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城市供排水管网设计与分析

发布时间:2020-03-02 09:14:33 来源:范文大全 收藏本文 下载本文 手机版

浅谈城市排水管网

城市排水工程是指收集、输送、处理和利用污水(废水)的一整套工程设施。其中处理和利用污水是在污水处理厂完成的。污水分为生活污水、工业废水(城市污水)、还有降水(雨水、冰雪融化水)。整个排水系统可分为合流制排水系统跟分流制排水系统,两者的区别就在于是否将生活污水和工业废水进行分开处理,个人更倾向于分流制排水系统,分流制排水系统是指将生活污水、工业废水和雨水分别在两个或两个以上各自独立的管系统内排除的排水体制。排除生活污水、工业废水或城市污水的系统称为污水排水系统,排除雨水的系统称为雨水排水系统。根据排除雨水方式的不同,又分为完全分流制和不完全分流制排水系统。完全分流制排水系统具有相互完全独立的污水排水系统和雨水排水系统,污水排至污水处理厂处理后排放,雨水就近排入水体。不完全分流制是指只有污水排水系统,而未建雨水排水系统,雨水沿着街道边沟、水渠、天然地面等原有雨水渠道系统排泄,或者在原有渠道系统输水能力不足之处修建部分雨水管道,等到城市进一步发展后再修建完整独立的雨水排水系统,逐步改造成完全分流制排水系统。

在一些大城市中,由于各区域的自然条件存在差异,同时排水系统的建设是逐步进行和完善的,有时会出现混合制排水系统,即既有分流制也有合流制的排水系统。混合制排水系统在原为合流制的城市进行排水系统的改造扩建时常常出现。在工业企业中,由于工业废水成分和性质的复杂性,与生活污水不宜混合,而且彼此之间也不宜混合,否则将造成污水和污泥处理复杂化,给废水重复利用和有用物质的回收造成、困难。将生活污水与工业废水分开处理,更有利于管理控制水质,合流处理加大了后期处理排水的难度,方便管理,但分流处理也增加了管道造价,后期的管道维护也增加了难度。

排水系统规划应符合城市和工业企业的总体规划,并应与城市工业企业中期他单项工程建设密切配合,相互协调,该现成的道路规划、建筑界限、设计规模对排水系统的设计有很大的影响;排水系统设计要与邻近区域的污水和污泥处理和处置协调;考虑污水的集中处理与分散处理;设计排水区域内需考虑污水排水问题与给水工程的协调,以节省总投资;排水工程的设计应全面规划,按近期设计考虑远期发展;排水工程设计师考虑原有管道系统的使用可能;在规划设计排水工程时必须认真观测执行国家和地方有关部门制定的现行有关标准、规范和规定。

排水系统体制应根据城市及工业企业的规划、环境保护的要求、污水利用情况、原油排水设施、水质、水量、地形、对条件确定。从环境保护方面来看,如果采用合流制将污水和雨水全部截流送往污水厂进行处理,然后再排放,从控制和防止水体的污染来看,是较好的,但这时截流主干管很大,污水厂容量也增加很多,建设费用也相应增加。采用截流是合流制时,雨天有部分混合污水经溢流井溢入水体,水体受到污染。分流制排出污水和雨水,初雨径流未加处理就直接排入水体,对城水体也会造成污染,但它比较灵活,比较容易适应社会发展的需要,故应采用分流制;从造价方面来看,合流制排水管道的造价比分流制一般要低20%-40%,可是合流制的泵站和污水厂却比分流制的造价要高;从维护管理方面来看,晴天时污水在合流制管道中只是部分流,雨天时才接近满管流,因而雨天时合流制管道内流速较低,易于产生沉淀。但据经验,管中的沉淀易被暴雨水流冲走,这样,合流管道的维护费用可降低。但是,晴天和雨天时流入污水厂的水量变化很大,增加了合流制排水系统污水厂运行管理的复杂性。而分流制系统可以保证管内的流速,不致发生沉淀,同时,流入污水厂的水量和水质比合流制变化小得多,污水厂的运行易于控制。

