南水北调中线核心水源区城市排水专项规划-以湖北郧县城区为例.pdf

第 14 卷 01 期 2016 年 2 月 南水北调 与水利科技 South2to2North Water T ransfers and Water Science 2. 中国五环工程有限公司, 武汉 430223) 摘要: 南水北调中线工程以丹江口水库为水源, 由水库河南一侧的陶岔渠首引水, 途经河南、 河北、 天津三省, 北至北 京玉渊潭。为确保一江清水送北京, 其水源地水资源保护刻不容缓。湖北郧县作为丹江口水库上游核心水源地, 在 其城市总体规划的指导下, 同时结合山地城市的特点, 进行了排水专项规划, 并对完善排水专项规划提出了相应的 建议。对核心水源地水质安全提供一定的借鉴意义。 关键词: 南水北调中线工程; 丹江口水库; 水资源保护; 核心水源地; 山地城市; 排水专项规划; 水质安全 中图分类号: TU992 文献标识码: A 文章编号: 167221683( 2016)00120170203 Drainage special planning of the city in water resource district of the Middle Route of the South2to2North Water Transfer Project )) ) Hubei Yun County as an example CHEN Wei1, MI Ning1,ZHOU Cheng1, YUAN Shu2bao2, SHI Wu 2bin2 (1. Wuhan University of Science and Technology , Wuhan 430065, China;2. China Wuhuan Engineering Co. , L td, Wuhan 430223, China) Abstract:T he Middle Route of the South2to2North Water T ransfer Project from the Danjiangkou Reservoir of Hubei Province and all the water come from each incoming branch, This project by the side of the reservoir in Henan T aochaheadworks diversion, Through henan, hebei, tianjin, north arrived in Beijing yuyuantan. In order to ensure A river of water sent to Beijing, T he water source water protection is of great urgency. un2 der the guidance of the overall urban planning ofyun county, Combining with the characteristics of mountainous city at the same time, conducted a drainage special plan of Danjiangkou Reservoir on the upper reaches of the core water source2Hubei Yun County, and made recommendations accordingly to improve the drainage special plan. Key words:the Middle Route of the South2to2N orth Water T ransfer Project; Danjiangkou Reservoir; water resources protection; water resource district; mountain city; drainage special planning; water safety 南水北调中线一期工程是我国优化水资源配置, 支撑京 津和华北地区发展, 改善区域生态环境, 惠及子孙后代的重 大基础性战略工程[1], 其一期工程将于 2014 年汛后试通水, 位于核心水源区的郧县地处湖北省西北部, 汉江上游下段, 是典型的山地城市, 同时又是我国鄂西生态文化圈的中心, 被誉为丹江口大坝上的坝上第一县。