浅谈老城镇污水管网设计.docx

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浅谈老城镇污水管网设计

浅谈老城镇污水管网设计

--以闽侯县南通镇污水管网工程设计为例

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作者：

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摘要：

随着经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，对水质的要求越来越高。

原有的旧城区现状基本无雨污水管道排水系统，镇内生活污水、企业经处理后的工业污水及雨水都排入镇区的污水暗沟或附近的小河。

各村落的排水分散排放至附近水体，水体污染较严重。

因此各地市县都在不断新建污水管网，但老镇区污水管道设计在整个污水系统设计中占的比重不大，并且在相关专业书籍中，这一方面介绍很少。

这里结合本人这几年的工作实践浅谈几点体会。

关键词：

室外污水管网污水管道设计主干管倒虹吸

第一章前言

室外污水管道工程设计首先要依据控制性详细规划、室外排水设计规范、、施工规范、排水图集、给水排水设计手册等相关规范和手册，从技术可行性、经济合理性出发综合考虑、设计。

第二章现状情况

1.1项目背景

南通镇目前经济相对落后，镇区建设还停留在村镇建设阶段，迫切需要改善基础设施、发展壮大产业，加快新城建设步伐，以促进社会经济的全面协调可持续发展。

1.2地理位置与规划范围

福州市南通镇区（以下简称本区）位于福州中心城西南侧的闽侯县南通镇，大樟溪东岸。

用地西邻南屿镇福州市生物医药及机电产业园，北邻南通奥特莱斯和福州市农副产品批发市场，东枕五虎山，南侧为国家级风景名胜区十八重溪。

西侧跨大樟溪与南屿相接；本区至福州中心城约14km、大学城约9km、青口汽车城约9km；距马尾港约30km、长乐机场约44km。

湾边大桥的建成通车后，乌龙江大道全线贯通，大大改善本区外部的交通条件，与中心城联系方便快捷。

本次规划范围北至316-324国道连接线（经过南港大桥），西至大樟溪，东至五虎山西山脚，南至规划的京台高速铁路，总用地面积17.84km2。

1.3人口现状

规划用地涉及到南通镇的上洲村、洲头村、方庄村、银安村、南通村、部分瓜山村和陈厝村、泽苗村、桥街村、延宅村、文山村等村庄，现状居住总户数7341户、总人口约23002人。

1.4道路交通现状

本区周边目前道路主要有北侧的316-324国道连接线，道路宽度为12m，分别连接浦上大桥和湾边大桥两座过江大桥以及福银高速上街互通和南屿互通。

区内有约9m宽通洲路与316-324国道连接线连接，6-9m宽祥南公路由南至东北贯穿本区，北与316-324国道连接线连接，南往国家级风景名胜区十八重溪。

第三章污水管网现状分布情况

南通镇现有污水处理厂一座，位于北部文山村，目前日处理能力1万t/d，远期处理能力4万t/d。

南通镇现状基本无雨污水管道排水系统，镇内生活污水、企业经处理后的工业污水及雨水都排入镇区的污水暗沟或附近的小河。

各村落的排水分散排放至附近水体，水体污染较严重。

依据规划，先将南通镇区的居民生活污水、企业处理达标的工业污水经收集后排至污水处理厂，处理达标后排入水体。

第四章项目实施的必要性

闽侯县南通污水处理厂厂外管网工程是大力南通镇的一个重点项目之一，它的建成将很大程度的改善南通镇镇区风貌。

目前该区尚未有排水系统势必会产生大量的生活和工业污水排入周边水体，加重水体的污染，将影响当地工业生产和人民生活，制约城市经济的进一步发展，必然会更加严重地影响可持续发展。

并且，南通镇现状污水处理厂目前仅收纳周边极小地块内污水，污水量远未达到1万t/d，为保证污水处理厂的正常运营，急需收纳更多地块的污水。

因此建设污水处理厂厂外管网工程是十分必要的。

同时本项目的建设，将为南通镇建设提供良好的基础设施，不仅能促进城市建设的合理、快速发展，改观城市环境和精神面貌，对提高居民生活质量促进社会各项事业，特别是工业企业的发展具有重要的意义。