综合考虑各个因素,为了更好的保护环境,适应以后的发展,且便于污水厂的运行管理,采用分流制排水系统,即采用两个(雨水、污水)管道系统。

然而在迅速发展的城市建设,面积不断扩大,多种建筑物构筑物和设施密布于地上地下,硬化程度越来越高,水生态、水环境被严重破坏。有生态学家曾指出:城市下垫面大量硬化、不透水层不断扩展,就是城市沙漠化的开始,出现沙化的危害。历史上楼兰古城消失在沙漠之中,就充分说明了这一点。在城市整个排水系统都不理想的情况下,人们创造性的引出了海绵城市的概念。建设海绵城市的实质是治水,治理城市下垫面的水状态、水环境。视雨水为资源,对这部分资源进行搜集、蓄存、利用。在遇雨水过多时,还可缓解城市内涝。是尊重自然、顺应自然、再现自然的创新过程。水是生命之源,水润万物。无论在自然界和人类社会环境中都处于根脉性地位和作用。建设美丽中国,实现天蓝水清地绿,有水地才绿,地绿天更蓝。中华传统文化推崇上善若水,探索水对自然和社会发展法则。城市依水而建,建筑因水而筑,景观因水更显灵性。

海绵城市,是新一代城市雨洪管理概念,是指城市在适应环境变化和应对雨水带来的自然灾害等方面具有良好的“弹性”,也可称之为“水弹性城市”。国际通用术语为“低影响开发雨水系统构建”。下雨时吸水、蓄水、渗水、净水,需要时将蓄存的水“释放”并加以利用。2016年3月,海绵城市试点获财政支持。2016年7月,北京市“十三五”时期水务发展规划发布,通州被确定为全国第二批海绵城市建设试点。2020年“海绵城市”将遍布安徽,合肥打算消除城市内涝隐患。传统海绵城市建设模式,处处是硬化路面。每逢大雨,主要依靠管渠、泵站等“灰色”设施来排水,以“快速排除”和“末端集中”控制为主要规划设计理念,往往造成逢雨必涝,旱涝急转。逢雨必涝已经成为我国大中城市的痼疾。然而,不再“城中看海”却不仅仅是管道扩容这么简单。目前中国99%的城市都是快速排模式,雨水落到硬化地面只能从管道里集中快排。强降雨一来就感觉修多大的管道都不够用,而且许多严重缺水的城市就这么让70%的雨水白白流失了。以深圳光明新区举例,这个年均降雨量1935毫米、汛期暴雨集中的城区,一方面有26个易涝点,内涝严重;另一方面又严重缺水,70%以上的用水靠从区外调水。这说明城市排涝抗旱的思路必须调整,把雨水这个包袱变成城市解渴的财富。根据《海绵城市建设技术指南》,城市建设将强调优先利用植草沟、雨水花园、下沉式绿地等“绿色”措施来组织排水,以“慢排缓释”和“源头分散”控制为主要规划设计理念。

海绵城市建设应遵循生态优先等原则,将自然途径与人工措施相结合,在确保城市排水防涝安全的前提下,最大限度地实现雨水在城市区域的积存、渗透和净化,促进雨水资源的利用和生态环境保护。建设“海绵城市”并不是推倒重来,取代传统的排水系统,而是对传统排水系统的一种“减负”和补充,最大程度地发挥城市本身的作用。在海绵城市建设过程中,应统筹自然降水、地表水和地下水的系统性,协调给水、排水等水循环利用各环节,并考虑其复杂性和长期性。作为城市发展理念和建设方式转型的重要标志,我国海绵城市建设“时间表”已经明确且“只能往前,不可能往后”。全国已有130多个城市制定了海绵城市建设方案。确定的目标核心是通过海绵城市建设,使80%的降雨就地消纳和利用。围绕这一目标确定的时间表是到2020年,20%的城市建成区达到这个要求。如果一个城市建成区有100平方公里的话,至少有20平方公里在2020年要达到这个要求。到2030年,80%的城市建成区要达到这个要求。