但郧县城区内现状污 水管网布局和规模均难以满足城市发展的趋势, 污水收集能 力不足, 导致部分污水流入丹江口水库, 直接威胁到南水北 调中线工程水源地水质的安全。因此, 为保障南水北调中线 工程受水区饮用水的安全性, 中线水源地的水资源保护迫在 眉睫。本文研究在分析山地城市的基础上, 提出了湖北郧县 城区排水规划的重难点以及主要的措施, 有助于水源保护的 工作的进一步开展。确保中线工程水质安全。 1 排水现状及其问题 1. 1 排水现状 郧县老城区由于其历史原因导致该区域的发展受到一 定程度的局限, 但随着南水北调中线工程的建设给郧县的发 展带来了历史性机遇, 因此, 近年来郧县在保护好老城区(江 北片区)的同时大力扩展了两个新区, 即长岭新区和郧阳岛。 ( 1) 郧县老城区( 江北片区) 地势南北呈/ 川0 字形状, 且 北高南低, 现有排水体制为雨污合流制, 其排水管网为 20 世 纪 60 年代所建, 已超出其服务年限, 同时随着老城区的建设 改造, 其污水收集管网能力已明显不足, 对片区污水受纳水 体- 汉江造成一定程度的威胁, 因此亟需进行优化调整。 ( 2) 长岭新区是郧县主要的落户企业聚集地, 规划区内 #170# 水 利 管 理 汇水面积分别为 3 1 7 km2和 15 1 4 km2(见图 1)。目前, 新区 内排水均采用合流散排方式, 未经处理直接散排到汉江和神 定河, 对环境污染较严重。 (3) 郧阳岛作为郧县/ 一江四桥六镇0 旅游开发区的中 心, 同时也是我国鄂西生态文化圈的中心, 作为我国唯一 的国家级地质保护遗址遗产 ) 青龙山恐龙蛋化石群及梅 铺猿人遗址等景点的旅游集散地, 其排水采用合流散排 方式, 污水直接散排到汉江或江边的雨水冲沟, 对环境污 染较严重。 (4) 郧县现有污水处理厂一座, 位于老城区( 江北片区) , 服务面积 7 1 5 km2。目前污水厂可集中处理江北片区 70 % 以上的生活污水和全部生产废水, 出水执行标准: 一级 A 标准。 图 1 湖北郧县城区范围 1. 2 存在的问题 (1) 点源污染依然严重。 近 10 年来郧县的工业产业得到了一定的发展, 相应的 工业污水和部分生活污水通过固定的排污口集中排放至汉 江及郧县境内神定河(神定河水质为劣 类) , 最后汇入丹江 口水库, 严重威胁到丹江口水库水质。 (2) 面源污染日益突出。 除老城区有较为完善的管网外, 其它地区没有污水收集 管网及相应的水处理设施, 导致城区周边农村农田中的泥 沙、 营养盐、 农药及其他污染物在降水或灌溉过程中通过农 田地表径流、 壤中流、 农田排水和地下渗漏进入水体, 对郧县 境内的泗河、 诸河等支流造成污染, 同时也对地下水造成一 定的污染, 严重制约着新农村建设的进程。 (3) 部分管网陈旧老化。 郧县老城区排水管网大多数已超出其服务年限, 管网承 压能力差, 部分管段老化破损, 导致部分待收集雨污水渗流 入地下, 亦对地下水造成一定的污染; 同时, 由于建设初期缺 乏相应的规划, 雨水管径普遍偏小, 过水能力不足, 导致汛期 常出现溢水、 积水现象; 污水支管管径偏大, 干管管径偏小, 难以充分发挥管网系统的工程效益[2]。 (4) 移民人口突增。 作为南水北调中线水源地重要移民安置点, 郧县于 2012 年完成移民工作, 其移民涉及 10 个乡镇, 移民人口 28 817 人, 建房面积 80 余万 m2, 调整生产用地 20 km2, 人口的突增 导致相应的污水量急剧增加, 若未经处理, 势必将影响到中 线水源地水质。 ( 5) 水土流失严重。 郧县作为典型的山地城市, 境内 85% 以上面积为山丘 区, 耕地面积较少, 当地居民对林木资源的过度采伐, 导致山 林开垦度高, 植物退化较为严重, 由此造成的水土流失亦将 成为影响水源区水质的特殊问题[3]。 2 排水规划的基本内容 郧县排水专项规划范围为老城区( 江北片区) 、 长岭新区 和郧阳岛三个片区。城区范围图见图 1。本次排水专项规划 面积为 32 1 1 km2。近期人口 16 万人, 远期人口 20 万。 以建设成/ 国家级清洁水源地, 生态型健康滨水城0为目 标, 保护汉江水质, 实施水源地/ 源头治理0, 确保中线工程的 水质安全, 并紧密结合以下三点进行设计。 ( 1) 源头治理及全流域协调治理。 汉江干流作为丹江口水库最主要的入库径流, 全流域的 63% 处于郧县县域内, 其水质状况将直接影响到丹江口水库 水质状况, 因此, 位于丹江口水库上游的郧县必须确保汉江 水质状况良好。 ( 2) 推进农村环保工作建立生态恢复与保护体系。 加强农村面源污染的防治工作, 大力发展生态农业和现 代农业, 建立健全农村环保投入机制[ 425]。 ( 3) 建立生态补偿机制发展生态经济产业。 建立汉江郧县段全流域的生态补偿机制, 以补偿资金的 投入提高水源地生态保护能力, 实现流域上下游之间的跨区 补偿[ 627]。 3 排水规划 3. 1 污水收集管网系统规划 排水规划的一般性原则是新建区管网建设采用分流制。 建成区采用截流式合流制, 在条件成熟的情况下逐步改造为 分流制[ 8]。结合郧县当地实际情况, 规划分片、 分步实施 改造。 ( 1) 老城区污水收集管网规划。 郧县老城区( 江北片区) 地势北高南低, 地形起伏较大。 规划区域内排水及收集系统充分利用现有地形地貌的特点, 以重力流方式为主。近期将老城区现状管道系统疏通, 将原 有管网进行部分更换改造, 远期随着郧县的发展逐步完善管 网, 改为分流制, 以逐步改善城区的排水状况[9]。 ( 2) 老城区污水收集管网分区。 老城区污水收集管网分区以东岭街、 沿江大道为界, 共 分为三个收集区即老城区 区(东岭以西地区) 、 老城区 区 ( 东岭以东地区) 和老城区 区, 各区域雨污水收集规划如下 ( 见图 2)。 老城区 区: 收集沿江大道以东、 东岭街以西部分的污 水, 服务面积约 3 km2。污水主干管位于解放南路东侧, 采用 3@ 4 m 综合管沟, 总长度约为 2 700 m, 最终接入郧县城关 镇污水处理厂。 #171# 陈 威等# 南水北调中线核心水源区城市排水专项规划 水 利 管 理 图 2 老城区污水收集区域划分 老城区 区: 主要收集东岭街以东部分的污水, 服务面 积约 2153 km2, 污水主干管沿双庆路西侧和滨江路西侧铺 设, 管径 600~ 800 mm, 总长度为 2 400 m, 在滨江路与滨江 北路交汇处设置涵洞, 另外本收集区内汉宫实业公司附近地 势相对较低(见图 2, 现状标高 165 m 左右) , 因此要收集滨江 路以东污水, 必须在滨江路与滨江北路交汇处外侧设置提升 泵站, 将污水提升后利用重力方式经由污水干管接入郧县城 关镇污水处理厂。 老城区 区: 沿江大道以西部分, 服务面积约 13 km2, 污 水干管沿库岸治理西侧江边铺设, 管道以 800 mm 管径为 主, 在献珍路与沿江大道交汇处西侧设置提升泵站, 接入解 放南路主排污渠进入郧县城关镇污水处理厂。全线长度约 3 200 m。 (3) 新区管网建设。 长岭新区和郧阳岛分别作为两个单独的区域, 实行雨污 分流制, 污水干管按远期设计要求敷设, 长岭新区主要以工 业园为主, 园区内工业污水必须坚持/ 自行处理, 达标排放0 原则, 在达到相关排放标准后, 再收集集中排入市政污水管 道, 接入区域下游新建污水处理厂进行处理。另外, 针对污 染较为严重的神定河, 可在水质污染较为严重河段采用流曝 技术改善水质。 (4) 管网建设施工。 顶管施工法作为主要的非开挖技术, 一般在埋深较大, 管径较大(d> 600 mm) 时采用, 但是其成本较高, 在新城区 管网建设时, 由于顶管施工法作为非开挖技术投资较高, 且 其工作间占地面积较大而影响城区正常的交通状况, 故规划 管网施工时选择开挖施工技术, 若排水管道须穿过河流, 则 采用对环境的影响较顶管施工法小的牵引管施工法, 其价格 较顶管施工法便宜, 适合管径小的管段的施工。因此, 在新 城区的管网建设中主要以开挖技术为主, 特殊管段则可采用 牵引法施工。 3. 2 初期雨水处理规划 初期雨水在其降落及地面径流过程中携带大量的有机污 染物, 若 直接排 放至河流 中, 则会 对河流 造成一 定的 污 染[ 10211]. 因此本次规划设计将考虑设置初期雨水的截流设施, 即在雨水排放口前设置初期雨水截流井, 将初期雨水截流至 污水管道内, 再经由污水管网送至污水处理厂进行处理[12]。 若当污水管道管内底标高高于雨水管道管内底标高, 导 致初期雨水截流井内雨水无法流入污水管道, 可通过设置生 态雨水排放口的措施来净化水体, 减轻初期雨水对河道的污 染[ 13]。 3. 3 污水处理厂与污泥处置和利用规划 ( 1) 老城区污水厂改扩建。 作为丹江口水库上游核心水源地, 现有污水厂可集中处 理 70% 左右的污水, 但未能实现老城区 100% 收集处理, 因 此, 将对该污水厂进行改扩建, 以期实现污水 100% 处理, 同 时需进行相应的管网建设。 ( 2) 长岭污水处理厂新建规划。 长岭新区现有人口为 9 万人, 计算其综合生活用水量为 27 000 m3/ d, 新区内工业用地面积为 0185 km2, 均为一类工 业用地, 故其工业用水为 10 200 m3/ d, 长岭新区城市污水量 按城市综合用水量指标平均日的 85% 计算为 31 600 m3/ d。 根据郧县长岭新区污水量预测, 结合当地地势, 规划在 长岭新区建设两座污水厂分别处理规划区内 区和 区污 水, 污水处理厂位置见图 4, 污水厂出水水质均采用一级 A 标准。 图 3 长岭新区污水处理厂位置 ( 3) 郧阳岛污水生态化处理规划。 郧阳岛作为鄂西生态文化圈景点的旅游集散地, 多为流 动人口, 固定人口较少, 故规划对郧阳岛污水进行生态化处 理, 具体内容如下: 设置节水环保型生态厕所, 避免对环境造 成污染。规划建设人工湿地对岛内生活污水进行处理。建 设生态农庄, 发展生态化建设[ 14]。 结合以上三点进行建设, 以达到生态化处理岛内污水的 目的。 ( 4) 污泥处置规划。 污泥处置的目标优先考虑的顺序是: 减量化、 稳定化、 无 害化、 资源化[ 15]。污泥的最终处置应优先选用资源化措施。 污泥含有丰富的有机质和 N、 P、 K 等植物生长必需元素, 同 时也含有病原物等有害物质, 直接利用容易引起环境二次污 染, 但经堆肥后, 病原物被大部分杀灭, 植物可利用有效养分 ( 下转第 200 页) #172# 第 14 卷 01 期# 南水北调与水利科技# 2016年 2月 探 讨 与 交 流 水利经济, 1999, 1: 50 257. [ 8] 张序. 南水北调西线工程对四川经济发展的影响[ J] . 南水北调 与水利科技, 2005, 3( 1) : 10 214. [ 9] 王秀英, 白音包力皋, 王东胜. 南水北调西线一期工程大渡河流 域减水段生态水文浅析[ J] . 长江流域资源与环境, 2011, 20 ( 6) : 7492754. [ 10] 王秀英, 白音包力皋, 王东胜. 南水北调西线一期工程雅砻江 流域调水区生态水文[ J] . 武汉大学学报: 工学版, 2011, 44 ( 5) : 5762580. [ 11] 范杰. 南水北调中西线工程对水源区水资源影响及对策[ J] . 人民长江, 2014, 45( 7) : 23 226, 35. [ 12] 刘希林, 黄志全. 南水北调西线工程地质灾害研究[ M] . 