第五章管网工程设计

5.1规划依据

（1）福州市规划设计研究院2009年3月《闽侯县南通污水处理厂厂外管网工程可行性研究报告》

（2）福州市规划设计研究院2010年6月《南通镇区控制性详细规划》

（3）业主提供的地形图及相关指示

（4）《室外排水设计规范》（GB50014-2006）；

（5）《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB50268-2008）；

（6）《给水排水工程构筑物结构设计规范》（GB50069-2002）；

（7）《室外给排水设计手册》；

（8）《玻璃纤维增强塑料夹砂管》（GB/T21238-2007）；

（9）《给水排水工程构筑物结构设计规范》（GB50069-2002）；

（10）《埋地给水排水玻璃纤维增强热固性树脂夹砂玻璃管管道工程施工及验收规程》（CECS129:

2001）；

（11）《给水排水工程构筑物结构设计规范》（GB/T19472.2-2004）；

（12）《埋地用聚乙烯（PE）结构壁管道系统第2部分：

聚乙烯缠绕结构壁管材》（GB/T19472.2-2004）；

（13）《给水排水标准图集》S1～S5；

5.2排水体制

建设部《城市污水处理工程项目建设标准》第九条关于城市污水处理工程管渠建设的要求中指出：

“在城市新区采用雨污分流，旧城区改造应从实际出发合理确定。

”在城市和工业企业中通常有生活污水，工业废水和雨水。

这些污水是采用一个管渠系统来排除，或是采用两个或两个以上各自独立的管渠系统来排除，污水的这种不同排除方式所形成的排水系统，称作排水系统的体制（简称排水体制）。

排水系统的体制，一般分为合流制和分流制两种类型。

①合流制排水系统

是将生活污水、工业废水和雨水在同一个管渠内排除的系统。

②分流制排水系统

是将生活污水、工业废水和雨水分别在两个或两个以上各自独立的管渠内排水的系统。

合理地选择排水系统的体制，是城市和工业企业排水系统规划和设计的重要问题。

它不仅从根本上影响排水系统的设计、施工、维护管理，而且对城市和工业企业的规划和环境保护影响深远，同时影响排水系统的总投资和初期投资费用以及维护管理费用。

排水系统的选择是一项很复杂很重要的工作。

应根据城市镇及工业企业的规划，环境保护的要求，污水利用情况，原有排水设施，水质、水量、地形，气候和水体等条件，从全局出发，在满足环境保护的前提下，通过技术经济比较，综合考虑确定。

