雨污分流改造中应用截流井的设计探讨.pdf

雨污分流改造中应用截流井的设计探讨施 林(中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司贵州 贵阳)收稿日期:作者简介:施林()男贵州贵阳人本科工程师主要从事给排水工程勘察设计工作摘 要:随着城市建设发展及水环境治理的不断深入对老城区的雨污分流改造也在不断推进由于各种历史原因老城区要完全实现雨污分流难度极大为推进水环境治理、实现人居环境的改善提升人民幸福感合理设计老城区雨污分流改造方案是极为重要和迫切的结合老城区客观情况在改造中如何应用截流井既确保旱季污水的有效收集输送又能安全排放雨季合流污水同时能最大限度地减少对环境的污染降低工程建设投资是每个设计工作者在工作中需认真思考解决的问题 结合工程实例经计算分析每个截流井在不同服务范围下对水质、投资、维护管养等的影响最终给出每个截流井建议的服务范围及服务人口作为设计参考关键词:总口截流小片区截流楼道口截流雨污分流改造中图分类号:文献标志码:文章编号:():/引 言长久以来排水工作者都在不断地研究排水方式的选择其中以分流制占据主导方向赞成分流制者认为分流制比合流制对环境污染小 但随着环境问题不断的突显法国、美国等发达国家及国内部分学者都开始结合工程实践重新思考不同排水体制对水环境的污染情况进行分析与此同时开始开展了大量的试验和研究尤其是在对老城区雨污分流改造中排水体制的选择研究 治理背景 年 月中央政治局常务委员会审议通过水污染防治行动计划简称“水十条”广东省相继先后出台了广东省水污染防治行动计划实施方案广州市治水三年行动计划(年)广州市水污染防治强化方案(年)和广州市全面剿灭黑臭水体作战方案(年)等地方治水治污指导文件随着水环境状况的每况愈下人民生活水平的不断提高美好居住环境的向往是每个老百姓越来越迫切的期盼美好的居住环境必然离不开排水工作者的努力排水体制的选择是雨污改造设计中最重要的一环结合实际工程的检验效果截流式合流制未必就比分流制对水体污染严重 最主要的两点第一初期雨水污染不可小觑第二老城区尤其是餐饮店铺门前的污染物排放应加强注意 基于以上两点这就不得不使排水工作者应结合当前排水现状重新思考排水体制的选择因为很显然排水体制的选择对水环境的影响是决定性的将直接影响工程的效益及投资同时也影响每个居民的切身利益所以排水体制的选择至关重要 应用条件在以下 种情况下选择截流式合流制是合适的:立管无法实现雨污分流改造的老城区地下空间狭窄管线复杂的区域餐饮当铺等小吃街区域周边房屋老旧、基础较浅等区域农贸市场等污染源集中场所针对以上几种情况设置截流式合流制是合理可行的 截流井的不同布置方式分析)项目背景:根据资料收集广州市白云区某村全村辖区总面积约 辖区内 个经济合作社 该小区为安置区建成已 多年房屋栋数约 栋房屋大部分在 层左右临街一楼餐饮门面较多还有部分大型餐饮生活氛围浓厚村内户数约 户常住人口共计约 人村内主要道路包括一条纵向主干道与五条支干道 村内人员居住密集小区原虽建设两趟排水系统但由于各种原因小区虽为安置区但大部分属于村民自建房立管 以上为内合流立管小区巷道排水错混接严重基本雨污混排小区周边水体因错混接水质极差生活环境恶劣雨季管网污水排至水体水体黑臭凸显为配合广州治水大方针对该区域实施雨污分流改造)现场污染源特点:由于城市发展及建设时序的原因城市中坐落着以城中村为典型的老旧生活小区由于该类小区建设年代较早或者大部分属于农民自建房缺乏规范的规划设计做指导排水系统大都以合流制为主 归纳起来主要有:屋面雨水与生活污水合流排放且合流立管以位于房屋内的内合流立管居多阳台飘窗雨棚及防盗窗的设置导致雨污分流改造极难实施地下空间狭小地下管线种类繁多临街门面餐饮当铺等排水乱接乱排巷道宽度大部分只有 且自建房屋基础浅结合现场实际情况拟考虑采用截流的方式进行设计以下对不同截流方式从水质、投资、维护管养等三方面进行理论与实测分析对比 水质分析总口截流、小片区截、楼道口截流三种截流方式对受纳水体水质影响的分析)总口截流:()式中:为出水污染物浓度/为污水污染物浓度/为雨水污染物浓度/为污水流量/为雨水流量/)小片区截流:()式中:为第 个截流井服务范围雨水量/为第 个截流井服务范围污水量/为第 个截流井溢流水质浓度/为第 个截流井服务范围污水水质浓度/为第 个截流井服务范围雨水水质浓度/于是对于第 个片区溢流污染物浓度为:()()楼道口截流:()式中:为第 个截流井服务范围雨水量/为第 个截流井服务范围污水量/为楼道口截流井溢流水质浓度/为每栋楼截流井服务范围污水水质浓度/为每栋楼屋面雨水水质浓度/经上述公式推导分析因、不受截流方式变化而改变但不同的截流方式受汇水面积及降雨历时的影响而不相同根据极限强度理论降雨历时的变化不及汇水面积的变化对雨水量的影响大尤其是当截流片区划得更详细的时候因降雨历时更小则更大因而 