建海绵城市就要有“海绵体”。城市“海绵体”既包括河、湖、池塘等水系,也包括绿地、花园、可渗透路面这样的城市配套设施。雨水通过这些“海绵体”下渗、滞蓄、净化、回用,最后剩余部分径流通过管网、泵站外排,从而可有效提高城市排水系统的标准,缓减城市内涝的压力。城市不同,特点和优势也不尽相同。因此打造“海绵城市”不能生硬照搬他人的经验做法,而应在科学的规划下,因地制宜采取符合自身特点的措施,才能真正发挥出海绵作用,从而改善城市的生态环境,提高民众的生活质量。

对海绵城市有的认识和解释。我认为:建设海绵城市是治城市病的一剂良方,可以和传统中医治病理念相比喻。中医治病是以多种手法、多种药物较长时间综合施用,调理人体机能、缓解病痛,除病健身。同理,推进海绵城市建设,不能就事论事,仅靠几项工程实施和仅靠相关部门的工作,是不够的,需要有系统的多规合一的规划,多路径,多部协同,全社会介入持续实施,在规划建设管理各个阶段循序渐进,控制硬质下垫面,发展软质下垫面,使城市下垫面有稳定的水环境。以上述认识,城市下垫面大致可分为三类,即:自然和人工的水体、湿地;软质地表的各类园林绿地;硬质地表的各类建筑、构筑物、市政等基础设施。自然和人工水体、湿地:包括城市的自然和人工河道、湖泊、湿地、各类水渠、池塘水景水面,即城市规划管理的蓝线范围。这部分用地占城市用地比例不大,但非常重要。是城市宝贵的水资源,必须严格保护。并且应合理利用,有规划地发展扩大,实践保护—利用—发展—再保护的科学的循环模式。当前成都正在大力建设位于主城边缘的工程、是海绵城市建设的重点工程。在城中心地带也曾有一些河流和池塘,如今都只留下地名记忆,如金河街、西御河街、白家塘等。是否可以研究在城市中心地带恢复或新辟一些水体。对已编制审批的水利建设水环境治理规划的切实落实和加快推进、改善提升城市的水生态、水环境和水景观。软质地表的各类园林绿地。包括公共绿地和附属于街道、河岸、居住小区、广大社会单位内部的环境绿化,以及生态绿地、防护绿地和保留的自然山地林地等。这类软质地表大约占城市用地的30%左右。称其为软质地表,是因为绿化是以土地为载体,土壤本身就是一种重要的生态因子,富含营养、水分和空气。一般情况下,土壤中含水量占其容积的1/3左右,通过土壤中毛细管连通地下水。绿地栽植大量植物生长过程中需吸收大量水分,植物对雨水有很强的吸取、蓄存、净化的作用,尤其是树木,有发达的根系,吸收存蓄大量水分,一棵大树几乎是一个微型水库。绿地对降雨有着重要的吸收、渗透、净化、保蓄、涵养水源,保蓄的雨水利用于绿化的养护和其他环境用水,绿地在城市中充分发挥着海绵的作用,每一块绿地都是城市宝贵的海绵,特别是公共绿地,每一个公园都是海绵公园。规划、建设、管理好每一块绿地都是海绵城市建设的重要内容。把园林绿化建设和水利工程、水环境建设保护相结合,水绿相融,更能充分发挥改善提升城市水生态、水环境、水景观。因此,加强园林绿化建设,是推进海绵城市建设的一项重要工作。硬质地表的各类建筑、构筑物、市政等基础设施工程。这类硬质地表占城市用地60%—70%左右,是建筑密集、路网交错、经贸繁荣、人口集中的地方,无论地上地下建有大量的砖、沥青和石材装饰,实施海绵建设难度极大。在建设海绵城市中各类工程建设,都应具有生态优先的意识,把海绵建设纳入其中,根据不同工程和条件,以见缝插针、多层渗透、多线连通、点线结合进行布局规划。所谓线型海绵即城中河道水景尽可能以生态驳岸和水底处置。对城市给排水系统进行雨污分流。雨水系统还原回水于河湖,污水治理后回水用于环境用水,在人行道和广场中推行透水材料并将透水搜集再利用。所谓点状海绵就是在居民小区和社会单位内部规划搜集雨水存蓄在地下,以蓄水池为主体的雨水收集利用形成系统,这些点线的海绵建设应同步立项,同步审批,同步实施建设。尽量减少、控制硬质地表,多些富弹性透水地表。

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