综合以上各方面因素来考虑并结合南通镇的实际情况，排水体制采用雨污分流制。

5.3主要设计参数

以国家有关规定和标准为依据，污水管排水计算公式如下：

式中Q──流量（m3/s）

v──流速（m/s）

A──水流断面（m2）

n──粗糙系数，混凝土排水管取0.014，塑料管取0.009

R──水力半径（m）

I──水力坡降

在设计充满度条件下最小设计流速0.6m/s，最大设计流速为5m/s。

主干管和干管的起始覆土深度一般为1.5m，但不小于1m。

5.4污水量测算

拟采用城市单位建设用地用水指标法，再考虑污水排放系数、地下水渗入量等最终确定该工程污水量。

污水水量按下式计算：

污水水量=给水水量/KZ*ζ+地下水渗入量

式中：

KZ为日变化系数，本文取值1.60

ζ为污水排放系数，污水水量/用水量，取0.80

地下水渗入量按平均日污水量的10%计

根据《城市给水工程规划规范》（GB50282-98）中单位建设用地指标法计算用水量（最高日），据此预测污水量如下表。

人口（万人）

建设用地总面积（km2）

单位用地水量指标

m3/（km2·d）

最高日用水量（m3/d）

平均日污水量（m3/d）

0.76

1.0

8000

8000

6800

根据此方法，分项用地总和为1km2，计算得出合计平均污水量为6800m3/d。

5.5污水管网设计

污水管道系统以近远期结合，根据中心城区建设发展的需要，紧密结合各分区单元的经济开发区程度及其路网建设速度，充分考虑实施的可能性和必要性为原则。

污水管网系统包括污水主干管、污水干管、污水支管及污水接户管几部分内容。

污水主干管：

是污水管网系统的基本架的重要组成部分，需先期建设。

负责将污水干管的污水收集汇合后送至污水处理厂的污水管道。

本项目污水主干管采用规划污水干管走向及管径，布置于规划通贸大道（规划通贸大道尚未形成，污水主干管先行预埋），管径为DN800，总长度约2.7km。

污水干管：

作为污水管网系统的基本构架需先期建设，负责收集各污水支管来水。

本项目污水干管布置于现状混凝土路面下，管径为DN600，总长度约1.5km。

污水支管负责汇合主要污水接户管来水的污水管道。

本项目污水支管均布置于镇区现状混凝土路面下，管径为DN400mm,总长度约12km。

污水接户管：

是确保污水管网系统收水量的关键，负责汇合建筑单体来水的污水管道。

污水支管列入各区自行建设，不在本工程中考虑。

5.6管道在道路横断面上的位置

规划未建道路：

对于规划尚未建设的道路，污水管道根据道路管线规划确定其管位。

已建道路：

若在已建道路上重建污水管道，应通过道路上已有的管线确定重建污水管道的管位，尽量布置在人行道、非机动车道或者慢车道下，以便于以后的运行维护。

5.7污水管材选择

目前污水管管材可选用混凝土管、UPVC双壁波纹管、HDPE增强缠绕管、夹砂玻璃钢管等。

其优缺点如下：

管材常规性能比较：

常规污水混凝土管道刚性好、不易变形，不均匀沉降性能差、不耐冲击、受压易破损、漏水，易堵、过时、不耐腐蚀。

UPVC双壁波纹管、夹砂玻璃钢管、HDPE增强缠绕管柔性好、易变形，均匀沉降性能好，耐冲击、不易漏水，不易堵塞，耐磨性好、耐腐蚀。

管道粗糙系数混凝土管为0.014，而UPCV双壁波纹管、玻璃钢管、HDPE增强缠绕管仅0.009，相同管径时污水输送能力更大，性能优于混凝土管。

混凝土管

UPVC双壁波纹管

HDPE管

管道摩阻系数

0.014

0.009

0.009

DN300管道最小埋设坡度

0.003

0.002

0.002

每公里管道埋深

深

浅

浅

适用地基条件

地基较好

软土地基

软土地基

污水系统所需泵站个数

地势平坦地区

多

少

少

地势倾斜地区

少

少

少

比较适合的施工范围

大管径、顶管

小管径、开挖

所有管径、开挖

每米管材综合造价

小管相当、大管低

小管相当

小管相当、大管高

从上表可以看出，管道综合造价相差不大。

混凝土管造价小管相当、大管低；UPCV双壁波纹管造价在软土地基中小管相当；HDPE增强缠绕管造价在软土地基中小管相当、大管较高。

管道施工难易和使用效果比较：

常规污水混凝土管道每节长度只有2米，管道的接口多，接口采用石棉水泥半柔半刚性的形式。

在有地下水的情况下，施工难度很大，即使没有地下水干扰，要达到施工的质量标准，也不容易。

从福建省沿海软土地区多年的使用效果看，混凝土管的渗漏率非常高，这大都是由于管道不均匀沉降引起接口开裂，松动造成的，此外早年建设混凝土污水管道结垢、堵塞现象也很严重。