就会更明显很明显对于楼道口截流汇入污水管的雨水只有屋面收集的雨水故而这种截流方式因混入的雨水量最少截流的污染物浓度最大对于小片区截流由于汇水面积不仅有屋面汇集的雨水还存在巷道及侧墙汇水面积产生的雨水量这就导致污染物浓度随汇入雨水量的增加而导致截流污染物浓度有所降低对于总口截流由于汇水面积在小片区截流的基础上再增加服务范围内道路排水进而再次稀释污水水质浓度故从污水厂提质增效的角度看在必须设置截流井的时候楼道口截流对污水厂进水浓度的提升是有效的但是这必然会要求同步增加一趟溢流的雨水管及增加大量的截流井数量但这而对水质的改善是甚微的对于总口截流必然对水厂进水浓度有明显的稀释响应 所以在相同的截流倍数情况下合理设置小片区截流是符合要求的既能有效地解决旱季污水的收集同时又能在雨季有效控制污染物的排放由于本次设计范围内主要是住宅与部分商业建筑布置规则本次设计取其中 范围进行计算分析查先关资料并结合先关规范污水中 取值 /取值 /取值/雨水中 取值/取值 /雨水中 暂不考虑理论数据分析:经理论计算得出不同重现期下主要污染物浓度分析详见:图 为不同重现期下不同截流方式出水 浓度对比图 为不同重现期下不同截流方式出水 浓度对比图 为不同重现期下不同截流方式出水 浓度对比图 不同重现期下不同截流方式出水 浓度对比图图 不同重现期下不同截流方式出水 浓度对比图图 不同重现期下不同截流方式出水 浓度对比图实测数据分析:工程实施后根据现场实测数据分析 实测结果显示:在城中村合流制污染物浓度由于受降雨影响均比理论值有所降低当每栋楼设置截流井时其溢流污染物浓度中 与城镇污水处理厂污染物排放标准()中一级 相当总口截污时其溢流污染物浓度与二级标准相当巷道口截污污染物浓度相比总口截污约降低 从计算结果分析来看重现期对污染物浓度的影响并不明显从工程现场实际效果看经过小片区截流设计改造后周边环境得到明显改善附近原来的黑臭水体现在是鱼翔浅底了当地村民都赞不绝口由于实际工程中地面产生的 与 因地域存在不同程度的差异本次选取分析案例对象为集中安置区建筑密度较大污水主要以生活污水为主但是对于不同的项目溢流污染物浓度的研究是比较复杂其不仅受地形、地貌、地域、降雨强度、降雨历时、降雨时段等多种因素影响还受排水体制、居民生活方式及周边工业等相关的影响故对于具体的项目应具体地分析研究根据相关研究结论降雨雨峰靠前的由于雨量过于集中平常积累的污染物随溢流污水的排放溢流污染明显但是对于雨峰靠后的降雨由于随着雨量的增大前期污染物的积累都被截流排至污水系统了后期混合的污水溢流污染明显降低 故结合相关资料对于小片区的截流由于服务范围小合流管径也相对较小旱季基本可以满足最小流速要求合流管道旱季淤积污染物较小进而溢流污染总量较总口截流又得到一定控制 投资分析很明显楼道口截流基本就是与分流制类似了此时从巷道到设计边界均需两套排水系统同时还需要对建筑合流立管进行改造故造价自然是最高的但是对于小片区截流从楼道至巷道口均为一趟排水系统只是在截流井的地方需要增加一趟溢流的雨水系统与总口截流相比造价略高 但是楼道口截流却比总口截流基本翻了 倍结合水质情况小片区截流水质介于楼道口截流与总口截流之间不同重现期下不同截流方式投资对比分析如图 所示图 不同重现期下不同截流方式投资对比分析图总口截流由于汇集面积大雨水量大进而合流主管管径大但是在旱季由于管径大污水流量较小污水流速小在管道中容易产生淤积 维护管养分析从维护管理方面看由于总口截流合流主管管径最大小片区截流降低了合流主管管径但是增加了很多截流井相比小片区截流既减少了截流井的数量同时又增加了溢流主管故三种截流方式都有各自的特点表 为不同截流方式维护管养对比 从维护管养对比结果分析可以看出小片区截流不管是清掏频率还是维护成本及维护复杂程度都是比较适中的既避免了总口截流方式旱季流速小易导致淤积的情况又降低了楼道口截流设置过多小方井增加维护复杂程度从而降低了维护成本 故综合来看小片区截流是比较适合的截流方式表 不同截流方式维护管养对比管养方式总口截流小片区截流楼道口截流清掏频率较高中较低维护复杂程度较易一般复杂维护成本较高一般较低 结 论)以本项目为例由于项目所在地降雨量丰富建筑密集居住人员集中结合本项目实际情况项目设计重现期取 年在巷道布置 合流管然后在有条件的主巷道(或村道上)布置 合流主管并设置截流井每个截流井服务范围控制不超 服务人口约 人这样既能满足雨季排水的要求旱季又能保证流速不低于 /当降雨强度变小人员居住集中时服务范围及人数可相应的随之调整)受降雨强度、地形坡度、地面种类、重现期等因素制约不同地区有不同的取值通过项目案例数据整理分析在需要设置截流井的情况时采用小片区截流是合适的:参 考 文 献:中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑中水设计标准:.北京:中国建筑工业出版社.中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑与小区雨水控制及利用工程技术规范:.北京:中国建筑工业出版社.国家环境保护总局.城镇污水处理厂污染物排放标准:.北京:中国质检出版社.刘翠云车伍董朝阳.分流制雨水与合流制溢流水质的比较.给水排水():.李贺李田.上海中心城区合流制排水系统雨天溢流水质研究.中国给水排水():.