北京, 地质出版社, 2012. [ 13] 秦蓓蕾, 丁晶, 王文圣. 南水北调西线工程对调水区的影响浅 析[ J] .水资源与水工程学报, 2004, 15( 2) : 36 239, 58. [ 14] 周佳, 马光文, 张志刚. 基于改进 POA 算法的雅砻江梯级水电 站群中长期优化调度研究[ J] . 水力发电学报, 2010, 29( 3) : 18222. [ 15] 黄炜斌,马光文, 王和康, 等. 雅砻江下游梯级电站群中长期优 化调度模型及其算法研究[ J] . 水力发电学报,2009,28( 1) : 1 24. ( 上接第 172 页) 提高, 成为疏松物料, 方便运输和使用, 利用环境风险降低。 结合郧县当地的实际情况, 污水主要为生活污水, 因此, 将污 泥采用堆肥处理。既能解决污泥处置和最终出路问题, 又能 实现污泥的资源化利用。 4 建议 为提高中线工程的供水可靠性与安全性, 此次郧县城区 排水专项规划应以绿色发展为方向, 结合生态措施健全优化 管网系统, 建立流域协调治理机制, 积极发展生态经济, 实现 经济社会的可持续发展, 加速进行实现人与自然的和谐 相处。 参考文献: [ 1] 赵哲, 付士武. 南水北调北京市内配套工程水土保持措施探讨 [ J] .南水北调与水利科技, 2013( z2) : 177 2179. [ 2] 郭敬华, 崔华东, 贾卫利, 等. 小城镇排水管网系统存在的问题 与对策[ J] . 给水排水, 2006, 32( z1) : 59 260. [ 3] 邓荣森, 赖斌, 王涛. 排水管网规划设计在三峡库区城市污水处 理工程可行性研究中的重要地位[ J] . 给水排水, 2003, 29( 8) : 11214. [ 4] 张树麟, 颜志俊. 南水北调东线江苏段水污染防治成效研究 [ J] .南水北调与水利科技, 2012( 1) : l23. [ 5] 刘丙军, 邵东国, 许明祥. 南水北调中线与汉江中下游地区的水 资源利用关系研究[ J] . 南水北调与水利科技, 2003, 1( 6) :629. [ 6] 张家荣. 南水北调中线商洛水源地生态补偿标准研究[ J] . 中国 水土保持, 2014, ( 2) : 51 253. [ 7] 马文斌, 李建强, 谭静, 等. 重庆市水源地生态补偿机制研究 [ J]. 安徽农业科学, 2013, 41( 4) : 1662 21663, 1673. [ 8] 陈天凌, 聂洪文, 温县权, 等. 5中山市污水工程专项规划6编制 中的三个问题[ J] . 规划师, 2006, 22( z1) : 89 291. [ 9] 陈润生, 奚旦立, 杨晓波. 盛泽镇污水管网改造工程设计实例 [ J]. 给水排水, 2004, 30( 10) : 21 224. [ 10] 车伍, 张伟, 李俊奇. 城市初期雨水和初期冲刷问题剖析[ J] . 中国给水排水, 2011, 27( 14) : 9 214. [ 11] 赵廷红, 牛争鸣. 实现城市雨水资源化的基本途径[ J] . 中国给 水排水, 2001, 17( 10) : 56 258. [ 12] 刘应宗, 李明, 金宇澄等. 城市排水规划中雨水资源化问题探 讨[ J] .中国给水排水, 2003, 19( 12) : 97 298. [ 13] 戴栋超. 上海崇明东滩启动区排水专项规划[ J] . 中国给水排 水, 2013, 29( 8) : 18 220. [ 14] 颜志俊, 张明月, 逄勇等. 南水北调东线江苏段深化治污重点 方向及措施[ J] . 南水北调与水利科技, 2014, 12( 4) : 42 246. [ 15] 陈志宇, 王宏彦. 新时期城市污水专项规划编制中的若干问 题))) 以武汉科技新城污水专项规划为例[ J] . 城市规划学 刊, 2009( z1) : 2212223. #200# 第 14 卷 01 期# 南水北调与水利科技# 2016年 2月