UPCV双壁波纹管、HDPE增强缠绕管每节长度为6米（甚至更长），采用柔性接口，强度高，抗不均匀沉降能力强，且接口连接方法方便，可靠，施工方便，抗渗漏效果好。

由于塑料管材管道粗糙系数较混凝土管低，水力条件较好，同流量下坡度较小，可有效降低管道埋深，并且内壁光滑，不易结垢，可减少清通的工程量。

另外，塑料管重量轻，缠绕管可现场卷制，方便运输。

因此从施工难易和使用效果方面比较，UPVC双壁波纹管、夹砂玻璃钢管、HDP增强缠绕管优于混凝土管。

但夹砂玻璃钢管更多用于压力管段。

综上所述，设计均采用HDPE增强缠绕管，以减少管道接口数量，降低管道埋设深度，加快施工进度，减少对环境、交通等各方面的不良影响。

倒虹管采用夹砂玻璃钢管。

5.8管道附属设施

管道接口：

HDPE增强缠绕管采用焊接。

污水检查井：

普通检查井采用砖砌，底板为混凝土结构。

对于管道跌水超过1米的设置跌水井。

检查井井盖及井座：

检查井井盖及井座均应采用具有足够承载力和稳定性良好的井盖与井座，井盖座均采用φ700重型球墨铸铁井盖（A），设计荷载为超汽-20级（汽车总重55t，后轮轮压7.0t）。

排水管与检查井的连接：

排水管为柔性管，管道与检查井的连接处应设加固圈，加固圈内径大于管道外壁100mm，管道外壁与加固圈之间采用石棉水泥封口。

事故排放口：

为了便于管道的维护，宜于倒虹管的上游设置事故排放口。

考虑污水处理厂内已设置事故排放口，污水主干管进入污水厂前不再设置事故排放口。

过河管道：

污水过河管道采用倒虹管形式，为了尽量减少倒虹管的淤堵，采取以下技术措施；

1为了减少悬浮物进入倒虹管，在倒虹管进水井前设置沉泥槽。

②控制倒虹管流速不低于0.9m/s，最好大于1.2m/s，增大流速防止污水中悬浮物沉淀。

③设置2条倒虹管（1用1备）并设置闸槽井，保证其中1条倒虹管维修时仍能满足污水的输送。

第六章结论、问题及建议

6.1研究结论

目前南通镇的水污染已日益严重，镇区排水设施不完善，污水收集管网建设滞后，制约了该地的发展，因此本项目的建设是十分必要、十分迫切的。

对处于发展期又面临经济高速增长的南通镇，进行污水管网改造是合理的，符合人民的要求、符合建设和谐社会的要求、符合总体规划的要求。

随着市政管网的不断完善，逐步提高污水收集率、处理率，南通镇水环境将有较大的改观。

6.2存在的问题

由于未能收集详尽的资料，设计过程中对于街坊接户管的设置未考虑，街坊接户管的设置应结合现场实际情况，具体的详细布置施工阶段现场确定后，由镇政府组织用户自行连接其出户管，并就近接入新建污水检查井。

一些现状道路下敷设了各种管道，且部分管道由于埋设的随意性，给未来管道埋设造成困难。

污水干管采用规划污水干管位置及走向，埋深较大，敷设至规划通贸大道莲湖村，需跨越河道，加大污水干管埋深，过河后需建设污水提升泵站，才能将收集污水排至文山村污水处理厂。

为加快本工程进度，尽快改善镇区环境，本次工程设计仅进行污水管道设计，管道终点取至规划通贸大道莲湖村，莲湖村过河管道及污水提升泵站未进行设计。

9.3建议

1）城区内的污水管道建设可结合城市改造工程同时进行，在建和新建小区的污水管道设计必须以本工程建设的管道的布置为依据。

2）污水管道建设是一个系统工程，实施过程中必须按规划严格执行，不得随意改变管径等数据。

3）为保证污水管网顺利运行，需马上进行莲湖村过河管道及污水提升泵站的设计及建设，在该工程开工前完成方案设计。

4）为加强城市排水管理，保障今后城市污水管网的畅通，建议实行城市排水许可制度，严格按照有关标准监督检测排入城市污水收集系统的污水水质和水量，确保城市污水处理设施安全有效运行。

5）明确排水设施的行政管理部门，提高市政管理部门工作人员在城镇排水方面的业务素质，提高市政管理人员的能力，增强城镇排水管理力度。

城市排水设施养护、维修责任单位应当严格执行城市排水设施养护、维修技术规范，定期对城市排水设施进行养护、维修，确保养护、维修工程的质量，保证城市排水设施正常运行。

6）做好沿线居民协调工作，做好绿苗理赔工作。

参考文献：

（1）室外排水设计规范中国计划出版社

（2）给水排水设计手册-城镇排水中国建筑工业出版社