合流制管(渠)系统改造的实例分析

合流制管(渠)系统改造的实例分析
摘要：本文笔者根据自己多年从事市政给排水设计工作，结合实例，针对丘陵地区城市内河自身特点对截留制系统进行研究，提出一系列技术措施．供读者参考。

关键词：合流制；管渠系统；设计；敷设
当前，污水管网的设计和建设中存在很多难题，最大的难题就是对丘陵地区现状合流制管渠系统的改造。

丘陵地区城市大多依河而建，地势高低起伏，高差较大，由于历史原因，城区内并无完整的排水系统，大多通过合流制管渠将雨水和污水就近排入城市内河水体，对内河造成严重污染。

合流制管渠内的污水能否大部分进入污水处理厂，从根本上决定了城市污水厂的正常运行和城市水环境的改善效果。

因此，要改善城市的水环境，必须对老城区合流制管渠系统进行改造。

合流制管（渠）系统的改造方案采取截留式合流制，即保留老城区大部分合流制管渠，对合流污水实施截留，晴天时，截留干管以非满流将污水送往污水处理厂；雨天时，随着雨水量的增加．截流干管以满流将污水和雨水的混合污水送往污水厂处理。

当雨水径流量增加到混合污水量超过截留干管的设计输水能力时，溢流井开始溢流至水体。

这种排水体制，由于工程量相对小、节约投资、易于施工、见效快等优点，已得到广泛应用，并取得良好效果。

下面将以某工程合流制管（渠）系统改造为例进行实例分析：
1、工程概述
某工程建成区面积7.4km2，内河小潢河自西向东贯穿建成区，本城区地形特点为西高东低的整体走向，南部、北部高，中部小潢河较低，并且地形起伏不平。

现有人口8.2万人，除新建工业区内有完善的污、雨水管道外，其余老城区均为直排式合流制，且污水几乎全部通过合流制管渠排入小潢河，污水排放量约为30000m3/d。

随着经济的快速发展及人口的增长，城区的污水排放量越来越大，工业废水和生活污水经城市排水管网直接排人小潢河、经竹竿河流人淮河，对地表水的水质有直接影响。

而地表水对地下水有着补给关系，沿河的地下水也因此受到污染。

城生活及工业用水部分均取自地下潜水层，受污染的地下水已直接影响到人民群众的身体健康，因此污水收集系统的建设迫在眉睫。

2、污水截留干管的设计与敷设
2.1 存在问题及设计方案
本城区建筑较密集，小潢河中游河岸两侧现有建筑紧压河道边线建设，
特别是在跨越小潢河桥梁两侧，这部分河道已做护砌，沿河污水截留干管的敷设和污水收集难度极大。

对于小潢河其余地区虽然有人行道或机动车道提供敷设空间，但由于历史原因，沿小潢河的排水管道高程一般都相当低，部分管道甚至已经没入河底过半(见图1)，而且排入河道的管道高程并非在小潢河附近降低。

如若对上游管网进行改造，工程投资巨大，因此采用在河床和二层河堤敷设截流干管的方案。

2.2 溢流井的设计
2.2.1 设计原则
本城区小潢河沿河合流出水口高程、大小、形式不一，应以不同的出流情况作为溢流井设计的依据：
1)单独的雨水排放口不进行截留，直接排入小潢河；
2)管径小于等于300mm的合流管渠排放口，直接接入截留干管，一般不设置溢流井溢流；
3)管径大于等于400mm的合流管渠排放口，则需要设置溢流井，按照排放口的高程，大小不同分为3种型式：
I型溢流井：合流管渠排放口位于二层河堤和河床之间，排放口尺寸小于2000mm2000mm。

这种情况可直接通过溢流井截留污水后排入截留支管，然后排人污水处理厂。

见图2。

Ⅱ型溢流井：合流管渠排放口位于跨河桥梁附近，且河道护岸无二层河堤，高程较高，排放口尺寸小于2000mm2000mm。

这种情况需首先通过溢流井截留，然后通过沿河坡敷设的钢筋混凝土方涵接入压力井后，再通过截留支管排人截留干管，见图3。

Ⅲ型溢流井：合流管渠排放口尺寸大于2000mm2000mm。

此类为城区现状大型合流明渠，污水排放量较大，如采用和I型溢流井、Ⅱ型溢流井一样的截留形式，溢流井将会相当大，严重影响河道行洪断面。

这种情况可在现状合流明渠渠底设置截留井，截留污水，超出截留干管输水能力的雨水通过溢流堰排人河道。

见图4。

2.2.2 应注意的问题
1)截留支管管径需根据合流管（渠）所收集的污水量及截留倍数确定。

2)溢流孔孔底高程和溢流堰堰顶高程需根据河道常水位确定，应比常水位高20cm以上。

3)由于合流制管渠中杂物较多，如塑料袋、树枝等，并且含有大量泥沙，极易堵塞截留支管，因此在所有接入溢流井的合流制管渠前的检查井中需设置格栅和沉泥措施，以清除杂物和污泥。

4)应做好溢流井、压力井和管涵之间的防水措施，防止污水渗入河道，污染水体。

5)溢流孔可设置鸭嘴阀，防止河道在雨季行洪时，河水倒灌进入合流制管渠，但需确定管渠上游污水排入用户的管道高程远高于溢流孔高程，不然易造成上游污水外溢或排放不畅等后患。

2.3 管道敷设措施
1)管道敷设于河床时，应与当地水利局共同确定管道与河堤下坡脚结构的距离，以保证河堤以及两侧建筑物的安全。

2)管道敷设于河床下时，可采用明开槽形式敷设，敷设深度需满足抗浮要求，并且避免管道遭水流冲刷，一般不小于 1.0m。

当遇到不良河床土质时，可采用3600混凝土包管或使用块石、砂等材料设置管道基础。

3)当管道敷设在二层河堤时，可考虑非开挖施工方式，以保护现状河道护岸及两侧建筑物的安全，但需根据二层河堤宽度和管道两侧土压力大小，确定非开挖方式施工的安全性。

4)河床地下水位高，地基承载力低，管道应采用柔性接口应对不均匀沉降。

当管道为3600混凝土包封时，检查井之间包封混凝土须设置伸缩缝，且间距不超过20m。

5)检查井和溢流井等构筑物不应影响河道防洪，尽量控制构筑物突出河床部分的尺寸，并与水利局进行协商。

6)位于河床的检查井应为密封设计，防止河水进入，井盖和固定螺栓由于大部分时间位于水下，应采用防腐材质，且井盖高程应高于枯水期水位，以便于枯水期进行检修。

3、结语
由于受到现状老城区以及城市水体条件的限制，截留式合流制排水系统在许多城市实施难度较大。

通过本工程现状城区河床及二层河堤敷设截留干管的特殊性实例总结出的这些技术措施，希望能对现状城区内河截留式合流制系统的设计作些参考。

但由于这种管道敷设方式的特殊性，管道的后期管理和维护尤为重要，后期工作做好了，才能使污水处理厂顺利运行，才能使城市水环境得到彻底的改善。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。