m间距设置检修口。

(8)初雨弃流。从小区末端弃流井后至接入支渠箱涵排出口之间径流距离较长，沿线收集一定量的市政道路及周边的初期雨水(一般控制在50m3)，如果不加以再次弃流将会严重影响支渠涵、主河道的水质污染问题。为避免河道上游暗涵的水质污染和水体黑臭，实现全区域、全覆盖、全治理的目标，在雨水管网接入暗涵的排出口处增加弃流井构筑物，设计的弃流雨量就近排入市政污水管网，最终进入污水处理厂进行达标处理排放，保障河道的水质洁净长清。

(9)雨水口归并。在暗涵清淤的同时，对于进入河道上游暗涵的雨水口进行梳理，归并。

4.1.2 小微水体整治思路

(1)小微水体排查。排查采用收集资料与实际调研相结合的方式，同步实施，对比论证。通过政府部门协调各街道水务管理部门、宝排公司、深水水务等收集大空港片区范围内需整治的排水渠涵及小湖塘库水量、位置、尺寸及水质情况，再经设计人员进行现场实际调查踏勘，复核排水渠涵明渠及小湖塘库现状资料，渠涵暗渠段则通过收集物探及管道普查资料进行复核确认。

(2)现状排水系统梳理。结合现有雨污分流管网、正本清源工程及河道综合整治资料，对大空港区域内渠涵及小湖塘库沿线雨水排出口进行排查，复核沿线雨水排出口上游是否进行初雨弃流，未进行初雨弃流的雨水排出口可区分为归入雨污分流管网及正本清源工程内补充设计的雨水排出口和归入本次渠涵治理工程进行初雨弃流的雨水排出口，初步分析沿线雨水排出口是否具备设置初雨弃流井及雨水调蓄池的条件，将可实施初雨弃流且无法纳入雨污分流及正本清源工程的雨水排出口纳入本次渠涵、小湖塘库整治的实施范围。

4.2 设计方案

4.2.1 河道上游暗涵整治总体方案

针对河道上游暗涵进行清淤与修复，主要内容包括以下几方面：

(1)对暗涵进行CCTV检测。

(2)对暗涵化河道中轻微结构性缺陷局部修复，对中等和严重结构性缺陷分段修复，并对整个暗涵段采用高耐久性防腐砂浆喷涂保护。

(3)对暗涵化河道区全面清淤。

(4)对进入暗涵的支流进行初雨弃流，对进入暗涵内的雨水口进行梳理归并。

4.2.2 小微水体整治总体方案

按照“一渠一策”制定治理方案。

(1)设置调蓄池。虽然雨污分流和正本清源工程解决了小区末端排出口的初雨弃流的问题，对于小区末端弃流井后至接入支渠涵排出口之间径流距离很长时，沿线收集大量的市政道路及周边的初期雨水(一般在50m3以上)，此种情况若是只在雨水管网接入支渠涵的排出口处增加弃流井进行弃流，将会加大对下游污水厂处理系统的冲击，影响污水厂的正常运行安全，可在雨水管网接入支渠涵的排出口处增加调蓄池设施。因此，沿线初雨收集后可先储存在调蓄池内，在降雨结束时或者污水量较小的夜间时段再进行提升进入污水处理厂，实现规模较大的初雨得以有效处理。

(2)设置弃流井。对于从小区末端弃流井后至接入支渠涵排出口之间径流距离较长时，沿线收集一定量的市政道路及周边的初期雨水(一般控制在50m3以内)，如果不加以再次弃流将会严重影响支渠涵、主河道的水质。为避免下游河道的水质污染和水体黑臭，实现全区域、全覆盖、全治理的目标，在雨水管网接入支渠涵的排出口处增加弃流井构筑物，设计的弃流雨量就近排入市政污水管网，最终进入污水处理厂进行达标处理排放，保障下游河道的水质洁净长清。

(3)直排入渠。当从小区末端弃流井后至接入支渠涵排出口之间径流距离很短时，沿线只收集少量的市政道路及周边的初期雨水(一般在10m3以内，或者较小管径的接入口)，不会对下游河道水体造成明显的污染，且增设弃流井等构筑物也不是很经济的，此种情况可以采取直排入渠，无需增设弃流井等措施。

(4)开孔清淤及雨水口归并。现状小微水体主要为暗涵，基本上无检修孔，需对现状暗涵进行开孔清淤，同时对汇入暗涵的雨水支管进行归并，在归并后的雨水接入口设置检查井，方便检测旱季污水偷排现象。

根据每条渠涵沿线雨水管网接入口的情况不同，同时结合现状雨污分流及正本清源建设情况、附近污水管网条件、周边用地条件等，灵活综合运用以上的一种或多种措施，最终实现黑臭水体的治理目标[2]。

5 结语

通过在深圳水环境治理项目的实践和探索，笔者整理出了本文论述的这一套切实可行的设计思路及方案，这是非常重要的经验总结，后期将在这个基础上，通过深圳项目的拓展，将本文论述的设计思路、方案不断完善，最终形成供市政水环境治理工程设计工作参考借鉴的技术指南。